stringtranslate.com

Фибробласт

Фибробласт — это тип биологической клетки, обычно имеющей веретенообразную форму [1] , которая синтезирует внеклеточный матрикс и коллаген , [2] создает структурный каркас ( строму ) для тканей животных и играет важную роль в заживлении ран . [3] Фибробласты являются наиболее распространенными клетками соединительной ткани у животных.

Структура

Микрофиламенты (синие и красные), митохондрии (желтые) и ядра (зеленые) в клетках фибробластов

Фибробласты имеют разветвленную цитоплазму , окружающую эллиптическое, пятнистое ядро ​​с двумя или более ядрышками . Активные фибробласты можно узнать по их обильному шероховатому эндоплазматическому ретикулуму (ШЭР). Неактивные фибробласты, называемые « фиброцитами », меньше, имеют веретенообразную форму и имеют меньше ШЭР. Хотя они разрозненны и рассеяны, когда покрывают большие пространства, фибробласты часто локально выстраиваются в параллельные кластеры, когда скучиваются вместе.

В отличие от эпителиальных клеток, выстилающих структуры тела, фибробласты не образуют плоских монослоев и не ограничены поляризующим прикреплением к базальной пластинке с одной стороны, хотя они могут вносить вклад в компоненты базальной пластинки в некоторых ситуациях (например, субэпителиальные миофибробласты в кишечнике могут секретировать компонент ламинина , несущий цепь α-2 , который отсутствует только в областях эпителия, ассоциированного с фолликулами, в которых отсутствует выстилка миофибробластами). Фибробласты также могут медленно мигрировать по субстрату как отдельные клетки, опять же в отличие от эпителиальных клеток. В то время как эпителиальные клетки образуют выстилку структур тела, фибробласты и связанные с ними соединительные ткани формируют «массу» организма.

Продолжительность жизни фибробласта, измеренная на куриных эмбрионах, составляет 57 ± 3 дня. [4]

Связь с фиброцитами

Фибробласты и фиброциты — это два состояния одних и тех же клеток, первое из которых является активированным состоянием, второе — менее активным состоянием, связанным с поддержанием и метаболизмом тканей. В настоящее время существует тенденция называть обе формы фибробластами. Суффикс «-бласт» используется в клеточной биологии для обозначения стволовой клетки или клетки в активированном состоянии метаболизма .

Фибробласты морфологически неоднородны и имеют разный внешний вид в зависимости от их расположения и активности. Хотя морфологически они незаметны, эктопически трансплантированные фибробласты часто могут сохранять позиционную память о местоположении и тканевом контексте, где они ранее находились, по крайней мере, в течение нескольких поколений. [5] Это примечательное поведение может привести к дискомфорту [ необходимо разъяснение ] в том редком случае, если они чрезмерно там застаиваются.

Разработка

Основная функция фибробластов заключается в поддержании структурной целостности соединительных тканей путем непрерывной секреции предшественников внеклеточного матрикса (ВКМ), обеспечивая все эти компоненты, в первую очередь основное вещество и различные волокна . Состав ВКМ определяет физические свойства соединительных тканей.

Как и другие клетки соединительной ткани, фибробласты происходят из примитивной мезенхимы . Следовательно, они экспрессируют промежуточный филаментный белок виментин , признак, используемый в качестве маркера для различения их мезодермального происхождения. [6] Однако этот тест не является специфичным, поскольку эпителиальные клетки, культивируемые in vitro на адгезивном субстрате, могут также экспрессировать виментин через некоторое время.

В определенных ситуациях эпителиальные клетки могут дать начало фибробластам; этот процесс называется эпителиально-мезенхимальным переходом .

Наоборот, фибробласты в некоторых ситуациях могут дать начало эпителиям, подвергаясь мезенхимальному переходу в эпителиальный и организуясь в конденсированный, поляризованный, латерально связанный истинный эпителиальный слой. Этот процесс наблюдается во многих ситуациях развития (например, развитие нефрона и хорды ), а также при заживлении ран и опухолеобразовании. [ необходима цитата ]

Функция

Фибробласты производят коллагеновые волокна, гликозаминогликаны , ретикулярные и эластичные волокна . Фибробласты растущих особей делятся и синтезируют основное вещество. Повреждение тканей стимулирует фиброциты и вызывает выработку фибробластов. [7]

