Зачем нужны легкие?

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco) обнаружили, что легкие у млекопитающих жизненно важны не только для дыхания, но и для кроветворения. В научной работе использовались трансгенные мыши, тромбоциты которых после модификации испускали зеленый свет. Специалисты планировали изучить, как движутся тромбоциты внутри легких, но неожиданно для себя нашли больше, чем искали. Оказалось, что легкие непосредственно участвуют в процессе кроветворения, а также содержат большое количество стволовых клеток крови, которые могут восстановить этот процесс, если их запас в костном мозге истощается. Профессор медицины Марк Луни (Mark R. Looney) заявил, что легкие мышей могут играть ключевую роль в производстве крови, и что результаты исследования позволяют предположить, что у людей этот орган работает так же.

Исследование подобного типа стало возможным благодаря двухфотонной интравитальной визуализации, технике, недавно разработанной Марком Луни и его коллегой, профессором патологии Мэтью Краммелом (Matthew F. Krummel). С помощью этой методики можно наблюдаться за единичными клетками внутри тончайших кровеносных сосудов в легких живых мышей. Специалисты планировали рассмотреть, каким образом иммунная система взаимодействует с курсирующими по сосудам легких тромбоцитами, и в процессе наблюдения выявили гигантскую популяцию клеток-производителей тромбоцитов, которые называются мегакариоцитами. Ранее мегакариоциты уже находили в легких, но считалось, что они «живут и работают» в костном мозге. Одна из исследователей в лаборатории профессора Луни, Эмма Лефрансе (Emma Lefrançais), пояснила, что она и ее коллеги сразу поняли – необходимо продолжить наблюдения именно здесь. Более детализированная визуализация показала, что мегакариоциты работают и в легких – за час они производили свыше 10 миллионов тромбоцитов, а это более чем половина всего объема производства тромбоцитов в мышином организме. С помощью видеомикроскопии ученые выявили, что за пределами кровеносных сосудов легких находится около миллиона клеток-прародителей мегакариоцитов, а также стволовых клеток крови.

Чтобы понять, как работают легкие в качестве источника тромбоцитов, исследователи провели серию трансплантаций. Сперва они пересадили легкие нормальной мыши животному-реципиенту со светящимися мегакариоцитами. Вскоре светящиеся клетки были замечены в кровеносных сосудах легких, что позволило сделать вывод о том, что все же мегакариоциты производятся в костном мозге. Затем донором стала мышь, у которой светились клетки-прародители мегакариоцитов, а реципиентом – трансгенная мышь с низким содержанием тромбоцитов в крови. Уровень тромбоцитов у мыши-реципиента поднялся почти до нормального и оставался таким в течение нескольких месяцев (срок был больше продолжительности жизни отдельных мегакариоцитов). Таким образом, заявили ученые, прародители мегакариоцитов были активированы из-за низкой концентрации тромбоцитов у реципиента и начали работу по производству мегакариоцитов, чтобы восстановить нормальный уровень тромбоцитов. На финальной стадии работы легкие мыши-донора, все клетки которых были «помечены», пересадили реципиенту, чей костный мозг был модифицирован так, чтобы в нем не хватало стволовых клеток крови. Клетки из донорских легких переместились в костный мозг реципиента и начали производство других клеток – не только тромбоцитов, но и B-клеток, T-лимфоцитов и нейтрофилов.

Открытие может помочь в изучении, например, тромбоцитопении, а также теперь ученые задались вопросом, как стволовые клетки крови, располагающиеся в легких, могут влиять на реципиентов после трансплантации.