Регенерация против фиброза: почему ранки во рту заживают быстро и без шрамов?

Повреждения ротовой полости и других участков тела заживают по-разному: слизистая регенерирует быстро и бесследно, в то время как кожа — медленно и зачастую с образованием шрамов. В настоящее время не существует терапевтических подходов, препятствующих образованию рубцов при заживлении кожных ран. Путем сравнительного транскриптомного анализа мышиных клеточных культур фибробластов ротовой полости и лицевой части кожи исследователи из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили молекулярный путь, предотвращающий рубцевание слизистой рта.

Ученые делали небольшие ранки на слизистой ротовой полости мышей и на коже мордочки, а затем изолировали из раневых участков фибробласты в разных временных точках. РНК-секвенирование единичных клеток (scRNA-seq) в сочетании с предиктивным моделированием клеточных взаимодействий выявило девять транскрипционно отличающихся групп фибробластов, которые также различались по представленности в слизистой рта и коже мордочки.

Кроме того, авторы использовали метод single-cell RNA velocity (scVelo) — оценку соотношения сплайсированной и несплайсированной РНК генов, которая дает представление не только об экспрессии генов, но и о динамическом состоянии клетки, направлении, в котором она развивается. (О подобных подходах рассказывал Дмитрий Чудаков на конференции «Геномное секвенирование и редактирование».) Если в коже популяция фибробластов-предшественников активнее дифференцировалась в фибротические популяции, то в слизистой — в более регенеративные.

Исследователи также проанализировали межклеточные рецептор-лигандные взаимодействия фибробластов. В клетках слизистой были обнаружены активно коммуницирующие популяции, характеризующиеся высоким уровнем экспрессии тирозинкиназы Axl и ее лиганда Gas6. Этот путь, регулирующий клеточную пролиферацию и адгезию, стал центральным объектом исследования. Уместно было предположить, что именно его активация способствует заживлению без шрамов.

Авторы установили, что активность киназы фокальной адгезии FAK — ключевого медиатора механосигналинга — обратно коррелирует с уровнем AXL. Удаление гена Fak способствовало регенеративному типу заживления как in vitro, так и in vivo, с заметным снижением фиброзных изменений. Иначе говоря, ранки на мордочке у таких мышей заживали с меньшим рубцеванием.

Описанные закономерности оказались релевантными и для человека. В частности, анализ рубцов слизистой, которые крайне редко возникают при хронической травматизации одного и того же участка, показал пониженную экспрессию GAS6 и AXL и повышенную активность FAK — аналогично рубцам на других участках тела.

Можно сделать вывод, что при повторяющемся повреждении слизистой рта изменения на молекулярном уровне меняют характер регенерации, подавляя путь GAS6-AXL и приводя к рубцеванию. Настоящее наблюдение было подтверждено in vivo на мышиной модели многократного повреждения слизистой рта.

Интересно, что обработка раны экзогенным GAS6 для искусственной активации AXL, как в коже, так и в многократно травмированной слизистой, обращала фиброз: вела к сокращению степени рубцевания ткани, способствовала организованному отложению коллагена и возвращала ткань к регенераторному фенотипу.

Как хорошо известно, слюна способствует заживлению ран, отмечают авторы, однако еще не было показано GAS6-AXL-сигналинга в мышиной или человеческой слюне. Видимо, принципиальную важность имеют межклеточные взаимодействия в слизистой.

Таким образом, сигнальный путь GAS6-AXL играет ключевую роль в контроле исхода заживления — пойдет ли оно по пути регенерации или фиброза. Исследователи рассматривают высокий уровень экспрессии AXL как маркер регенеративных процессов, а FAK — фиброзных. Эти данные открывают путь к новым стратегиям профилактики рубцевания и формируют основу для будущих клинических исследований.

Заживающая рана покрывается кожей с волосяными фолликулами, а не рубцом благодаря Wnt-сигналингу