Липохрящ — новый вид скелетной ткани с уникальными свойствами
Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине (США) и коллабораторы обнаружили у нескольких видов млекопитающих особую скелетную ткань — липохрящ. Он содержит клетки, напоминающие адипоциты, с вакуолями, наполненными липидами (липохондроциты). Липохрящ встречается в носовом, ушном и гортанном хрящах, а также в мечевидном отростке грудины и сохраняется до старости. Содержание липидов в диете, набор и потеря веса мышами не влияли на свойства липохряща.

Хрящ — важный компонент скелетной системы позвоночных. Он выполняет ключевые механические и морфогенетические функции за счет большого количества внеклеточного матрикса, секретируемого хондроцитами. В недавно опубликованном исследовании ученые из Калифорнийского университета в Ирвине (США) вместе с коллабораторами обнаружили, что хрящевая ткань ушной раковины мыши содержит так называемые липидные призраки (lipid ghosts). Эти артефакты характерны для жировой ткани, но редко встречаются в других здоровых тканях, клетки которых не содержат крупных липидных вакуолей. Заинтересовавшись этим явлением, ученые установили, что у мышей есть несколько участков хряща, состоящих из вакуолизированных клеток, напоминающих адипоциты, которые исследователи назвали липохондроцитами, а содержащую их ткань — липохрящем.
Сначала авторы выяснили, в каких еще структурах содержится липохрящ. Они получили линию трансгенных мышей, экспрессирующих Wnt1-GFP (Wnt1 — маркер клеток, происходящих из нервного гребня). Анализ показал, что липохрящ встречается в носовом, ушном и гортанном хрящах, а также в мечевидном отростке грудины. Интересно, что липохондроциты сохранялись в носовых хрящах старых мышей и в ушных хрящах старых крыс, что указывает на то, что липохрящ — долгоживущая ткань с ограниченной скоростью обновления.
Анализ биомеханических свойств показал, что прочность на разрыв у липохряща выше, чем у жировой ткани, указывая на более высокую способность липохряща сопротивляться деформации. Однако мениск и реберный хрящ показали намного более высокую прочность по сравнению с липохрящом. Интересно, что удаление липидных капель из липохряща увеличивало прочность и делало его более похожим на обычные хрящи.
В липидных вакуолях доминируют нейтральные липиды, из которых чуть меньше половины приходилось на триглицериды, треть — на эфиры жирных кислот с гидрокси-жирными кислотами, обладающие противовоспалительными свойствами, а остальное — на насыщенные жирные кислоты. Сравнение с обычной жировой тканью выявило сильные различия в белковом и липидном профилях двух тканей. РНК-секвенирование показало, что, в отличие от адипоцитов, клетки липохряща не экспрессировали адипокины и транскрипционные регуляторы, участвующие в липогенезе, но сохраняли экспрессию генов, участвующих в липогенезе de novo. Более того, системные изменения в доступности липидов никак не влияли на липохрящ, что отличает его от белой жировой ткани. Таким образом, липохрящ представляет собой уникальный тип скелетной ткани, сочетающий механические свойства, близкие к хрящу, и липидный метаболизм, сильно отличающийся от жировой ткани.
Ученые проследили процесс развития хряща у эмбриона человека и на хрящевых органоидах, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека. Методом трансмиссионной электронной микроскопии ученые подтвердили наличие крупных липидных вакуолей в хрящах уха, носа, щитовидного хряща и надгортанника у человеческих плодов на 20–21 неделе гестации. Аналогичные результаты были получены и для органоидов. Таким образом, формирование липидных вакуолей является неотъемлемой частью дифференцировки черепно-лицевого хряща у человека.
Наконец, авторы изучили ушной хрящ у 65 видов, охватывающих четыре отряда сумчатых и 18 отрядов плацентарных млекопитающих, и обнаружили липохрящ у многих видов. Примечательно, что клетки, наполненные липидами, присутствовали в ушных хрящах у видов с тонкими, мембраноподобными ушами, независимо от их филогенетической принадлежности, хотя морфология значительно отличалась между видами. В то же время липохрящ не был обнаружен у немлекопитающих тетрапод.
Таким образом, ученые охарактеризовали уникальный тип скелетной ткани — липохрящ, присутствующий у многих млекопитающих. Эта ткань похожа по свойствам на хрящевую, но содержит также большие липидные вакуоли. Вакуоли чрезвычайно стабильны и не участвуют в системном обмене липидами; они придают ткани ее биомеханические свойства. Полученные данные закладывают основу для дальнейших исследований неметаболических функций липидных вакуолей в морфогенезе, гомеостазе и функции скелетной ткани.
Источник:
Raul Ramos, et al., Superstable lipid vacuoles endow cartilage with its shape and biomechanics //Science, 387,eads9960(2025). DOI: 10.1126/science.ads9960