Клетки распределены всюду по лепесткам печени, позволив ему быстро восстановить себя независимо от местоположения повреждения.Понимание замечательной способности печени к ремонту и регенерации является ключевым шагом в понимании, что происходит, когда орган прекращает функционировать правильно, такой как в случаях рака печени или цирроза печени.«Печень – очень важный источник человеческой болезни», сказал преподаватель медицины Стивен Артэнди, Мэриленд, доктор философии, «Очень важно понять клеточный механизм, которым печень возобновляет себя.
Мы нашли, что эти редкие, распространяющиеся клетки распространены всюду по органу, и что они необходимы, чтобы позволить печени заменить поврежденные клетки. Мы полагаем, что также вероятно, что эти клетки могли дать начало раковым образованиям в печени, когда их регулирование спутывается».Artandi – ведущий автор исследования, которое будет опубликовано онлайн 4 апреля по своей природе.
Постдокторский ученый Шенгда Лин, доктор философии, является ведущим автором статьи.Уникальный органКамеры печени, названные гепатоцитами, работают, чтобы отфильтровать и удалить токсины из крови. Печень уникальна среди органов в ее способности полностью восстановить всего от 25 процентов ее оригинальной массы.
Хроническая инфекция алкоголизма или гепатита может вызвать циклы повреждения и возобновления, которые приводят к необратимому царапанию, которое ослабляет функцию органа. Но относительно мало известно о том, как орган восстанавливает, или какие клетки могли бы быть ответственны за раковые образования.«Приблизительно 900 000 человек умирают каждый год во всем мире от цирроза печени», сказал Артанди, «и рак печени – пятая главная причина смерти от рака в Соединенных Штатах. Но наше понимание того, как печень возобновляет себя, томилось по сравнению с достижениями, сделанными в других органах».
Теломераза – комплекс белка, который «завершает» концы хромосом после повторения ДНК. Без его деятельности звонили защитные хромосомные заглавные буквы, теломеры будут постепенно сокращаться с каждым клеточным делением. У большинства взрослых клеток есть мало ни к какой деятельности теломеразы, и прогрессивное сокращение их теломер служит своего рода молекулярными часами, которые ограничивают клетки – и, некоторые верят, организм – продолжительность жизни.
Однако стволовые клетки и некоторые раковые клетки делают достаточно теломеразы, чтобы помешать их теломерам сокращаться, эффективно останавливая стареющие часы и позволяя на вид неограниченное количество клеточных делений. Мутации, которые блокируют цирроз печени причины деятельности теломеразы у мышей и людей. С другой стороны мутации, которые пинают теломеразу в разгар, часто находятся при раковых образованиях в печени.
Лин и Артанди задались вопросом, могли ли бы они использовать выражение теломеразы в качестве маркера, чтобы определить подмножество клеток, ответственных за регенерацию печени во время нормального товарооборота. Эти клетки, они верят, могли также служить клеткой происхождения для рака печени.Создание новых клеток
Лин нашла, что у мышей приблизительно 3-5 процентов всех клеток печени выражают необычно высокий уровень теломеразы. Клетки, которые также выразили более низкие уровни генов, вовлеченных в нормальный клеточный метаболизм, были равномерно распределены всюду по lobules печени. Во время регулярного товарооборота клетки или после того, как была повреждена печень, эти клетки распространяются в месте, чтобы сделать глыбы новых клеток печени.
«Эти редкие клетки могут быть активированы, чтобы разделить и сформировать клонов всюду по печени», сказал Артанди, который держит Джерома и Дейзи Лоу Гильберт Профессоршип. «Поскольку зрелые гепатоциты вымирают, эти клоны заменяют массу печени. Но они работают в месте; они не принимаются на работу далеко к другим местам в печени. Это может объяснить, как печень может быстро возместить убытки независимо от того, где это происходит в органе».То, что эти стволовые клетки выражают меньше метаболических генов, могло бы быть одним способом защитить клетки от ежедневной рутинной работы, с которой стоят их пэры и ограничить производство метаболических побочных продуктов, которые могут повредить ДНК.
«Это может быть одним способом защитить эти важные клетки и позволить им передавать более нетронутый геном своим дочерним клеткам», сказал Артанди. «Они не делают всех ‘функций’ пчелы рабочего нормальных гепатоцитов».Когда Лин спроектировала выражающие теломеразу гепатоциты, чтобы умереть в ответ на химический сигнал и дала мышей с повреждающим печень химикатом, он нашел, что те животные, у которых клетки теломеразы были убиты показанная намного более серьезная печень, царапающая, чем те, в которых клетки были функциональны.
«Вы могли предположить разрабатывать лекарства, которые защищают эти выражающие теломеразу клетки или способы использовать подходы терапии клетки, чтобы возобновить печень», сказал Артанди. «На стороне рака я думаю, что эти клетки – очень сильные кандидаты на клетку происхождения. Мы наконец начинаем понимать, как этот орган работает».