Фибробласты: тайны соединительной ткани

Фибробласты — это разновидность клеток, которые синтезируют и поддерживают внеклеточный матрикс во многих живых тканях. Они создают основу структуры (строму) тканей, и играют важнейшую роль в заживлении ран. Фибробласты являются наиболее распространенными клетками соединительной ткани животных.

Фибробласты и соединительная ткань

Основная функция фибробластов — поддерживать структурную целостность соединительных тканей, постоянно вырабатывая прекурсоры внеклеточного матрикса. Они секретируют все компоненты внеклеточного матрикса, состав которого определяет физические свойства соединительной ткани.

Фибробласты морфологически гетерогенны, и различаются в зависимости от месторасположения и конкретных выполняемых задач. После эктопической трансплантации фибробласты могут сохранять память о ткани, из которой был произведен забор клеток, по крайней мере, не протяжение нескольких поколений.

В отличие от эпителиальных клеток, фибробласты могут медленно мигрировать и они не формируют оболочки структур организма.

Роль карнозина в поддержании жизнедеятельности клеток

Дипептид L-карнозин оказывает положительный эффект на культивированные фибробласты человека. Физиологическая концентрация L-карнозин позволяет увеличить продолжительность жизни фибробластов в лабораторных условиях и замедлить их старение. Более того, фибробласты становятся «моложе», когда их помещают в раствор с L-карнозином, и начинают быстро стареть, когда L-карнозин удаляют. Эти свойства не были обнаружены у его оптического изомера — D-карнозина.

Теломераза поможет «сбросить» циркадный ритм фибробластов

Синхронизация циркадных сигналов крайне важна для поддержания нормального функционирования человеческого организма. Однако старение нарушает синхронизацию периферических циркадных ритмов, чтобы приводит к различным болезням, развитие которых связывают со старением. До сих пор у ученых было очень мало информации об изменениях колебательных ритмов в стареющих клетках. Недавние исследования показали, что старение клеток некоторых мышечных тканей изменяет циркадный ритм, оказывая влияние на экспрессию генов, контролирующих суточные ритмы. Более того, было обнаружено, что это изменение можно остановить и даже обратить вспять, если восстановить функционирование теломеразы.

Чтобы выяснить, может ли восстановление теломеразы восстановить циркадный ритм в стареющих клетках других типов, фибробласты были использованы в качестве моделей клеток для глубокого изучения связи между клеточным старением и изменениями циркадного ритма. Оказалось, что экспрессия генов, контролирующих суточные ритмы, в стареющих фибробластах была существенно ослаблена, но при помощи теломеразы ее удалось улучшить. На основании этих результатов можно сделать вывод о том, что восстановление теломеразы — хороший способ заново синхронизировать периферический циркадный ритм, который в стареющих тканях нарушается.

Активизация метаболизма фибробластов в коже

Упругость, эластичность и тонус кожи с возрастом постепенно снижаются. Эти изменения начинаются в дерме (слой кожи, расположенный под эпидермисом), и связаны в неспособность клеток, в особенности фибробластов, регенерировать молекулы, образующие внеклеточный матрикс. Старение кожи также характеризуется снижением плотности эпидермиса и уплощением базальной мембраны.

Недавно созданные трехмерные системы, в которых клетки развиваются внутри пористой структуры, воссоздающей внеклеточный матрикс дермы человека, являются эффективными способами демонстрации биологических эффектов противовозрастных средств. В одном из недавних исследований использовалась модель дермы, созданная из коллагена, хитозана гликозаминогликанов, куда «поселили» обычные фибробласты человека, которые синтезировали внеклеточный матрикс. Сегодня такие модели широко используются для исследования наиболее перспективных веществ для борьбы со старением.

В ходе упомянутого исследования изучались гидролизаты белка — натуральные пептиды, свойства которых до сих пор были мало исследованы. В трехмерной модели дермы один из этих пептидовПептиды: новая панацея? увеличил пролиферацию фибробластов на 40%, чтобы привело к повышению выработки коллагена на 165%, и эластина — на 116%. Кроме того, при исследовании с применением такой же модели дермы было показано, что пептиды сои значительно увеличивают толщины и плотность эпидермиса.

Разрушение фибробластов и процесс старения

Внешний вид кожи является одним из основных индикаторов возраста. В течение последнего десятилетия наука значительно продвинулась на пути к пониманию глубинных механизмов старения человеческой кожи. Эти знания обеспечивают базу для создания и использования новых противовозрастных средств. Одна из основных особенностей стареющей кожи — фрагментация коллагена и дермального матрикса. Фрагментация является результатом действия особые ферментов (матриксных металлопротеиназ), и она, в свою очередь, нарушает структурную целостность дермы. Фибробласты, которые вырабатывают коллагеновый матрикс, не могут прикрепляться к фрагментированному коллагену. В результате этого фибробласты разрушаются.

В стареющей коже из-за разрушения фибробластов вырабатывается мало коллагена, и много ферментов, разрушающих коллаген. Из-за этого старение становится непрекращающимся процессом, который сам по себе остановиться не может. В клинических условиях было доказано, что применение ретиноевой кислоты, лазерной шлифовки и интрадермальных инъекций гиалуроновой кислоты стимулирует выработку нового, неповрежденного коллагена. К этому коллагену легко прикрепляются фибробласты, в результате чего выработка и разрушение коллагена гармонизируется, и процесс старения замедляется.