Исследователи из Детской больницы Филадельфии (CHOP) определили, что происходит на клеточном уровне, когда формируется альвеола легких и позволяет новорожденным дышать воздухом. Понимание этого процесса дает исследователям лучшее представление о том, как разрабатывать методы лечения и потенциально восстанавливать эту важную ткань в случае травмы. Результаты были опубликованы сегодня в журнале Science.

Легкое развивается как на эмбриональной, так и на постнатальной стадиях, во время которых формируется легочная ткань, и различные типы клеток выполняют определенные роли. При переходе от эмбриона к новорожденному альвеолярная область легких совершенствует свою основную функцию газообмена, что включает в себя критический процесс избавления организма от углекислого газа.

Несмотря на эти важные этапы, связанные с формированием легкого, мало что известно о том, что происходит на клеточном и геномном уровне. Мало того, что альвеолярный отросток легких имеет решающее значение, он также может пострадать от патогенов, таких как грипп и вирус SARS-CoV2, вызывающий COVID-19. Знание того, какие клетки участвуют в формировании здоровой легочной ткани при рождении, может стать основой для лечения, которое помогает регенерировать эту критическую часть легкого.

«Обширные морфологические изменения должным образом формируют альвеолярную нишу, но до этого исследования исследовательское сообщество не было уверено в том, насколько задействована передача клеточных сигналов для продвижения ее правильной архитектуры», — сказал первый автор Джарод А. Зепп, доктор философии, член исследовательского факультета из отделения легочной медицины и медицины сна в CHOP и доцент медицинского факультета Перельмана Пенсильванского университета. «Последние достижения в области технологий позволили нам оценить внутриклеточную коммуникацию, которая управляет генерацией этой критической части легкого».

Исследовательская группа использовала мультимодальный подход для изучения межклеточных отношений, которые определяют формирование альвеол. Они обнаружили, что эпителиальные клетки альвеолярного типа 1 (AT1), которые образуют внешний слой ткани альвеол, представляют собой узел передачи сигналов, который координирует развитие клеток, особенно во время перехода к дыханию воздухом. Они также проследили происхождение клеток AT1 и показали, что они выравниваются с миофибробластами, которые представляют собой особый тип клеток, участвующих в ремоделировании тканей. Наконец, исследователи также продемонстрировали, что лиганды, ограниченные AT1, или секретируемые связывающие молекулы, необходимы для образования этих миофибробластов и альвеол.

«Наше исследование показывает сложность типов клеток и их обширную связь друг с другом, поскольку они образуют эту важную часть легкого», — сказал Зепп. «Недавняя пандемия COVID-19 дала научному сообществу более высокую оценку межклеточной коммуникации, которая помогает формировать альвеолярную структуру и поддерживать ее функцию, а также дает нам важные подсказки о том, как мы можем восстановить поврежденную ткань на клеточном уровне».