Регенерация печени
Регенерация печени — это процесс, посредством которого печень способна заменить поврежденную или утраченную ткань печени. Печень – единственный висцеральный орган , обладающий способностью к регенерации. [ 1 ] [ 2 ] Печень может регенерировать после частичной гепатэктомии или травмы, вызванной гепатотоксичными агентами, такими как некоторые лекарства, токсины или химические вещества. [ 3 ] Для восстановления органа до полного размера требуется только 51% исходной массы печени. [ 2 ] [ 4 ] Феномен регенерации печени наблюдается у всех позвоночных животных , от человека до рыб. [ 5 ] Печени удается восстановить любую потерянную массу и приспособить свой размер к размерам организма, в то же время обеспечивая полную поддержку гомеостаза организма в течение всего регенеративного процесса. [ 5 ] Процесс регенерации у млекопитающих носит преимущественно компенсаторный рост или гиперплазию, поскольку, хотя утраченная масса печени и восполняется, она не восстанавливает свою первоначальную форму. [ 6 ] Во время компенсаторной гиперплазии оставшаяся ткань печени становится больше, поэтому орган может продолжать функционировать. У низших видов, таких как рыбы, печень может восстановить первоначальный размер и массу. [ 7 ]
Механизм
[ редактировать ]Печень способна регенерировать после частичной гепатэктомии и повреждения гепатотоксинами или инфекцией.
Регенерация печени после парциальной гепатэктомии — очень сложное и слаженное явление. [ 5 ] В нем участвуют все типы зрелых клеток печени. [ 5 ] Этот процесс включает факторы роста, участвующие в сигнальных каскадах , цитокины , ремоделирование матрикса и несколько реакций обратной связи стимуляции и ингибирования сигналов, связанных с ростом. [ 5 ]
Регенерация печени после частичной гепатэктомии происходит в три фазы, включая (а) фазу инициации или прайминга, (б) фазу пролиферации и (в) фазу завершения. [ 8 ] Фаза прайминга наступает в течение 5 часов после гепатэктомии и включает активацию и сверхэкспрессию множества специфических генов для подготовки клеток печени ( гепатоцитов ) к репликации. Регуляторные механизмы готовят гепатоциты к вступлению в клеточный цикл. Фаза пролиферации включает активацию различных факторов роста, включая два фактора, которые играют важную роль в регенерации печени: EGFR ( рецептор эпидермального фактора роста ) и c-Met. На этом этапе гепатоциты проходят серию циклов клеточного деления и расширения. [ 8 ] Фаза терминации координируется TGF-β (трансформирующим фактором роста бета), который отвечает за остановку регенеративного процесса и предотвращение чрезмерного роста печени. [ 8 ] [ 9 ]
В течение первых 5 минут после частичной гепатэктомии гемодинамические изменения в печени повышают портальное кровяное давление, вызывая турбулентный кровоток и механическую нагрузку на эндотелиальные клетки . [ 8 ] Механический стресс заставляет эпителиальные клетки проявлять повышенную активность урокиназного активатора плазминогена (uPA). [ 8 ] Повышенная активность uPA инициирует превращение плазминогена в плазмин , который расщепляет фибриноген на продукты деградации фибриногена (FDP). [ 8 ] Плазмин также вызывает трансформацию проматриксных металлопротеиназ (про-ММП) в активные матриксные металлопротеиназы (ММП). [ 8 ] И плазмин, и ММП ответственны за ремоделирование матрикса и обмен многих белков во внеклеточном матриксе (ECM). [ 8 ] Ремоделирование ЕСМ инициирует сигнальные импульсы через интегрин и приводит к высвобождению местных факторов роста. [ 8 ] Каскад начинается с скоординированной uPA активации неактивного фактора роста печени (HGF), который прикреплен к ECM. [ 8 ] В течение от 30 минут до 1 часа после частичной гепатэктомии активный HGF выводится локально и систематически и активирует рецептор печеночного фактора роста (HGFR или cMet). [ 8 ] В то же время эпидермальный фактор роста (EGF), вырабатываемый бруннеровыми железами двенадцатиперстной кишки и высвобождаемый в портальную циркуляцию , стимулирует рецептор эпидермального фактора роста (EGFR). [ 8 ]
