Стволовые клетки крови спрятались в костях от солнца

Кроветворные клетки в ходе эволюции выбирали в организме животных такие места, где бы их не достали солнечные ультрафиолетовые лучи.

Мы знаем еще со школьных времен, что клетки крови появляются в красном, или кроветворном, костном мозге, который находится у нас внутри тазовых костей, ребер, грудины, костей черепа, в длинных трубчатых костях рук и в телах позвонков. В костном мозге сидит огромное количество разных стволовых клеток, которые по мере надобности дают новые эритроциты, новые мегакариоциты (из которых потом получаются тромбоциты) и новые иммунные клетки. Но почему именно в костном мозге? Тем более что не у всех животных кроветворение происходит в костях: например, у рыб стволовые клетки крови сидят в почках.

Исследователи из Гарварда полагают, что у разных животных в ходе эволюции кроветворные стволовые клетки собирались там, где их было проще всего защитить от солнечного ультрафиолета. Фридрих Капп (Friedrich G. Kapp) и его коллеги обратили внимание на то, что у рыб эти клетки прикрыты другими клетками – меланоцитами. Как известно, меланоциты синтезируют пигмент меланин, который поглощает ультрафиолетовое излучение. Они могут быть в разных тканях, хотя чаще всего мы слышим про меланоциты кожи – они защищают кожные клетки от ультрафиолетового повреждения. Если бы не защита, излучение повреждало бы ДНК клеток кожи, и они либо погибали бы, либо превращались в злокачественные. Может быть, меланоциты в почках у рыб выполняют ту же функцию?

В статье в Nature говорится, что если рыб-мутантов, лишенных меланоцитов, подставить под УФ-излучение, число стволовых клеток у них уменьшится – по сравнению с облученными нормальными рыбами, у которых меланоциты есть. Однако и у нормальных рыб стволовые клетки могут почувствовать ультрафиолет, если направить его на них снизу. Иными словами, все выглядит так, как если бы меланоциты защищают стволовые клетки крови от ультрафиолетовых лучей, идущих сверху, то есть от солнца.

Анализируя эволюционную родословную рыб, авторы работы убедились, что даже у тех видов, которые появились сравнительно недавно, меланоциты продолжают прикрывать скопления кроветворных клеток в почках. И когда в результате эволюционных перипетий кроветворным клеткам пришлось сменить адрес, они снова выбрали такое место, где их не достанет ультрафиолет. Особенно явно это видно у лягушек: в экспериментах с головастиками лягушек-древолазов исследователи наблюдали, как стволовые клетки крови перемещаются из почки в костный мозг, когда у головастиков начинают отрастать ноги, так что в течение всех стадий развития кроветворные клетки остаются защищены от УФ-излучения.

Конечно, внутренность костей – не единственное место в организме, где можно спрятаться от ультрафиолета. Однако стволовым клеткам крови нужны все-таки особые условия, и им нужно было такое укрытие от ультрафиолетовых лучей, где можно было бы жить и работать, то есть производить на свет эритроциты, лимфоциты и пр. Вероятно, в те времена, когда позвоночные животные начинали осваивать сушу, кроветворным клеткам по какой-то причине пришлось оставить свое место в почках и поселиться в костном мозге, где они продолжают сидеть по сей день.

По материалам Phys.org