Воспаление

Помимо общеизвестной роли структурных компонентов, фибробласты играют важную роль в иммунном ответе на повреждение тканей. Они являются ранними игроками в инициировании воспаления в присутствии вторгающихся микроорганизмов. Они индуцируют синтез хемокинов посредством представления рецепторов на своей поверхности. Затем иммунные клетки реагируют и инициируют каскад событий для удаления инвазивных микроорганизмов. Рецепторы на поверхности фибробластов также позволяют регулировать кроветворные клетки и обеспечивают путь для иммунных клеток для регуляции фибробластов. [8]

Медиация опухолей

Фибробласты, как и опухолеассоциированные фибробласты хозяина (TAF), играют решающую роль в иммунной регуляции посредством компонентов и модуляторов ECM, полученных из TAF. Известно, что TAF играет важную роль в воспалительной реакции, а также в подавлении иммунитета в опухолях. Компоненты ECM, полученные из TAF, вызывают изменения в составе ECM и инициируют ремоделирование ECM. [9] Ремоделирование ECM описывается как изменения в ECM в результате активности ферментов , которые могут привести к деградации ECM. Иммунная регуляция опухолей в значительной степени определяется ремоделированием ECM, поскольку ECM отвечает за регулирование различных функций, таких как пролиферация, дифференциация и морфогенез жизненно важных органов. [10] Во многих типах опухолей, особенно связанных с эпителиальными клетками, ремоделирование ECM является обычным явлением. Примерами компонентов ECM, полученных из TAF, являются тенасцин и тромбоспондин-1 (TSP-1), которые можно обнаружить в местах хронического воспаления и карциномах соответственно. [9]

Иммунная регуляция опухолей также может происходить через модуляторы, полученные из TAF. Хотя эти модуляторы могут показаться похожими на компоненты ECM, полученные из TAF, они отличаются в том смысле, что они отвечают за изменение и оборот ECM. Расщепленные молекулы ECM могут играть важную роль в иммунной регуляции. Известно, что протеазы, такие как матричные металлопротеиназы и система uPA, расщепляют ECM. Эти протеазы получены из фибробластов. [9]

Использование фибробластов в качестве питающих клеток

Мышиные эмбриональные фибробласты (MEF) часто используются в качестве вспомогательных «фидерных клеток» в исследованиях с использованием человеческих эмбриональных стволовых клеток, [11] индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и первичной культуры эпителиальных клеток. [12] Однако многие исследователи пытаются постепенно отказаться от MEF в пользу питательных сред с точно определенными ингредиентами, чтобы облегчить разработку продуктов клинического уровня. [13]

Ввиду потенциального клинического применения тканей, полученных из стволовых клеток, или первичных эпителиальных клеток, было изучено использование человеческих фибробластов в качестве альтернативы питателям MEF. [14] В то время как фибробласты обычно используются для поддержания плюрипотентности стволовых клеток, их также можно использовать для содействия развитию стволовых клеток в определенный тип клеток, такой как кардиомиоциты. [15]

