При развитии эмбриона клетки альвеол АТ1 и АТ2 формируются из общего бипотентного предшественника. Но после рождения происходит переключение: обновление как АТ1, так и АТ2 осуществляют зрелые АТ2. Эта стволовоподобная функция АТ2 активируется при повреждении АТ1. Вероятно, активность АТ2 регулируется локальными сигналами: самообновление - через путь EGFR-KRAS, который также может быть использован при злокачественном перерождении клетки, а перепрогаммирование в АТ1 – через другой пока неустановленный путь.
Поверхность альвеол легких выстлана клетками двух типов: плоскими АТ1, осуществляющими газообмен и кубовидными АТ2, продуцирующими легочный сурфактант. Ранее считали, что клетки АТ1 происходят от АТ2, но в последнее время эта точка зрения пересматривается. До сих пор данные об альвеолярных стволовых клетках, предшественниках АТ1 и АТ2 были фрагментарны и противоречивы.
Модель функционирования стволовых клеток и предшественников в альвеолах при их формировании, обновлении и при раке: Бипотентный предшественник, экспрессирующий маркеры как АТ1 (зеленые), так и АТ2 (красные) дифференцируется в АТ1 или в АТ2. Зрелые АТ2 могут функционировать как столовые клетки для обновления альвеол или для репарации повреждений. Погибающие АТ1 дают сигнал (S1), передающийся по пути EGFR-KRAS, который активирует близлежащие АТ2 (самообновление), другой сигнал (S2) индуцирует перепрограммирование дочерних клеток в АТ1. Активирующие мутации Egfr или Kras в АТ2 вызывают их конститутивную дупликацию и формирование опухолей.
Авторы проследили на мышах пути формирования и функционирования АТ1 и АТ2 от эмбрионального состояния до зрелого организма. Анализ морфологии развивающихся альвеол в эмбриогенезе и на ранних стадиях постнатального развития с помощью 15 специфических маркеров АТ1 и АТ2 показал, что они происходят от единого бипотентного предшественника.
Обновление эпителия альвеол происходит довольно медленно и связано с пролиферацией ктеток АТ2. Прослеживание пролиферации и превращения клеток показало, что обновление происходит в отдельных локусах АТ2. В этих локусах обнаруживаются единичные подобные стволовым самообновляющиеся бипотентные АТ2, способные дифференцироваться как в зрелые АТ2, так и в АТ1.
Повышенная концентрация кислорода токсична для АТ1, но не АТ2. Показано, что при этом АТ2 активируются, некоторые из них приобретают свойства бипотентных для восполнения убыли АТ1.
Аденокарцинома – наиболее часто встречающаяся форма рака легких, связана с активирующими мутациями генов Kras или Egfr. Включение искусственно индуцируемого мутантного гена Kras(G12D), замещавшего у мышей нормальный, приводило к быстрому развитию опухолей и смерти животных через 20-60 дней после индукции. Через несколько дней после индукции наблюдалось резкое усиление пролиферации АТ2, но свойства бипотентных клеток они не приобретали и через некоторое время трансформировались в злокачественные.
Анализ профилей транскрипции в бипотентных предшественниках и АТ2 показал, что в них активно экспрессируются рецепторы семейства EGFR и рецепторы многих других сигнальных путей. Очищенные АТ2 сохраняли способность как к пролиферации, так и к дифференцировке в АТ1-подрбные клетки. Обработка лигандами EGFR стмулировала пролиферацию, но не дифференцировку.
Таким образом показано, что в эмбриогенезе АТ1 и АТ2 формируются независимо из общего предшественника. Через несколько недель после рождения формирование альвеол заканчивается и происходит переключение: некоторые зрелые АТ2 приобретают свойства бипотентных клеток и становятся предшественниками как АТ2, так и АТ1. Дополнительное количество АТ2 переходит в бипотентное состояние при повреждении АТ1. Онкогенный потенциал АТ2 вероятно является следствием стволовоподобных свойств, что позволяет отнести их к самым потенциально опасным клеткам организма. Гибнущие АТ1 вероятно секретируют EGF, стимулирующий АТ2, а для перепрограммирования в АТ1 требуется другие сигналы. Представляется очень важным установить эти сигналы и механизмы их контроля. Это позволит разработать новые стратегии для раннего обнаружения и лечения опухолей.
Источник: MOLBIOL.RU
