«Как только первичные лимфатические сосуды на месте, должно произойти огромное количество созревания, и мы обнаружили, что процесс созревания запускается физическими силами от самого раннего потока лимфатической жидкости в развивающемся эмбрионе», — сказал старший автор Марк Л. Кан, доктор медицины, Эдвард С. Купер, доктор медицины / Норман Рузвельт и Элизабет Мериуэзер МакЛюр, профессор кафедры медицины.Результаты, опубликованные в Интернете перед августовским выпуском журнала клинических исследований, представляют собой большой шаг вперед в фундаментальном научном понимании развития лимфатической системы. Они также должны способствовать лучшему пониманию лимфатических заболеваний, включая лимфедему, которым страдают многие женщины после операции по поводу рака груди.Мыши без лимфотока
Частично этот проект был вызван недавними исследованиями культивированных эндотелиальных клеток лимфатических сосудов, которые показали, что жидкостные силы могут быть важным фактором в созревании лимфатических сосудов. Но не было прямого способа проверить эту гипотезу на живых животных.
«Никто не смог придумать способ остановить лимфоток у эмбриональных животных, в первую очередь не препятствуя развитию их лимфатических сосудов», — сказал первый автор Дэниел Т. Свит, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Кана. .У людей и других млекопитающих лимфатическая система представляет собой систему с низким потоком, которая, в отличие от системы кровообращения, не имеет центрального насоса. Вместо этого он основан на мышечном сокращении зрелой стенки лимфатического сосуда и небольших клапанов в лимфатических сосудах, которые вытесняют жидкость и предотвращают обратный ток.Более крупные собирающие лимфатические сосуды получают множество небольших притоков из лимфатических капилляров в окружающих тканях. «Вы не можете просто закрыть одно из судов, чтобы перекрыть поток вниз по течению — есть много других притоков, — сказал Свит.
Решением для проверки роли кровотока в развитии лимфатических сосудов оказалась линия трансгенных мышей, разработанная ранее лабораторией Кана. Не имея гена Clec2, мыши не могут производить определенный рецептор на тромбоцитах крови, что дает замечательный результат: вены, которые обычно помогают дренировать лимфатическую систему, просачиваются обратно в нее. Подобно океанскому приливу, набегающему на реку, этот поток крови вверх по течению останавливает обычный поток лимфы вниз по течению.
Эффекты отсутствия потокаС помощью флуоресцентных индикаторов Sweet подтвердил, что мыши с нокаутом Clec2 по мере их развития не имели чистого оттока лимфы. У животных действительно выросла нормальная первичная сеть лимфатических сосудов, но, как предполагали предыдущие исследования в лабораторных чашках, это могло произойти, в этих сосудах не развились клапаны.
Неожиданно Свит, Кан и его коллеги обнаружили, что две другие важные особенности лимфатической системы также не смогли сформироваться должным образом у этих мышей с отсутствием потока.Обычно после начальной фазы развития лимфатических сосудов наступает фаза ремоделирования, в которой система становится более эффективной.
Сосуды образуют иерархическую структуру, в которой более мелкие сосуды вверх по течению переходят в более крупные сосуды внизу по течению. У мышей без кровотока этого ремоделирования не происходило.Более того, исследователи обнаружили, что клетки гладкой мускулатуры, которые обычно образуют тонкую оболочку в зрелых лимфатических сосудах и выполняют сокращения, которые помогают лимфотоку, вместо этого образуют аномально толстую оболочку, как если бы обычный сигнал для прекращения пролиферации клеток отсутствовал.«Мы начали с того, что думали, что поток может иметь значение только в формировании клапана, но в итоге пришли к выводу, что поток действительно контролирует все аспекты созревания этих лимфатических сосудов», — сказал Свит.
Чтобы продемонстрировать, что эти эффекты были вызваны отсутствием лимфотока, а не более прямым воздействием делеции Clec2 на лимфатические сосуды, исследователи отключили Clec2 только в тромбоцитах, а не в других клетках, и получили те же результаты.Исследования клеточных культур, проведенные с доктором философии Хуаном М. Хименесом в лаборатории сотрудника Питера Ф. Дэвиса, доктора философии, профессора патологии и лабораторной медицины, также подтвердили, что физический поток жидкости через клетки лимфатических сосудов может сам по себе стимулировать изменения экспрессии генов очень похожи на те, которые, как известно, направляют развитие лимфатического клапана.Любопытно, что этим клеткам, по-видимому, требовалось не просто поступательное движение жидкости, но, по крайней мере, кратковременное обращение вспять, чтобы стимулировать изменения экспрессии генов. «Это как три шага вперед и один шаг назад, и мы думаем, что именно это изменение направления потока вызывает сигнализацию», — сказал Свит.
Теперь исследователи планируют более подробно изучить, как клетки лимфатических сосудов превращают механические силы потока лимфы в изменения экспрессии генов, необходимые для созревания лимфатических сосудов. Следующим шагом будет изучение того, управляют ли подобные механизмы, связанные с потоком, созреванием сосудов и клапанов в системе кровообращения.
Кан ожидает, что исследование также даст полезные сведения о лечении лимфатических расстройств, даже тех, которые возникают у взрослых. Одной из наиболее распространенных является лимфедема отека руки, которая может следовать за удалением лимфатических узлов подмышек во время операции по поводу рака груди. «Мы подозреваем, что поток лимфы работает даже после созревания, чтобы поддерживать соответствующую молекулярную и генетическую среду для этих лимфатических сосудов и клапанов», — сказал Кан. «Следовательно, прерывание этого потока может иметь долгосрочные неблагоприятные последствия для этих сосудов и клапанов, поэтому возникает вопрос, нужно ли нам быстро восстанавливать поток во время удаления лимфатических узлов».