Мигрируя в вязкой межклеточной жидкости, клетки прикладывают все усилия, чтобы двигаться побыстрее.

Когда мы заходим с суши в воду, то сразу замечаем, что в воде двигаться труднее — она более плотная, чем воздух, сильнее сопротивляется нашим движениям. Кажется, что и для клеток должно быть так же: в более плотной среде ползать им должно быть труднее, и потому перемещаться с места на место они будут медленнее. Однако, как пишут в Nature сотрудники Университета Джонса Хопкинса, с клетками всё происходит наоборот: в более вязкой среде они двигаются быстрее, чем в менее вязкой.

Метастазные клетки меланомы. (Фото: NIH Image Gallery / Flickr.com) 

Под вязкой средой в данном случае подразумевается межклеточная жидкость: она заполняет пространство между клетками там, где они неплотно прилегают друг к другу. У межклеточной жидкости сложный состав, и вязкость её меняется по разным причинам — например, из-за деградации белков, которые выполняли какую-то функцию вне клеток, но уже отработали своё. Межклеточная жидкость сообщается с лимфой, а значит, её вязкость зависит и от того, как работают лимфатические сосуды. Так или иначе, когда движущаяся клетка чувствует, что вокруг стало как-то вязко, в ней происходит масса молекулярных изменений.

Клетки перемещаются благодаря цитоскелетным белкам, один из которых — это актин, полимеризующийся в длинные нити. Актиновые нити в одном месте растут, в другом распадаются, и с их помощью клетка поддерживает собственную структуру. Там, где чувствуется сильное сопротивление, сеть актиновых нитей становится особенно плотной. Вслед за актином в этом месте повышается активность белков-насосов, которые сидят в клеточной мембране и перекачивают через неё ионы и воду. Там, где клетка почувствовала сопротивление и где у неё усилилась актиновая сеть, через мембрану снаружи начинает поступать много воды, клетка набухает и мембрана натягивается.

Натяжение мембраны действует на ещё один белковый канал, который реагирует как раз на механическое воздействие. Он пропускает разные ионы, в том числе и ионы кальция. Кальций же служит внутриклеточным сигналом для самых разных процессов, он действует и на обмен веществ, и на двигательные белки, и в результате благодаря кальциевому потоку клетка развивает при движении большую силу — и начинает быстрее двигаться. То есть в менее вязкой среде клетка не считает нужным стараться, и потому ползёт медленно, если же вязкость повышается, клетка прикладывает большие усилия, и ползёт теперь быстрее, несмотря на вязкость. Причём клетки способны запоминать, что вокруг них недавно была вязкая среда, и потому они продолжают быстро двигаться, даже если вязкость упала — отчасти это можно сравнить с тренировкой в спортзале, только спортзалом тут служит вязкая межклеточная жидкость.

«Тренировка вязкостью» работает как у обычных клеток, так и у злокачественных. Понятно, что под злокачественными клетками тут подразумеваются метастазные клетки, оторвавшиеся от опухоли и отправившиеся колонизировать новые органы. Если они какое-то время провели в вязкой среде, то потом, попав в более жидкую кровь, они будут двигаться в ней быстрее, чем клетки, которые избежали на своём пути повышенной вязкости. Известно, что у межклеточной жидкости в опухолях вязкость часто повышается, в том числе и из-за проблем с лимфатической системой. Может быть, метастазные клетки можно затормозить, если подействовать на ионные каналы, которые помогают им тренироваться в подвижности в вязкой среде.