Odkryto nieznaną dotąd rolę płuc w tworzeniu krwi

Badacze używając nowych technik obrazowania odkryli nieznaną dotąd rolę płuc w wytwarzaniu krwi. Okazuje się, że w płucach powstaje ponad połowa kluczowych w procesie krzepnienia płytek krwi.

Naukowcy podczas badań na myszach odkryli, że płuca odgrywają wcześniej nierozpoznaną rolę w produkcji krwi. Analizy pokazały, że płuca wytwarzają ponad połową niezwykle istotnych w procesie krzepnięcia krwi trombocytów zwanych też płytkami krwi. Co więcej, w płucach zidentyfikowano nieznaną wcześnie grupę komórek macierzystych, które mogą wspomagać procesy krwiotwórcze szpiku kostnego.

Za odkryciem stoją naukowcy z Uniwersytet Kalifornijskiego w San Francisco. Choć nieznany dotychczas mechanizm zaobserwowano u gryzoni, to badacze twierdzą, że taki sam powinien występować u człowieka.

Nieznana dotąd pula komórek macierzystych znalezionych w płucach jest zdolna do przywrócenia produkcji krwi, gdy komórki szpiku kostnego, wcześniej uważane za główne miejsce wytwarzania krwi, nie są do tego zdolne z różnych przyczyn.

– Wyniki naszych badań pokazują, że płuca są bardziej wyrafinowanym organem niż dotąd sądziliśmy. Służą nie tylko do oddychania, ale są też kluczowymi elementami w produkcji składników krwi – powiedział pulmonolog profesor Mark R. Looney, który brał udział w badaniach. – To, co obserwowaliśmy u myszy sugeruje, że płuca mogą odgrywać kluczową rolę w tworzeniu krwi także u ludzi – dodał badacz.

Ustalenia badaczy mogą pomóc w zrozumieniu ludzkich chorób, w których pacjenci cierpią z powodu niskiej liczby płytek krwi. Przy okazji rodzi się pytanie dotyczące transplantologii, jak komórki macierzyste w płucach wpływają na biorców organów.

Odkrycie było możliwe dzięki udoskonaleniu opracowanej wcześniej przez Looneya i jego kolegę profesora patologii Matthew F. Krummela techniki obrazowania mikroskopii dwufotonowej.  Metoda ta pozwala na obserwację pojedynczych komórek w naczyniach krwionośnych płuc żywego gryzonia. Uczeni zastosowali tą technikę do zbadania interakcji między układem odpornościowym, a krążącymi płytkami krwi w płucach. Zaobserwowali niezwykle dużą ilość megakariocytów, które wytwarzają trombocyty. O ich obecności w płucach wiedziano już od jakiegoś czasu, jednak sądzono, że produkują płytki krwi wyłącznie w szpiku kostnym.

Z płuc do szpiku kostnego

Dalsze obserwacje pokazały, że megakariocyty w płucach myszy produkują ponad 10 milionów płytek krwi na godzinę. To sugeruje, że ponad połowa całkowitej produkcji trombocytów u myszy występuje w płucach, a nie w szpiku kostnym, jak wcześniej przypuszczali specjaliści.

Badacze dowiedli też, że komórki macierzyste krwi mogą swobodnie przemieszczać się między płucami a szpikiem kostnym. Dowiedziono tego przy pomocy oznaczenia megakariocytów fluorescencyjnymi markerami u zmodyfikowanych genetycznie gryzoni. Następnie przeszczepiono im płuca niezmodyfikowanych myszy. Badacze nie musieli długo czekać, by fluorescencyjne megakariocyty pojawiły się w płucach.

– To fascynujące, że megakariocyty podróżują od szpiku kostnego do płuc, by produkować płytki krwi – oceniła należący do zespołu Looneya doktor Guadalupe Ortiz-Muñoz. – Możliwe, że płuca są idealnym bioreaktorem do produkcji płytek krwi ze względu na mechaniczne działanie krwi, a może z powodu niektórych sygnałów molekularnych, o których jeszcze nie wiemy – dodała.

Badacze wykonali jeszcze jeden istotny eksperyment. Przeszczepiono płuca z fluorescencyjnymi megakariocytami myszy z małą ilością płytek krwi. Zaobserwowano gwałtowną produkcję trombocytów i szybki powrót do normalnego poziomu. Wyniki tego doświadczenia pokazują, że megakariocyty z przeszczepionych płuc pobudzają organizm biorcy do produkcji odpowiedniej ilości płytek krwi.

Wyniki prac amerykańskich naukowców dają nadzieję milionom osób cierpiącym na trombocytopenię. – Poczynione obserwacje zmieniają istniejące paradygmaty dotyczące tworzenia się komórek krwi, biologii i chorób płuc oraz przeszczepów. Odkrycia mają bezpośrednie znaczenie kliniczne i stawiają przed nami pytania odnośnie genezy płytek krwi i funkcjonowania megakariocytów – ocenił recenzent badań pulmonolog Guy A. Zimmerman.

Wyniki prac kalifornijskich uczonych zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature”.

 

Źródło: Nature, Uniwersytet Kalifornijski w San Francisco, fot. University of Liverpool