Language
Country/Area
No result found
Знаете ли вы, что вирусы, нуклеиновые кислоты и даже целые митохондрии могут передаваться между клетками?
В микроскопическом мире биологии существует удивительная структура, называемая «туннельными нанотрубками» (ТНТ). Эти межклеточные связи не только обеспечивают передачу информации, но и могут даже транспортировать важные клеточные компоненты, такие как нуклеиновые кислоты и митохондрии. Эта продвинутая форма межклеточной коммуникации имеет важное значение для нашего понимания того, как клетки взаимодействуют друг с другом.
Диаметр канальных нанотрубок составляет от 0,05 мкм до 1,5 мкм, они могут достигать длины нескольких диаметров ячейки и могут быть разделены на два типа: открытые и закрытые.
Эти крошечные структуры не только существуют между определенными клетками животных, но и выполняют важные функции. Эти каналы позволяют клеткам соединяться на расстоянии до 100 микрометров и способны переносить участки клеточной мембраны между двумя клетками, образуя прямые контакты между клетками. Помимо базовой межклеточной коммуникации, они также способны переносить нуклеиновые кислоты, такие как мРНК и микроРНК, а также передавать патогены, такие как ВИЧ и прионы.
История канальных нанотрубок
Концепция канальных нанотрубок была впервые предложена в 1999 году, когда целью исследования было изучение морфологического развития крыльев у личинок плодовой мушки (Drosophila melanogaster). По мере углубления исследований в 2004 году была опубликована статья, в которой были дополнительно описаны структуры соединений, образованные между клетками PC12, и впервые эти структуры были названы «канальными нанотрубками». Эти предварительные исследования показали, что образование нанотрубок тесно связано с перемещением клеточных мембран и органелл.
Формирование нанотрубок
Механизм образования канальных нанотрубок все еще изучается, и существуют две основные гипотезы. Одна из них заключается в том, что прямой контакт между клетками позволяет цитоплазматическим выступам распространяться в сторону другой клетки и в конечном итоге сливаться с мембраной клетки-мишени. Другая возможность заключается в том, что когда две соединенные клетки разделяются, оставшиеся нанотрубки действуют как мосты, поддерживая связь между ними.
Исследование показало, что в ответ на такие стимулы, как бактерии или механическое воздействие, определенные дендритные клетки и моноциты THP-1 соединялись через канальные нанотрубки и демонстрировали признаки потока кальция.
Перенос веществ между клетками
Перенос митохондрий
Было показано, что канальные нанотрубки представляют собой механизм, способный переносить целые митохондрии между клетками. В некоторых исследованиях было обнаружено, что раковые клетки способны красть митохондрии у иммунных клеток с помощью этих нанотрубок. При повреждении клеток поврежденные митохондрии выделяют активные формы кислорода, побуждая расположенные поблизости мезенхимальные стволовые клетки снабжать их здоровыми митохондриями через нанотрубки. Считается, что этот процесс способствует восстановлению сердца. Распространение потенциала действия
Недавние исследования показали, что канальные нанотрубки могут распространять потенциалы действия через свои отростки в эндоплазматический ретикулум. Этот процесс способствует проникновению ионов кальция в другие клетки посредством активной диффузии, тем самым облегчая передачу сигналов между клетками.
Распространение возбудителей
Через канальные нанотрубки могут передаваться не только митохондрии, но и многие вирусы могут использовать эти структуры для распространения. Например, исследования показали, что вирус SARS-CoV-2 способен создавать канальные нанотрубки для распространения из носовых клеток в другие части тела. Кроме того, распространение ВИЧ между дендритными клетками также зависит от присутствия этих нанотрубок.
По сравнению с пациентами с длительным отсутствием ВИЧ-инфекции их дендритные клетки дефектны в способности образовывать канальные нанотрубки, что может объяснять путь передачи вируса.
Применение в наномедицине
Канальные нанотрубки демонстрируют потенциал для применения в наномедицине. С одной стороны, исследователи могут рассмотреть возможность блокирования образования нанотрубок с целью снижения токсичности методов лечения; с другой стороны, стимулирование образования нанотрубок может усилить терапевтический эффект. Заключение
Нанотрубки каналов обеспечивают клеткам уникальный способ коммуникации, демонстрируя, как клетки могут взаимодействовать на расстоянии. Эта новая область исследований не только дает нам более глубокое понимание биологии клетки, но и открывает новые перспективы для будущих медицинских технологий. Какой нераскрытый потенциал скрыт в таком микроскопическом мире?
