Мини-кишки обнаруживают решающие силы, которые формируют слизистую оболочку кишечника.

Last Updated on 08.07.2021 by admin

Используя миниатюрные кишки, выращенные в чашке, и 3D-биофизическое моделирование, исследователи FMI и их сотрудники обнаружили силы, которые придают стенке кишечника классический вид щетинок. Полученные данные могут помочь понять, как кишечник формируется в процессе развития и как этот процесс идет не так при болезни.

Подобно миниатюрным строителям, клетки организуют построение трехмерных тканей и органов во время эмбрионального развития. Чтобы понять правила, регулирующие рост и восстановление этих сложных структур, лидер группы FMI Приска Либерали и ее команда анализируют крошечные копии органов – трехмерные кластеры клеток, известные как «органоиды», которые выглядят и функционируют почти как их полноразмерные аналоги.

Органоиды кишечника, полученные из отдельных клеток , способны образовывать сложную структуру, организованную в виде пальцевидных выступов, называемых ворсинками, и микроскопических ямок, известных как крипты. Эта структура анатомически и функционально соответствует слизистой оболочке кишечника и окружает заполненную жидкостью полость, называемую просветом, которая имитирует внутреннюю часть кишечника, по которой перемещается переваренная пища. Ученые знали, что слизистая оболочка кишечника выглядит как щеточка: ворсинки обеспечивают огромную площадь поверхности для всасывания питательных веществ в кровоток, а крипты содержат стволовые клетки кишечника , которые отвечают за постоянную регенерацию слизистой оболочки кишечника. Однако, по словам Либерали, неясно, как формируется эта характерная форма.

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, Цютань Ян, постдок группы Либерали, и ее коллеги из Института науки и технологий Австрии решили объединить биофизические модели с анализом органоидов кишечника. Их результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature Cell Biology , раскрывают физические силы, формирующие эпителий кишечника, предполагая, что жидкость из просвета может способствовать изгибу слизистой оболочки кишечника. «Когда люди говорят о силах в тканях, основное внимание уделяется механическому напряжению, а не потоку воды», – говорит Ян. «Наше исследование показывает, что жидкости могут играть очень важную роль в формировании тканей».

Приведение в форму

Во-первых, исследователи изучили органоиды кишечника под микроскопом, когда сферические скопления клеток выпирали наружу, образуя почки, имитирующие кишечные крипты. В криптах сторона клеток, обращенная к просвету, известная как апикальная сторона клетки, уменьшилась в размерах. В то же время, как выяснили ученые, уменьшился объем просвета.

Чтобы просмотреть различные механические сценарии того, как крипты принимают форму, исследователи разработали трехмерные биофизические модели, которые они сравнили с изображениями, полученными на микроскопе. Единственной правдоподобной моделью оказалась модель, в которой образование крипт происходит по мере изгиба ткани и увеличения ее толщины.

Ссылка на основную публикацию