Клетки нашего организма умирают постоянно, но теперь мы знаем, с какой скоростью.
Учёные обнаружили, что смерть по клетке распространяется непрерывными волнами со скоростью 30 мкм в минуту. Это значит, что, например, нервной клетке, тело которой в диаметре может достигать 100 мкм, чтобы умереть, потребуется 3 минуты 20 секунд.
Звучит, конечно, жутковато, но именно эти «волны смерти» сохраняют нас живыми и здоровыми. Апоптоз — программируемая клеточная смерть — необходим для очистки организма от ненужных или даже опасных клеток. Опасность может исходить, например, от клеток, заражённых вирусами.
Апоптоз необходим и для нормального развития плода — он помогает разделить формирующиеся органы. Существует и ещё один путь умирания клеток, некроз — он отличается от апоптоза, представляя собой незапланированный ответ на травмирующее событие.
Если апоптоз не идёт, как положено, последствия могут быть самыми серьёзными. Например, раковые клетки, избежав печальной участи, начнут быстро размножаться и распространяться по всему организму.
«Иногда клетки умирают, когда нам бы этого не хотелось — например, при нейродегенеративных заболеваниях. А иногда они не умирают, опять-таки, вопреки нашему желанию — скажем, при раке, — поясняет ведущий автор работы доктор Джеймс Феррелл (James Ferrell), профессор биологии и биохимии Стэнфордского университета (Stanford University). — И если мы хотим вмешаться в эти процессы, мы должны знать, как регулируется апоптоз».
Иногда апоптоз называют «клеточным суицидом», потому что, по сути, он представляет собой процесс саморазрушения. Начинается «самоубийство» с внешнего или внутреннего сигнала, указывающего каспазам, особым ферментам внутри клетки, что пора приступать к работе. Однако до появления новой работы было непонятно, как апоптоз — уже после запуска — распространяется по клетке.
Чтобы выяснить это, Феррелл и его коллеги решили пронаблюдать за апоптозом одной из самых крупных известных клеток, яйцеклетки Xenopus laevis, африканской шпорцевой лягушки (также известна под другими названия — гладка шпорцевая лягушка, платана). Для эксперимента жидкость из яйцеклеток была перелита в тонкие трубки, а содержащиеся в ней пептиды помечены флюоресцирующим веществом. Таким образом, если в трубке появлялось свечение, значит, процесс апоптоза шёл.
Оказалось, что свечение в таких условиях распространяется с постоянной скоростью. Если бы апоптоз базировался на простой диффузии, ближе к финальной стадии скорость бы падала — но этого не наблюдалось. Исследователи заключили, что на молекулярном уровне апоптоз распространяется при помощи «триггерных волн», «подобно огню в поле». Каспазы, будучи активированы, вызывают активацию других каспаз, а те — следующих, до тех пор, пока клетка не уничтожается полностью.
На следующем этапе эксперимента учёные использовали уже целое яйцо шпорцевой лягушки — это было необходимо, чтобы пронаблюдать за апоптозом в условиях, максимально приближённых к естественным. Оказалось, что и внутри яйца апоптоз распространяется с той же скоростью, около 30 мкм в минуту.
По мнению доктора Феррелла, «триггерные волны» присутствуют в живой природе повсюду. Они запускают процессы размножения клеток, передачи нервных сигналов в мозге и даже распространения вирусов от клетки к клетке. Теперь группа учёных планирует выяснить, где именно и как задействованы «триггерные волны», и заняться их дальнейшим изучением.
