Ученые обнаружили новый вид хряща, похожий на пузырчатую пленку

Фото из открытых источников

Ученые утверждают, что им удалось обнаружить новый тип хряща — тот, который был открыт еще в XIX веке, забыт, открыт заново, а затем снова забыт.

Медицинские учебники описывают три типа хрящей: гиалиновый, эластичный и волокнистый хрящ. Гиалиновый хрящ помогает костям плавно скользить друг по другу в суставах; эластичный хрящ очень гибкий и находится в наружном ухе, голосовом аппарате и трубке между ухом и горлом; а волокнистый хрящ прочный и поглощает удары в суставах и позвоночнике. Клетки внутри этих тканей окружены большим количеством коллагеновых и эластичных волокон, пропорции которых придают каждому типу хряща его отличительные характеристики.

Однако теперь ученые говорят, что существует четвертый тип хрящей, который сильно отличается от других видов.

Ткань, которую они называют «липохрящ», внешне очень похожа на жировую ткань. Она содержит луковичные, похожие на шары клетки, заполненные маслами, и клетки окружены тонкой матрицей волокон, а не толстой матрицей, обычной для других хрящей. Клетки также очень однородны и могут упаковываться близко друг к другу, как кирпичи. Вместе клетки образуют упругую, мягкую ткань, которая немного податлива, но все же устойчива к деформации и разрыву; эта ткань находится в таких структурах, как наружное ухо и нос.

Некоторые эксперты были впечатлены новым анализом липохряща. Например, Вивиана Эрмосилья Агуайо и доктор Лисия Селлери из Калифорнийского университета в Сан-Франциско отметили, что этот «давно игнорируемый тип хряща» может «требовать обновления учебников по гистологии и анатомии».

Другие заявили, что исследователи представили убедительные доказательства существования этой ткани, но они не уверены, что липохрящ заслуживает отдельной классификации.

«Авторы предоставили доказательства того, что эта содержащая липиды хрящевая ткань существует у многих млекопитающих, включая людей», — сказал Шоуан Чжу, директор Лаборатории исследований остеоартрита в Университете Огайо, который не принимал участия в исследовании. «Но в чем я не уверен, так это в том, следует ли ее рассматривать как отдельный новый тип ткани или просто как новую особенность существующей ткани, а именно эластичного хряща».

«Это было счастливым открытием», — рассказал соавтор исследования Максим Пликус , профессор кафедры биологии развития и клетки Калифорнийского университета в Ирвайне. Команда изучала кожу ушей мышей, когда наткнулась на заполненные жиром хрящевые клетки, которые Пликус сравнивает с «пузырчатой пленкой».

Но когда они копнули глубже, команда узнала, что их открытие не было полностью новым. Оказывается, другие ученые уже замечали эту уникальную ткань раньше, отметил Пликус.

В 1850-х годах гистолог Франц фон Лейдиг писал о своих наблюдениях за ушным хрящом крыс под микроскопом. «На первый взгляд он выглядит как жировая ткань», но у него все еще есть отчетливый матрикс, как у хряща, отметил он. Наблюдения Лейдига были забыты более чем на столетие. Затем, в 1960-х годах, разрозненные отчеты описывали похожие жировые ткани в ушах грызунов. В 1976 году пара ученых ввела термин «липохондроцит» для клеток, обнаруженных в липохряще. Но эти открытия снова были вскоре забыты.

Теперь, в своем исследовании, опубликованном в журнале Science, Пликус и коллеги предлагают очень подробный анализ липохряща, раскрывая его стадии развития, генетические черты и молекулярные характеристики. Исследование подчеркивает, чем ткань отличается от своего двойника — жира — и чем она похожа на другие типы хрящей.

На мышах команда показала, что структуры, удерживающие жир внутри липохряща, являются «суперстабильными». В отличие от жировых клеток, которые увеличиваются или уменьшаются в зависимости от приема пищи, клетки липохряща не сжимаются во время голодания и не разбухают в ответ на избыток. Эта стабильность частично обусловлена отсутствием в ткани ферментов для расщепления жиров, а также отсутствием транспортеров, которые переносят жиры из пищи в ткань, обнаружила команда.

«Эта характеристика может дать эволюционное преимущество ушной раковине» — наружному уху — «за счет повышения ее способности собирать и фокусировать акустические волны», — сказал Чжу. Звуковые волны очень эффективно распространяются через жир, поэтому, возможно, сохранение этого хряща с высоким содержанием жира во внешнем ухе полезно для слуха, также предположили авторы.

Поскольку липохрящ в ухе не будет разбухать или сжиматься в зависимости от потребления калорий, акустика, которую он поддерживает, также должна оставаться стабильной с течением времени.

Авторы исследования изначально идентифицировали липохрящ в наружных ушах, носах и горлах мышей. «Он находится в носовом хряще на самом кончике носа», — сказал Пликус. «Он образует весь ушной хрящ, а также большую часть гортани или голосового аппарата».

«Во всех этих местах требуется высокая степень эластичности, и в отличие от других хрящей организма, таких как суставные хрящи, эти структуры не несут весовой нагрузки», — добавил он. Например, структура в горле, называемая надгортанником, гибко колеблется вперед и назад во время глотания, чтобы не допустить попадания пищи в дыхательные пути.

После изучения мышей исследователи также идентифицировали липохрящ в тканях человеческого плода, а именно из уха, носа, надгортанника и щитовидного хряща, который находится над щитовидной железой. Они также обнаружили, что липохрящ появился в моделях человеческого хряща, которые они вырастили из стволовых клеток в лаборатории.

Чтобы увидеть, насколько распространен липохрящ в животном мире, команда исследовала музейные образцы десятков видов. Они обнаружили ткань у нескольких млекопитающих, таких как каирская колючая мышь (Acomys cahirinus), беличий летун (Petaurus norfolcensis) и длинноязыкий летучий змей Палласа (Glossophaga soricina), но не нашли ее у каких-либо не млекопитающих, таких как лягушки, птицы или аллигаторы.

Авторы говорят, что остаются вопросы о том, когда впервые появился липохрящ и какие эволюционные преимущества он может предложить животным, у которых он обнаружен. Команда надеется изучить эволюцию ткани, а также исследовать ее способность восстанавливаться после травмы и выяснить, содержит ли липохрящ различные подтипы клеток. Они также хотят лучше понять, как клетки справляются с таким высоким содержанием жира, «которое может быть токсичным для многих других типов клеток», сказал Пликус.

«Мы считаем, что эти открытия нового типа клеток и нового типа тканей являются фундаментальными и меняют парадигму», — сказал он о проделанной работе.