ИСТИНА

Губки (тип Porifera) демонстрирует высокий регенеративный потенциал и способны восстанавливать исходную организацию после различных типов ранений. При этом в разных классах губок процесс регенерации обеспечивается отличными наборами клеточных механизмов. Для представителей класса Demospongiae характерны морфогенезы эпителиально-мезенхимального типа, в то время как для представителей классов Homoscleromorpha и Calcarea – эпителиальные морфогенезы. Центральным процессом в регенерации известковых губок (кл. Calcarea) является быстрое формирование регенеративной мембраны, которая закрывает рану, а затем преобразуется в интактную стенку тела. Целью данной работы было оценить вклад клеточной пролиферации, программируемой клеточной гибели и клеточной подвижности в процесс регенерации стенки тела известковой асконоидной губки Leucosolenia corallorrhiza. Были исследованы процессы регенерации после двух типов операций: 1) удаление небольшого (0,3-0,5 мм х 0,3-0,5 мм) фрагмента стенки тела в проксимальной части оскулярных трубок; 2) разрезание оскулярной трубки перпендикулярно основной оси на кольца шириной 2-4 мм. Структуру систем актиновых филаментов и микротрубочек в клетках интактных тканей и регенеративной мембраны (РМ) визуализировали иммуноцитохимическим методом с использованием антител против цитоплазматической изоформы β-актина, не-мышечного миозина II типа и α-тубулина. Морфологию клеток интактных тканей и РМ описывали с использованием 3 параметров: площадь, округлость и вытянутость. Для функциональной оценки вклада сократительной активности акто-миозиновых комплексов в процесс формирования РМ использовали специфический ингибитор миозина II, блеббистатин. Для описания характера пролиферации клеток в интактных тканях губки и в ходе регенеративных процессов использовали 5-этинил-2’-дезоксиуридин (EdU) (6 ч инкубации в 20 мкМ EdU) и антитела против фосфорилированного гистона H3 (pH3). Для функциональной оценки вклада клеточной пролиферации в процессы регенерации стенки тела были проведены эксперименты по долговременной блокировке пролиферации с помощью афидиколина. Для оценки интенсивности программируемой клеточной гибели в ходе регенеративных процессов использовали метод визуализации апоптотических клеток TUNEL. В процессе регенерации L. corallorrhiza раневые отверстия в течении 24-48 часов после операции (чпо) затягиваются регенеративной мембраной (РМ). РМ состоит из трех слоев: экзопинакодермы, эндопинакодермы (формирующейся за счет трансдифференцировки хоаноцитов) и разделяющего их тонкого слоя мезохила, в котором практически отсутствуют клетки. К 144-168 чпо происходит преобразование РМ в интактную стенку тела: эндопинакодерма замещается хоанодермой; пороциты формируют новые остии; мезохил утолщается, в нем появляются амебоидные клетки и скелетные элементы. В основе формирования РМ и ее последующего преобразования в интактную стенку тела лежат эпителиальные морфогенезы – растяжение, уплощение и слияние эпителиальных пластов: экзопинакодермы и хоанодермы. Эти морфогенезы происходят благодаря активному изменению формы клеток в интактных тканях, лежащих около раны. Изменения формы клеток сопровождаются значительными перестройками их цитоскелета, в первую очередь системы актиновых филаментов. На лидирующем крае регенеративной мембраны формируется актомиозиновый тяж, с характерным прерывистым паттерном распределения немышечного миозина II типа на пучках актиновых филаментов. Функциональный анализ с использованием ингибитора миозина II (блеббистатина) демонстрирует, что формирование мембраны зависит от сократительной активности тяжа. Для интактных тканей L. corallorrhiza характерен высокий уровень пролиферативной активности: в них постоянно присутствуют как EdU-, так и pH3-положительные клетки. Абсолютное большинство пролиферирующих клеток является хоаноцитами; изредка встречаются пролиферирующие клетки вне хоанодермы, принадлежащие мезохилу или экзопинакодерме. Регенерирующие губки сохраняют описанный паттерн пролиферации во всех исследованных временных точках регенерации: не происходит ни значимых изменений в доле пролиферирующих клеток, ни изменения в распределении этих клеток. Эксперименты по долговременной блокировке пролиферации в ходе регенерации стенки тела показали, что полное восстановление утерянного фрагмента может нормально проходить при условии отсутствии клеточных делений. При этом процесс регенерации у губок с заблокированной пролиферацией и контрольных губок происходит с одинаковой скоростью. Апоптоз происходит на всех стадиях регенерации стенки тела L. corallorrhiza, однако его уровень очень низок. Количество апоптотических клеток несколько выше на ранних стадиях регенерации. На всех исследованных стадиях апоптотические клетки находятся непосредственно на крае раны. В тканях, удаленных от раны, TUNEL-положительные клетки встречаются крайне редко. Полученные нами данные демонстрируют, что ни клеточная пролиферация, ни программируемая клеточная гибель не играют значительной роли в регенеративных процессах у асконоидной известковой губки Leucosolenia corallorrhiza. Основной движущей силой регенерации, судя по всему, является коллективные изменение формы и миграция клеток в составе хоанодермы и экзопинакодермы около раны. Таким образом, регенерация L. corallorrhiza происходит только за счет перестройки интактных тканей, прилежащих к ране, и может представлять собой редкий пример «чистого» морфоллаксиса. Работа поддержана грантом РФФИ № 21-54-15006 и грантом Президента РФ MK-1096.2021.1.4.