Клітини епітелію чутливо реагують один на одного: якщо їх мало, вони діляться, якщо ж навколо все перенаселено, вони гинуть.
Епітеліальні клітини є не тільки в шкірі - епітелій вистилає стінки судин, стінки кишечника, шлунка, стравоходу, сечостатевих протоків тощо, і це якщо не згадувати ще й про залізистий епітелій, який входить до складу різноманітних залоз і завдання якого - синтез і виділення всіляких речовин і субстратів, від грудного молока до поту.
Оскільки епітеліальні клітини часто займають прикордонне становище, вони постійно гинуть (а якщо говорити про залізистий епітелій, то виділення секретів часто супроводжується запрограмованим руйнуванням секретуючих клітин), і якби вони не відновлювалися, то органи і тканини швидко виявилися б беззахисними перед зовнішнім середовищем. Але епітеліальні клітини, на щастя, відновлюються - ділячись, вони заповнюють втрати. Однак тут є інша небезпека: якщо вони будуть ділитися дуже активно, з'явиться пухлина, і це, на жаль, дуже і дуже ймовірний сценарій - близько 90% злоякісних новоутворень виникають саме з епітеліальних клітин.
Іншими словами, існує якийсь механізм, завдяки якому в епітелії підтримується саме те число клітин, яке потрібно, не більше і не менше. Що цей механізм собою являє, можна дізнатися зі статті в Nature, опублікованій дослідниками з Університету Юти.
Виявилося, що ключовий фактор тут - фізична напруга, яку клітини терплять один від одного. Експерименти ставили з клітинами епітелію людського товстого кишечника, клітинами риби і клітинами собаки, і в результаті виявилося, що всі вони намагаються дотримуватися оптимального значення власної щільності. Якщо клітин було мало, вони розтягувалися по субстрату, і механічне розтягнення було сигналом до ділення, якщо ж їх було занадто багато, вони здавлювали один одного, і через здавлювання в деяких з них запускалася програма клітинного самогубства - тобто зайві клітини просто гинули.
В епітелії немає міжклітинної речовини, клітини сидять впритул один до одного і тому можуть добре відчувати розтягнення і стиснення. І в тому, і в іншому випадку молекулярним сенсором служить мембранний білок Piezo1. Це іонний канал, який пропускає іони кальцію в клітку. Особливість же Piezo1 в тому, що він реагує на механічну напругу. Під дією механічних сил, що діють на клітинну мембрану, білок відкриває іонам шлях всередину клітини, де вони запускають складні молекулярні сигнальні ланцюжки, які призводять або до ділення клітини, або до її загибелі.
Тобто Piezo1 відповідає за два дуже різних процеси, і як тоді він відрізняє, коли клітці потрібно ділитися, а коли - померти? Тут вся справа в тому, де, в якому саме місці згруповані його молекули і як вони відреагують. Про Piezo1 відомо, що він поводиться по-різному залежно від того, що в даний момент відчуває клітина, тобто його активація дійсно може призвести до різних наслідків при розтягненні і при стисненні. Автори роботи порівнюють його з термостатом, який може і гріти, і охолоджувати.
Як було сказано на початку, 90% онкологічних захворювань виникають через епітелію, і, можливо, діючи через механочутливий Piezo1, можна було б спровокувати масову загибель саме серед ракових клітин.
З іншого боку, якщо ми займаємося вирощуванням епітеліальних тканин для медичних потреб, то за допомогою того ж Piezo1 можна було б, напевно, підвищити «врожайність» клітин, що ростуть в лабораторії. Втім, чи є взагалі якийсь резон використовувати цей білок в біотехнологіях і медицині, покажуть подальші дослідження.