Білок тромбоспондин-1 (Thbs1), який міститься в позаклітинному матриксі, передає клітинам стінок кровоносних судин інформацію про механічний стрес, повідомляється в. Це допомагає судинам реагувати на підвищений тиск крові. Тварини без функціонального Thbs1 гірше переносять експериментальну гіпертензію. Ймовірно, маніпуляції з цим білком дозволять знайти новий підхід до лікування захворювань серцево-судинної системи.
Стінки кровоносних судин еластичні: у них присутні гладкомишкові клітини, які можуть розтягуватися і скорочуватися залежно від того, наскільки інтенсивний струм крові через них. Щоб коректно відреагувати на зміну його інтенсивності, гладким м'язам необхідно якось сприймати сигнали з навколишнього середовища. Найближчим їхнім оточенням служить позаклітинний матрикс (ВКМ) - суміш білків, які різні клітини виділяють назовні. Який з білків ВКМ забезпечує передачу сигналів про тиск крові клітинам гладкої мускулатури, раніше не було відомо.
Співробітники Цукубського університету на чолі з Хіромі Янагісавою (Hiromi Yanagisawa) піддавали культури гладкомишкових клітин, які ізолювали з аорти дорослих самців щурів, періодичному розтягненню і стисненню на 20 відсотків від обсягу. Це відповідає патологічно високому тиску крові. Весь цикл проходив за одну секунду, вплив тривав 20 годин. Склад позаклітинного матриксу визначали за допомогою кількісної мас-спектрометрії.
У живильне середовище до низки культур додали брефельдін А - інгібітор транспорту білків від ендоплазматичної мережі до апарату Гольджі. Оскільки компоненти ВКМ виділяються гладкими м'язами, він зрештою блокував вихід протеїнів для позаклітинного матриксу назовні (виносити з клітини різні речовини допомагають бульбашки, які виробляє апарат Гольджі). По тому, які незвичайні білки залишилися в такому випадку в клітинах, можна було визначити, які з цих молекул відповідальні за сприйняття механічних впливів.
Періодичне розтягнення і стиснення посилило виробництво відразу декількох білків, одним з яких був тромбоспондин-1 (Thbs1). У серії експериментів, коли транспорт білків блокувався не відразу, а через кілька годин після початку циклічного розтягнення і стиснення, вчені визначили, що тромбоспондин-1 управляє актиновими нитками в складі клітинного скелета і змінює орієнтацію гладкомишкових клітин у відповідь на зміни тиску крові на них.
Оскільки відомо, що на поверхнях клітин різних типів існує безліч рецепторів до Thbs1, дослідники спробували блокувати їх і з'ясували, що в разі гладких м'язів у складі аорти тромбоспондин-1 приєднується до інтегрин.
Далі дію тромбоспондину-1 необхідно було встановити на практиці. Для цього біологи зробили лабораторним мишам з нормальним геном цього білка і тваринам з нокаутним геном (у них тромбоспондин не повинен був працювати) операцію, в результаті якої кров з серця повинна була проходити через істотно звужену аорту. Через п'ять тижнів після операції всі миші дикого типу (тобто без генетичних змін) були живі, а в групі без фукціонального тромбоспондину-1 31,9 відсотків гризунів (7 з 22) загинули. У трьох із них під час розтину виявили розрив аорти. Thbs1 робив стінки цієї посудини більш тугими, за рахунок чого вони витримували потужний тиск потоку крові, а при нокауті відповідного гена захисну дію тромбоспондину-1 не спостерігалося.
Виходить, що при коливаннях тиску крові гладкомишкові клітини в складі стінок судин (зокрема аорти) виділяють Thbs1 в позаклітинний матрикс. Далі цей білок пов'язується з інтегринами. V і ^ 1, і це запускає каскад реакцій всередині клітини, в результаті яких нитки актину змінюють орієнтацію. Разом з цим змінюється положення клітин так, що стінки судин стають більш тугими. Це дозволяє їм протистояти підвищеному тиску крові.
Автори роботи сподіваються, що отримані ними відомості допоможуть розробити нові препарати для боротьби з артеріальною гіпертензією - однією з найбільш частих проблем зі здоров'ям.
Позаклітинний матрикс служить основою багатьох тканин, тому їх аналоги дуже складно створити без імітації ВКМ. Тим не менш, в 2016 році американські вчені представили штучний хрящ, вироблений без допомоги позаклітинного матриксу. Сам ВКМ можна використовувати як біосумісний матеріал для протезів і ряду інших цілей. Варіант універсальних ниток з позаклітинного матриксу запропонували раніше в 2020 році французькі дослідники.