Дослідження виявило ключові фіброзні клітини, що сприяють утворенню гіпертрофічних рубців

Гіпертрофічні рубці — це аномальний наслідок загоєння ран, що характеризується надмірним відкладенням позаклітинного матриксу та порушенням ремоделювання рубцевої тканини.

Відомо, що фібробласти є основними клітинами, які беруть участь у формуванні рубців. Водночас вони є дуже гетерогенними, тобто різні підтипи фібробластів можуть виконувати різні функції.

Зокрема, вони можуть по-різному впливати на:

• вироблення колагену;
• запалення;
• ремоделювання судин;
• стійкість рубцевої тканини.

Сучасні методи лікування гіпертрофічних рубців залишаються обмеженими. Частково це пов’язано з тим, що ключові клітинні стани, які сприяють утворенню патологічних рубців, та вищі регуляторні механізми досі не визначені повністю.

Перегляньте запис:

Роль одноклітинного аналізу

Одноклітинний аналіз відкрив нові можливості для вивчення біології рубців. Цей підхід дозволяє аналізувати окремі клітини та визначати, які гени активні в різних клітинних популяціях.

Однак ідентифікація регуляторів, на які потенційно можна терапевтично впливати, залишається складним завданням. Саме тому поглиблене вивчення гетерогенності фібробластів і транскрипційної регуляції є важливим для розуміння механізмів утворення гіпертрофічних рубців.

Як проводилося дослідження

У роботі використовували сучасні методи клітинного та молекулярного аналізу, валідацію загальнодоступних наборів даних, прогнозування транскрипційних факторів і функціональні експерименти.

Метою було з’ясувати, як пластичність фібробластів сприяє розвитку гіпертрофічних рубців.

Одноклітинний атлас тканин рубця

Спочатку дослідники проаналізували свіжовидалені тканини гіпертрофічного рубця та нормальної шкіри. На основі цих зразків було створено одноклітинний атлас із 43 303 клітин дерми.

Аналіз виявив значні зміни у клітинному складі тканин, пов’язані з патологічним рубцюванням.

Зокрема, у гіпертрофічних рубцях спостерігали:

• збільшення кількості перицитів;
• зменшення загальної чисельності фібробластів;
• зростання окремого підкластеру фібробластів, позначеного як Fib_5.

Підкластер Fib_5 та фіброзний фенотип

На відміну від загального зменшення кількості фібробластів, підкластер Fib_5 демонстрував протилежну картину: його кількість помітно зростала у гіпертрофічних рубцях. Цей підтип клітин мав виражений фіброзний фенотип.

Він характеризувався експресією маркерів:

• ADAM12+;
• COMP+;
• POSTN^hi.

Перегляньте запис:

Також у клітинах цього підкластеру була підвищена експресія генів, пов’язаних із фіброзом, зокрема:

• COL1A1;
• COL1A2;
• COL3A1;
• FN1.

Ці дані свідчать, що Fib_5 може бути важливою популяцією фібробластів, пов’язаною з патологічним рубцюванням.

Перевірка результатів на додаткових даних

Щоб перевірити відтворюваність результатів, дослідники об’єднали загальнодоступні набори даних, які містили 21 додатковий зразок. Підкластер, подібний до Fib_5, знову був збагачений у тканинах гіпертрофічних рубців.

Це свідчить про збереження такого фіброзного стану клітин у різних наборах даних. Аналіз псевдочасу розмістив Fib_5 у траєкторії клітинного стану, де домінували гіпертрофічні рубці.

Роль транскрипційного фактора YY1

Прогнозування транскрипційних факторів визначило Yin Yang 1 (YY1) як ключового кандидата-регулятора.

YY1 був єдиним транскрипційним фактором, який одночасно:

• був передбачений на основі гілково-специфічних диференційно експресованих генів;
• диференційно експресувався у ключовому стані клітин, пов’язаному з рубцем.

Функціональна валідація підтвердила цей висновок. Експресія YY1 була зниженою у фібробластах гіпертрофічних рубців.

Що показали функціональні експерименти

Коли дослідники підвищували експресію YY1 у фібробластах, отриманих із рубців, спостерігалося зниження рівня білків, пов’язаних із фіброзом.

Зокрема, знижувалися рівні:

• COL1;
• COL3;
• FN1;
• AKT;
• фосфорильованого AKT (p-AKT).

Додаткові лабораторні аналізи показали, що відновлення експресії YY1 може виводити фібробласти з фіброзного стану.

Взаємодія фібробластів і перицитів

Аналіз міжклітинної комунікації виявив змінену сигнальну взаємодію між фібробластами та перицитами. Це свідчить про те, що Fib_5 і перицити можуть спільно підтримувати фіброзне мікросередовище рубця.

Такі результати підкреслюють важливість не лише окремих клітинних популяцій, а й клітинного оточення, зокрема судинно-асоційованих клітин, у підтриманні патологічного рубцювання.

Потенційне значення результатів

Автори зазначають, що це дослідження дозволяє розглядати гіпертрофічні рубці не лише як результат надмірного відкладення матриксу, а як стан, пов’язаний зі специфічною фіброзною популяцією фібробластів і її регуляторними механізмами.

Підкластер Fib_5 може бути центральною популяцією фібробластів, пов’язаною з патологічним рубцюванням. Натомість YY1 може виконувати роль молекулярного «гальма», яке обмежує фіброзну активацію.

Поєднання картування на рівні окремих клітин із функціональною валідацією допомагає точніше визначити, на які клітини та сигнальні шляхи варто орієнтуватися для переривання процесу патологічного рубцювання.

Перспективи для майбутнього лікування

Отримані результати можуть сприяти розробленню більш точних стратегій лікування гіпертрофічних рубців, орієнтованих на конкретні клітинні стани.

YY1 поки що не є клінічною мішенню для лікування рубців, однак вісь Fib_5–YY1 відкриває перспективний напрям для механістичних досліджень і доклінічних випробувань. Виявлення стабільної популяції клітин, подібної до Fib_5, також може допомогти у створенні майбутніх біомаркерів для оцінки:

• тяжкості рубцювання;
• відповіді на лікування;
• прогресування захворювання.

Крім того, взаємодія між фібробластами та перицитами підкреслює значення мікросередовища рубця, особливо клітин, пов’язаних із судинами, у підтриманні фіброзу.

Висновок

Дослідження показало, що гіпертрофічні рубці можуть бути пов’язані зі специфічним фіброзним станом фібробластів, зокрема з підкластером Fib_5. Транскрипційний фактор YY1 може відігравати роль регулятора, який обмежує фіброзну активацію цих клітин.

Подальші дослідження in vivo потрібні для того, щоб визначити, чи може модуляція шляхів, пов’язаних із YY1, безпечно зменшувати утворення гіпертрофічних рубців.

ДЖЕРЕЛО: news-medical

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.