Назад
Исследовательская группа обнаружила, что метаболизм митохондрий, поставщиков энергии для клеток, в макрофагах в значительной степени координирует заживление ран.
Исследование показало, что раневые макрофаги проходят различные метаболические программы во время восстановления тканей, которые необходимы для поддержки последовательных фаз восстановления кожи после травмы. Статья "Митохондриальный метаболизм координирует стадийно-специфические процессы восстановления в макрофагах во время заживления ран" опубликована в журнале Cell Metabolism.
В человеческом организме макрофаги могут принимать различные состояния активации. В качестве провоспалительных макрофагов на ранней стадии заживления раны они убивают бактерии или вирусы и инициируют защитную реакцию. Репаративные макрофаги на поздней стадии заживления ран поддерживают устранение воспаления, чтобы ткани могли нарастать и равновесие могло быть восстановлено. Нерешенным вопросом в биологии макрофагов является то, какие сигналы необходимы для перехода от воспалительных к репаративным макрофагам.
В новом исследовании Сабина Эминг, старший врач отделения дерматологии и венерологии и руководитель исследовательской группы в Центре молекулярной медицины Кельна (CMMC), и ее команда продемонстрировали функциональную связь между восстановлением тканей, клеточным метаболизмом, активацией и функцией восстанавливающих ткани макрофагов. Изменения в метаболизме митохондрий являются важнейшим механизмом контроля различных функций макрофагов во время раннего и позднего заживления ран.
На животной модели ученые изучили метаболизм макрофагов в ранней и поздней стадиях заживления ран. Они обнаружили, что метаболизм углеводов на ранней стадии недостаточен для обеспечения продуктивной репарации. Используя секвенирование единичных клеток, исследователи обнаружили, что субпопуляция макрофагов на ранней стадии метаболизирует реактивные радикалы кислорода, образующиеся в митохондриях в качестве побочного продукта клеточного дыхания. Эминг и ее коллеги впервые смогли показать, что польза реактивных кислородсодержащих молекул в макрофагах ранней раны необходима для обеспечения роста кровеносных сосудов и, следовательно, своевременного заживления. Напротив, макрофаги используют другой тип митохондриально-стромального обмена, опосредованного специфическими рецепторами (IL-4Ra), для своих противовоспалительных и репаративных функций на поздней стадии заживления раны.
"Основываясь на наших результатах, будет очень важно понять, вносят ли нарушения митохондриального стресса в клетках иммунной системы вклад в аберрантные воспалительные реакции в коже и патологические состояния заживления ран", - отмечает Эминг. Также будет интересно узнать, оказывает ли фармакологическое вмешательство в стрессовые реакции митохондрий терапевтический эффект и способствует ли восстановлению поврежденных тканей".
Sebastian Willenborg et al. Митохондриальный метаболизм координирует стадийно-специфические процессы восстановления в макрофагах во время заживления ран (аннотация).
Заживление раны - это скоординированный процесс, который вначале опирается на провоспалительные макрофаги, а затем на прорезорбтивную функцию этих клеток. Изменения в клеточном метаболизме, вероятно, диктуют эти различные действия, но природа этих изменений остается неясной. В данном исследовании мы провели профилирование макрофагов ранней и поздней стадии кожной раны у мышей на транскрипционном и функциональном уровнях. Мы обнаружили, что гликолитический метаболизм на ранней стадии недостаточен для обеспечения продуктивной репарации.
Комбинируя условное нарушение электронно-транспортной цепи с удалением митохондриальной аспартил-тРНК-синтетазы, с последующим анализом секвенирования единичных клеток, мы обнаружили, что субпопуляция макрофагов ранней стадии раны характеризуется производством митохондриальной ROS (mtROS) и стабилизацией HIF1α, что в конечном итоге приводит к про-ангиогенной программе, необходимой для своевременного заживления. Напротив, макрофаги поздней фазы, способствующие заживлению раны, характеризуются IL-4Rα-опосредованным митохондриальным дыханием и митохормезисом.
В целом, мы определили изменения в метаболизме митохондрий как критический механизм контроля эффекторных функций макрофагов во время заживления ран.
