Найден белок, восстанавливающий ткани мужских половых органов

Сотрудники Московского физико-технического института (МФТИ) вместе с немецкими и американскими коллегами уточнили, как белок нестин, регулирующий удлинение отростков нервных клеток и деление предшественников клеток некоторых других типов, вырабатывается (экспрессируется) в тканях придатков семенников и питающих их сосудов. Что особенно важно, они выявили факторы, влияющие на его экспрессию. Оказалось, что при снижении концентрации основного мужского полового гормона, тестостерона, выработка нестина усиливается.

Белок нестин входит в состав промежуточных филаментов — элементов клеточного скелета, играющих особенно важную роль в делении предшественников клеток различных типов. Впервые его обнаружили в нейрональных стволовых клетках, а недавно было показано, что этот белок также принимает участие и в обновлении эндотелия кровеносных сосудов, в том числе заново образованных при появлении злокачественных опухолей. Однако роль нестина в развитии и работе придатков семенников совершенно не была изучена.

Восполнить этот пробел в знаниях о нестине и попробовали авторы статьи. Они изучали ткани придатков семенников грызунов и человека. Эти органы расположены на дорсальной (задней, ближайшей к спине) стороне семенников и представляют собой извитые каналы с перегородками внутри. И «извилины», и перегородки появляются в ходе созревания органа. В зрелых придатках семенников сперматозоиды, выработанные семенниками, приобретают способность к оплодотворению.

Чтобы увидеть, в каких клетках вырабатывается нестин, исследователи использовали трансгенных мышей и крыс: к гену этого протеина добавили последовательность, кодирующую зеленый флуоресцентный белок (GFP). Таким образом, когда ген нестина был активен (т.е. с него считывалась информация для построения новых молекул нестина), в клетке также образовывался зеленый флуоресцентный белок.

Строение придатков семенников и локализацию нестина в них у мышей изучали на 1, 4, 7, 10, 20 и 25-й дни после рождения. У крыс аналогичные параметры анализировали на 5-й и 12-й дни после рождения и через 1, 7, 14 и 48 дней после подавления работы клеток Лейдига, вырабатывающих тестостерон. Это делали однократным введением этандиметилсульфата в брюшную полость. Ткани придатков яичек мужчин были получены от пациентов, прошедших операцию по удалению этих органов в рамках лечения рака предстательной железы.

Содержание и пространственное распределение нестина в упомянутых тканях изучали несколькими способами. Первый из них — иммуногистохимия. Для обнаружения нестина антитела к нему и GFP добавляли к питательной среде для срезов придатков семенников. Второй метод — Clarity. С его помощью трехмерные фрагменты ткани делали прозрачными, однако при этом было видно, где экспрессируется зеленый флуоресцентный белок. Конкретно в этом исследовании это были кубики объемом 1 мм³. Изображения таких «кубиков» с помощью специальной программы сопоставляли и получали трехмерную картину распределения нестина по целому придатку семенника. Аналогичную процедуру проводили и в случае иммуногистохимии тонких «двухмерных» срезов.

Выяснилось, что нестин у грызунов вырабатывается в клетках гладких мышц кровеносных сосудов, питающих придатки семенников, но не в эндотелии этих сосудов. Это неожиданный результат, учитывая, что в предыдущих работах этот белок находили именно в эндотелии. В гладких мышцах самих придатков нестин тоже не экспрессируется. Притом чем старше были грызуны, тем менее активно у них вырабатывался этот белок. Исследование тканей придатков яичек и питающих их сосудов у больных раком предстательной железы дало аналогичную картину, за исключением того, что оно не могло показать изменение интенсивности выработки нестина в зависимости от возраста.

У тех крыс, которым нарушали выработку тестостерона за счет подавления работы клеток Лейдига этилдиметилсульфонатом, экспрессия нестина существенно усиливалась. Она была гораздо более активной, чем у контрольных животных того же возраста. Однако через несколько дней после введения токсина объем выработки тестостерона начинал повышаться и постепенно возвращался к норме, а экспрессия нестина ослабевала.

Из полученных данных ученые сделали вывод, что нестин способствует развитию придатков семенников, а также регенерации тканей яичек. Чем ближе состояние мужской половой системы к «зрелой» норме, тем меньше нестина вырабатывается. Однако точный механизм действия этого белка пока не ясен. По всей видимости, он в первую очередь способствует интенсивной работе кровеносных сосудов, питающих семенники и их придатки.

Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS ONE.