Начальная фаза регенерации печени после частичной гепатэктомии происходит за пределами гепатоцитов во внеклеточном матриксе и подготавливает печень к регенерации и пролиферации гепатоцитов. [ 5 ] Во время фазы пролиферации регенерации печени существует связь между β-катенином , сигнальным путем Notch и двумя факторами роста, EGF и HGF . [ 9 ] β-катенин играет вспомогательную роль в регенерации печени. [ 8 ] Передача сигналов Wnt /β-катенин является важным координатором регенерации печени, который начинает действовать в течение 1–3 часов после частичной гепатэктомии. [ 8 ] β-катенин демонстрирует быструю ядерную транслокацию в модели частичной гепатэктомии регенерации печени у крыс. [ 10 ] Путь Notch — один из самых ранних путей, который включается в течение 15–30 минут после частичной гепатэктомии. [ 8 ] Путь передачи сигналов Notch обычно зависит от двух основных белков, известных как рецептор NOTCH-1 и JAGGED-1 (лиганд NOTCH-1), регуляция которых заметно усиливается через 1–5 дней после частичной гепатэктомии. [ 8 ] Существует связь между β-катенином (внутри гепатоцита) и факторами роста EGFR и HGFR или c-Met (вне гепатоцита). [ 9 ] Присутствие этих двух белков усиливает регенеративный ответ, поскольку HGF и EGFR действуют как прямые митогены, вызывающие сильный митогенный ответ пролиферирующих гепатоцитов. [ 5 ]
После завершения процесса регенерации печени TGF-β прекращает фазу пролиферации, индуцируя апоптоз . [ 9 ] TGF-β — важнейший антипролиферативный фактор, останавливающий процесс регенерации печени. [ 8 ] TGF-β ингибирует пролиферацию гепатоцитов путем подавления активности HGF и урокиназы. [ 5 ] Этот процесс способен вернуть гепатоциты в состояние покоя. [ 5 ]
Иногда гепатоциты не обладают способностью к пролиферации, и может иметь место альтернативная форма регенерации для восстановления печени. [ 5 ] Когда гепатоциты или желчные клетки неспособны или заблокированы от регенерации, эти типы клеток могут функционировать друг для друга как факультативные стволовые клетки. [ 5 ] [ 11 ] Когда гепатоциты не могут размножаться, эпителиальные клетки желчных путей способны превращаться в гепатоциты. [ 5 ] Может произойти и обратное: гепатоциты превращаются в желчные клетки, когда желчные клетки не могут пролиферировать. [ 5 ] Факультативные стволовые клетки выполняют повседневную функцию в организме, но могут также функционировать как стволовые клетки для других типов клеток, когда эти клетки повреждены. [ 11 ] Эти два типа клеток могут восстанавливать ткань печени, даже если нормальный механизм регенерации печени не работает. [ 11 ]
Повреждение печени
[ редактировать ]У здоровых пациентов печень способна регенерировать до половины своей массы за 30 дней. [ 12 ] Если у пациентов есть проблемы с печенью, регенерация может прекратиться до того, как печень регенерирует полностью, или на печени могут начать рубцеваться. [ 12 ] Рубцевание печени очень опасно и может привести к дальнейшим серьезным осложнениям и хроническому заболеванию печени . [ 12 ] Осложнения увеличиваются, когда первоначальная причина поражения печени все еще присутствует. [ 12 ] Повреждение печени может быть вызвано вирусами , алкоголем , лекарствами и другими гепатотоксинами . [ 12 ] Ацетаминофен , содержащийся во многих лекарствах, отпускаемых по рецепту и без рецепта, является наиболее распространенным препаратом, который может вызвать повреждение печени, если принимать его в высоких дозах или в сочетании с алкоголем. [ 12 ] Многим пациентам, перенесшим трансплантацию печени, требуется трансплантация из-за передозировки ацетаминофена. [ 12 ]
Заболевания печени
[ редактировать ]Существует множество причин заболеваний печени, включая инфекции , аутоиммунные и генетические заболевания , рак , злоупотребление алкоголем , накопление жира в печени ( неалкогольная жировая болезнь печени ), лекарства, отпускаемые по рецепту , и растительные соединения. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Факторы риска, повышающие вероятность развития заболеваний печени, включают ожирение , диабет 2 типа , татуировки или пирсинг , внутривенное употребление наркотиков , воздействие телесных жидкостей другого человека, незащищенный половой акт , а также воздействие химических веществ и токсинов. Примеры различных заболеваний печени включают: вирусные гепатиты А , В и С , аутоиммунные заболевания, такие как первичный билиарный холангит (ПБХ) и первичный склерозирующий холангит (ПСХ) , доброкачественные опухоли ( аденома , гемангиома ), злокачественные новообразования ( рак печени , рак желчных протоков). ), генетические нарушения ( гемохроматоз , болезнь Вильсона , гипероксалурия ).
