Исследователи обнаружили, что эндотелиальные клетки, выстилающие вены легких, способствуют восстановлению кровеносных сосудов после травмы
Вены в легких, или легочные вены, играют важную роль не только в функционировании легких, но и в поддержании достаточного количества кислорода в тканях по всему телу. Когда человек получает легочную травму из-за болезни, такой как грипп или COVID, восстановление кровеносных сосудов и создание новых имеет жизненно важное значение для удовлетворения потребностей в кислороде; однако исследования в этих областях остаются недостаточно изученными.
Исследователи из Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета и Медицинской школы Перельмана, Детской больницы Филадельфии (CHOP) и Медицинского центра Университета Вандербильта изучали роль легочных венозных эндотелиальных клеток (VEC) в регенерации эндотелия после травмы легких у взрослых. VEC выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов в легких, играя важную роль в кровотоке и ангиогенезе, создании новых кровеносных сосудов.
В новой статье показано, что венозные эндотелиальные клетки могут помочь восстановить поврежденные кровеносные сосуды в легких. Исследователи обнаружили, что после гриппа, COVID и гипероксии VEC пролиферируют в соседнее капиллярное русло — сеть кровеносных сосудов, облегчающих газообмен — и способствуют его регенерации.
Они также показывают, что VEC дифференцируются в капиллярные клетки, и что это ремоделирование является ответом на повреждение легких, а не тем, что происходит во время нормального развития легких после рождения. Эти результаты были опубликованы в Nature Cardiovascular Research .
«У многих пациентов, столкнувшихся с респираторными вирусами , особенно если у них ослаблен иммунитет, может развиться так называемый острый респираторный дистресс-синдром, и они попадут в отделение интенсивной терапии », — говорит первый автор Джоанна Вонг, аспирантка в лаборатории Эндрю Э. Вогана в Penn Vet. «Попытка найти способы содействия регенерации их сосудистого русла или легких в целом продвинет современную медицину и уход за пациентами ».
Воган является соавтором исследования совместно с Дэвидом Б. Фрэнком, детским кардиологом и доцентом CHOP. Воган отмечает, что большинство людей с COVID, умерших в отделении интенсивной терапии, умерли от острого респираторного дистресс-синдрома , смертность от которого превышает 30%.
«Теперь, когда мы определили важную популяцию предшественников, мы, возможно, сможем выяснить, как воздействовать на клетки в этих венах и улучшить их способность способствовать восстановлению», — говорит Воган, что делает эти клетки потенциальной мишенью для терапии.
Вдохновение для этого исследования пришло из исследований на зебрафишах и мышах. Воган объясняет, что прошлые исследования на этих животных предполагали, что «по крайней мере в некоторых органах, в некоторых контекстах, большая часть капиллярного русла строится за счет расширения вен». Но никто никогда не рассматривал легкие.
Вонг также указывает на работу, проделанную в Vaughan Lab до того, как она присоединилась. В то время постдокторант Ган Чжао руководил исследованием, которое обнаружило, что отключение определенного веноспецифического транскрипционного фактора усугубляет повреждение легких и снижает пролиферацию эндотелиальных клеток.
По словам Вона и Вонга, эти исследования в совокупности привели их и их коллег к гипотезе о том, что эндотелиальные клетки, выстилающие вены легких, также способствуют восстановлению капиллярного русла после травмы.
Была одна проблема: не было существующих инструментов, чтобы выделить эти клетки и проследить за ними с течением времени. Вонг приступила к изучению данных секвенирования РНК отдельных клеток легочного эндотелия на нулевой, 20-й и 30-й день после поражения гриппом, информации, которую лаборатория сгенерировала ранее. Она нашла идеальный маркер: ген под названием Slc6a2, который появлялся только в легочных венах . Они объединились с Фрэнком, чтобы продолжить создание мышиной модели на основе этого гена.
«Это было действительно странно, потому что это также переносчик норадреналина, который обычно связан с нейронами, и мы до сих пор не уверены, почему он экспрессируется в легочных венах», — говорит она. Но это была удача, и она смогла использовать Slc6a2, чтобы отследить судьбу VEC в генетически модифицированной мышиной модели.
Заглядывая вперед, Вонг говорит, что исследователи пытаются определить, какие механизмы способствуют прорастанию VEC, а также изучают ангиогенез в других контекстах, например, при раке.
Воган говорит, что методология, изложенная в этой статье, не работает до рождения, но он хотел бы узнать, играют ли ранние эмбриональные вены какую-либо роль в формировании остальных кровеносных сосудов во время развития легких.