Regenerace jater - Liver regeneration
Regenerace jater je proces, při kterém jsou játra schopna nahradit ztracenou jaterní tkáň z růstu ze zbývající tkáně. Játra jsou jediným viscerálním orgánem, který má schopnost regenerace. Játra se mohou regenerovat po chirurgickém odstranění nebo chemickém poranění. Je známo, že pouhých 51% původní jaterní hmoty se dokáže regenerovat zpět do své plné velikosti. Proces regenerace u savců je hlavně kompenzační růst, protože je nahrazena pouze hmota jater, nikoli tvar. U nižších druhů, jako jsou ryby, lze však nahradit jak velikost jater, tak tvar.
Mechanismus
Existují dvě události, kdy mají játra schopnost regenerace, jedna je částečná hepatektomie a druhá poškození jater toxiny nebo infekcí. Níže popsané procesy se zabývají cestami spuštěnými po částečné hepatektomii.
Po případě částečné hepatektomie existují tři fáze procesu regenerace. První fáze je primární fáze a během této části jsou aktivovány stovky genů, které připravují játra na regeneraci. Tato primární fáze nastává během 0-5 hodin po hepatektomii a zabývá se hlavně událostmi před vstupem do buněčného cyklu a zajišťuje, aby si hepatocyty mohly udržovat své homeostatické funkce. Druhá fáze se zabývá aktivací různých růstových faktorů, jako je EGFR (receptor epidermálního růstového faktoru) a c-Met. Tyto dva faktory jsou hlavními složkami regenerace jater. Závěrečná fáze se zabývá ukončením proliferace pomocí TGF-β ( transformující růstový faktor beta ).
Bezprostředně po hepatektomii dochází k aktivaci četných signálních drah, které zahajují proces regenerace. Prvním je zvýšení aktivity urokinázy. O Urokinase je známo, že aktivuje remodelaci matrice. Tato přestavba způsobí uvolnění HGF (jaterního růstového faktoru) a z tohoto uvolňování nyní lze aktivovat také c-Met. EGFR je také aktivován stejným způsobem jako c-Met a tyto dva růstové faktory hrají hlavní roli v regeneračním procesu. Tyto procesy probíhají mimo hepatocyt a připravují játra k regeneraci. Jakmile jsou tyto procesy dokončeny, hepatocyty jsou schopny vstoupit do jater a zahájit proces proliferace. Důvodem je komunikace mezi β-kateninem (uvnitř hepatocytů) a růstovými faktory EGFR a c-Met (mimo hepatocyt). K této komunikaci může dojít, protože beta-katenin a Notch-1 se přesunou do jádra hepatocytu přibližně 15-30 minut po hepatektomii. Přítomnost těchto dvou proteinů zvyšuje regenerační odpověď a HGF a EGFR působí jako přímé mitogeny a mohou produkovat silnou mitogenní odpověď na proliferaci hepatocytů.
Po dokončení regeneračního procesu TGF-p ukončí proliferaci navozením apoptózy. TGFp1 inhibuje proliferaci hepatocytů represí HGF. Jak bylo uvedeno výše, urokináza aktivovala uvolňování HGF; proto TGFp1 také potlačuje aktivitu urokinázy. Tento proces je schopen vrátit hepatocyty zpět do jejich klidového stavu.
Někdy hepatocyty nemají schopnost proliferovat a je možné provést alternativní formu regenerace k obnově jater. To se může stát pomocí biliárních epiteliálních buněk, které jsou schopné přeměny na hepatocyty, když mají původní hepatocyty problémy s množením. To je způsobeno skutečností, že biliární buňky mají dvě funkce, z nichž jedna je normální transport žluči a druhá se stává kmenovými buňkami pro hepatocyty. Totéž také nastává naopak, přičemž hepatocyty se mohou přeměnit na žlučové buňky, když nemohou proliferovat. Oba tyto druhy buněk jsou navzájem fakultativní kmenové buňky. Fakultativní kmenové buňky mají původně jeden osud, ale po poranění jiného typu buněk mohou fungovat jako kmenové buňky. Tyto dva typy buněk dokážou opravit jaterní tkáň, i když normální mechanismus regenerace jater selže.
Funkce
Schopnost regenerace jater je ústřední pro homeostázu jater . Protože jsou játra hlavním místem detoxikace léčiv, jsou v těle vystavena mnoha chemikáliím, které mohou potenciálně způsobit smrt a poranění buněk. Játra mohou regenerovat poškozenou tkáň, čímž rychle zabraňují jejímu selhání . Prediktor skutečné rychlosti regenerace jater však závisí na tom, zda má Interleukin 6 nadměrnou expresi. Regenerace jater je také kritická pro pacienty s onemocněním jater, kde je částečné odstranění jater v důsledku fibrózy nebo nádoru běžnou terapií, která využívá schopnosti zbývajících jater generovat zpět.
Experimentální modely
Ke studiu regenerace jater se používají dva hlavní typy modelů, včetně chirurgického odstranění, označovaného také jako parciální hepatektomie (PHX), a chemicky indukovaného poškození jater. Zatímco mechanismy a kinetika regenerace jater v těchto dvou modelech jsou různé, mnoho stejných signálních drah stimuluje regeneraci jater v obou drahách.
V mýtu
V řecké mytologii jsou Prometheus a Tityos vinou proti bohům, jejichž tresty zahrnují to, že jejich játra jsou ve dne sežrána dravými ptáky a v noci regenerována.
Reference
Další čtení
- Taub R (říjen 2004). „Regenerace jater: od mýtu k mechanismu“. Recenze přírody. Molekulární buněčná biologie . 5 (10): 836–47. doi : 10,1038/nrm1489 . PMID 15459664 . S2CID 30647609 .
- Michalopoulos GK (únor 1990). „Regenerace jater: molekulární mechanismy kontroly růstu“ . FASEB Journal . 4 (2): 176–87. doi : 10,1096/fasebj.4.2.2404819 . PMID 2404819 .Publikováno jako: Michalopoulos GK (1992). „Regenerace jater: molekulární mechanismy kontroly růstu“. Umělá podpora jater . s. 72–93. doi : 10,1007/978-3-642-77359-4_6 . ISBN 978-3-642-77361-7.
- Matsumoto K, Nakamura T (1992). „Hepatocytový růstový faktor: molekulární struktura, role v regeneraci jater a další biologické funkce“. Kritické recenze v onkogenezi . 3 (1–2): 27–54. PMID 1312869 .
- Fausto N, Laird AD, Webber EM (prosinec 1995). "Regenerace jater. 2. Role růstových faktorů a cytokinů při regeneraci jater" . FASEB Journal . 9 (15): 1527–36. doi : 10,1096/fasebj.9.15.8529831 . PMID 8529831 . S2CID 15993218 .
- Jirtle, Randy L., ed. (1995). Regenerace jater a karcinogeneze: Molekulární a buněčné mechanismy . Akademický tisk. ISBN 978-0-08-053554-8.