Иммунный ответ хозяина

Фибробласты из различных анатомических участков тела экспрессируют множество генов, которые кодируют иммунные медиаторы и белки. [16] Эти медиаторы иммунного ответа обеспечивают клеточную связь с кроветворными иммунными клетками. [17] Иммунная активность некроветворных клеток, таких как фибробласты, называется «структурным иммунитетом». [16] [18] Для того чтобы обеспечить быстрый ответ на иммунологические проблемы, фибробласты кодируют важнейшие аспекты структурного клеточного иммунного ответа в эпигеноме . [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Мюррей, Линн А.; Найт, Даррил А.; Лоран, Джеффри Дж. (2009). «Фибробласты». Астма и ХОБЛ : 193–200. doi :10.1016/B978-0-12-374001-4.00015-8.
  2. ^ "Fibroblast". Genetics Home Reference . Национальная медицинская библиотека США. 2014-05-05 . Получено 2014-05-10 .
  3. ^ "Фибробласты" . Получено 16 августа 2018 г.
  4. ^ Weissman-Shomer P, Fry M (1975). "Чувствительность фибробластов куриного эмбриона in vitro: паттерн деления клеток и продолжительность жизни как функция плотности клеток". Механизмы старения и развития . 4 (2): 159–166. doi :10.1016/0047-6374(75)90017-2. PMID  1152547. S2CID  9299977.
  5. ^ Достижения в исследовании внеклеточного пространства и его применении. Scholarly Editions. 2013. стр. 251. ISBN 9781481682626.
  6. ^ Dave JM, Bayless KJ (май 2014). «Виментин как интегральный регулятор клеточной адгезии и эндотелиального прорастания». Микроциркуляция . 21 (4): 333–344. doi :10.1111/micc.12111. PMID  24387004. S2CID  26292524.
  7. ^ Pilling, Darrell; Vakil, Varsha; Cox, Nehemiah; Gomer, Richard H. (2015-09-22). «Фибробласты, стимулированные TNF-α, секретируют люмикан для содействия дифференциации фиброцитов». Труды Национальной академии наук . 112 (38): 11929–11934. doi :10.1073/pnas.1507387112. ISSN  0027-8424. PMC 4586854. PMID 26351669  . 
  8. ^ Смит RS, Смит TJ, Блиден TM, Фиппс RP (август 1997). «Фибробласты как клетки-сторожа. Синтез хемокинов и регуляция воспаления». Американский журнал патологии . 151 (2): 317–322. PMC 1858004. PMID  9250144 . 
  9. ^ abc Silzle T, Randolph GJ, Kreutz M, Kunz-Schughart LA (январь 2004 г.). «Фибробласт: сторожевая клетка и локальный иммуномодулятор в опухолевой ткани». International Journal of Cancer . 108 (2): 173–180. doi :10.1002/ijc.11542. PMID  14639599. S2CID  10936034.
  10. ^ Bonnans C, Chou J, Werb Z (декабрь 2014 г.). «Ремоделирование внеклеточного матрикса при развитии и заболеваниях». Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 15 (12): 786–801. doi :10.1038/nrm3904. PMC 4316204. PMID  25415508 . 
  11. ^ Ллеймс, С.; Гарсиа-Перес, Э.; Меана, А.; Ларчер, Ф.; дель Рио, М. (2015). «Действия и приложения ячеек фидерного слоя». Tissue Eng Часть B Ред . 21 (4): 345–353. дои : 10.1089/ten.teb.2014.0547. ПМК 4533020 . ПМИД  25659081. 
  12. ^ Хайндс, Р. Э.; Бонфанти, П.; Джейнс, С. М. (2018). «Регенерация человеческого эпителия с помощью культивируемых стволовых клеток: питающие клетки, органоиды и не только». EMBO Molecular Medicine . 10 (2): 139–150. doi : 10.15252 /emmm.201708213. PMC 5801505. PMID  29288165. 
  13. ^ Хагбард, Л.; Кэмерон, К.; Огаст, П.; Пентон, К.; Пармар, М.; Хей, Д.К.; Каллур, Т. (2018). «Разработка определенных субстратов для культуры стволовых клеток и дифференциации». Philosophical Transactions of the Royal Society B. 373 ( 1750). doi :10.1098/rstb.2017.0230. PMC 5974452. PMID  29786564 . 
  14. ^ Desai N, Rambhia P, Gishto A (февраль 2015 г.). «Выращивание эмбриональных стволовых клеток человека: историческая перспектива и эволюция систем культивирования без ксенонов». Репродуктивная биология и эндокринология . 13 (1): 9. doi : 10.1186/s12958-015-0005-4 . PMC 4351689. PMID  25890180 . 
  15. ^ Matsuda Y, Takahashi K, Kamioka H, ​​Naruse K (сентябрь 2018 г.). «Питательные клетки фибробластов десны человека способствуют созреванию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в кардиомиоциты». Biochemical and Biophysical Research Communications . 503 (3): 1798–1804. doi : 10.1016/j.bbrc.2018.07.116 . PMID  30060947.
  16. ^ ab Krausgruber T, Fortelny N, Fife-Gernedl V, Senekowitsch M, Schuster LC, Lercher A и др. (июль 2020 г.). «Структурные клетки являются ключевыми регуляторами органоспецифических иммунных реакций». Nature . 583 (7815): 296–302. Bibcode :2020Natur.583..296K. doi : 10.1038/s41586-020-2424-4 . PMC 7610345 . PMID  32612232. S2CID  220295181. 
  17. ^ Armingol E, Officer A, Harismendy O, Lewis NE (ноябрь 2020 г.). «Расшифровка межклеточных взаимодействий и коммуникации по экспрессии генов». Nature Reviews. Genetics . 22 (2): 71–88. doi :10.1038/s41576-020-00292-x. PMC 7649713. PMID  33168968 . 
  18. ^ Минтон К. (сентябрь 2020 г.). «Атлас генов «структурного иммунитета»". Nature Reviews. Иммунология . 20 (9): 518–519. doi :10.1038/s41577-020-0398-y. PMID  32661408. S2CID  220491226.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Фибробласты» .