Функция
[ редактировать ]Печень является важнейшим органом, который отвечает за множество различных гомеостатических функций, которые помогают поддерживать обмен веществ , иммунитет , пищеварение , детоксикацию , а также хранение углеводов и витаминов. [ 16 ] [ 17 ] Детоксикационная функция печени подвергает орган воздействию многих химических веществ, которые могут вызвать повреждение и смерть гепатоцитов. Печень может быстро регенерировать поврежденные ткани, предотвращая печеночную недостаточность . Однако скорость регенерации печени зависит от того, ли интерлейкин 6 (IL 6). сверхэкспрессируется [ 18 ] IL-6 является критическим компонентом в подготовке гепатоцитов к пролиферации и играет решающую роль в инициации ответа острой фазы в гепатоцитах. [ 5 ] IL-6 отвечает за быстрое увеличение производства гепатоцитами многих белков, которые помогают контролировать острое или хроническое воспаление . [ 5 ] IL-6 продуцируется печеночными макрофагами , однако предыдущие исследования показали, что он продуцируется клеточными линиями гепатомы , что позволяет предположить, что он также может продуцироваться самими гепатоцитами. [ 5 ] IL-6 связывается со своим рецептором, комплексом субъединиц gp80 и gp130 , на гепатоцитах. [ 5 ] Активация субъединицы gp130 приводит к тирозинкиназы активности , которая фосфорилирует преобразователь сигнала и активатор транскрипции ( STAT 3 ) и внеклеточную сигнально-регулируемую протеинкиназу 1 и 2 ( ERK1 /2), вызывая экспрессию множества генов-мишеней, важных для пролиферации гепатоцитов. такой как Циклин D1 . [ 5 ] Сообщалось, что мыши с дефицитом IL-6 имеют недостаточную регенерацию печени, однако другие исследования показали, что регенерация печени у этих мышей по существу нормальна, даже несмотря на снижение активации STAT 3. [ 5 ] Мыши, сверхэкспрессирующие как IL-6, так и его растворимый рецептор, имеют участки перипортальной гиперплазии гепатоцитов . [ 5 ] IL-6 не является прямым митогеном для гепатоцитов. [ 5 ] IL-6, вероятно, является фактором, способствующим оптимизации процессов ранней стадии регенерации печени, однако его не следует рассматривать как инициатор процесса. [ 5 ]
Диагностика
[ редактировать ]Выявление причины и степени поражения печени имеет решающее значение для лечения заболеваний печени. Частью диагностического процесса является сбор анамнеза злоупотребления наркотиками и алкоголем , перенесенных вирусных инфекций или любых генетических заболеваний, которые могут встречаться у членов семьи и способствовать повреждению печени. Другие части диагностического процесса включают анализ крови , визуализацию печени, а также забор тканей или биопсию печени . [ 19 ] Анализы крови предоставляют информацию о функции печени и вирусной или генетической этиологии заболеваний печени путем проверки ферментов печени , вирусных антигенов и антител или генетического тестирования. Визуализирующие исследования выявляют физическое состояние печени и включают УЗИ , КТ и МРТ . Наконец, образец ткани печени можно получить, проведя биопсию печени. Затем отобранную ткань печени изучают под микроскопом, чтобы определить причину и степень повреждения печени.
Уход
[ редактировать ]Лечение заболеваний печени будет различаться в зависимости от этиологии и степени поражения печени. Лечение некоторых заболеваний печени можно начать с устранения гепатотоксинов, таких как алкоголь или ацетаминофен, путем простых изменений образа жизни; сокращение потребления алкоголя , приема ацетаминофена или потеря веса могут быть начальным этапом процесса лечения. Более сложные заболевания печени, включая рак печени, могут потребовать более сложных или инвазивных процедур, таких как абляция или эмболизация . Наиболее сложным видом лечения терминальных заболеваний печени является трансплантация печени .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пракаш, Ю.С., изд. (31 января 2011 г.). Комплексная физиология (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/cphy.c120014 . ISBN 978-0-470-65071-4 .
- ^ Перейти обратно: а б Микалопулос, Джордж К.; ДеФрансес, Мари К. (4 апреля 1997 г.). «Регенерация печени» . Наука . 276 (5309): 60–66. дои : 10.1126/science.276.5309.60 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 9082986 .
- ^ Мехендейл, Харихара М. (январь 2005 г.). «Восстановление тканей: важный фактор, определяющий окончательный результат травмы, вызванной токсическим веществом» . Токсикологическая патология . 33 (1): 41–51. дои : 10.1080/01926230590881808 . ISSN 0192-6233 . ПМИД 15805055 .
- ^ Фаусто, Нельсон; Кэмпбелл, Джин С.; Риле, Кимберли Дж. (февраль 2006 г.). «Регенерация печени» . Гепатология . 43 : S45–S53. дои : 10.1002/hep.20969 . ISSN 0270-9139 . ПМИД 16447274 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v Михалопулос, Джордж К. (ноябрь 2007 г.). «Регенерация печени» . Журнал клеточной физиологии . 213 (2): 286–300. дои : 10.1002/jcp.21172 . ISSN 0021-9541 . ПМК 2701258 . ПМИД 17559071 .
- ^ Фаусто, Нельсон (январь 2000 г.). «Регенерация печени» . Журнал гепатологии . 32 (1 приложение): 19–31. дои : 10.1016/s0168-8278(00)80412-2 . ISSN 0168-8278 . ПМИД 10728791 .
- ^ Чу, Хайме; Сэдлер, Кирстен К. (ноябрь 2009 г.). «Новая школа развития печени: уроки рыбок данио» . Гепатология . 50 (5): 1656–1663. дои : 10.1002/hep.23157 . ПМК 3093159 . ПМИД 19693947 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д Абу Рмила, Анан; Чжоу, Вэй; Нельсон, Эрек; Лин, Ли; Амиот, Брюс; Найберг, Скотт Л. (май 2019 г.). «Понимание чудес регенерации печени» . WIREs Биология развития . 8 (3): е340. дои : 10.1002/wdev.340 . ISSN 1759-7684 . ПМК 6457252 . ПМИД 30924280 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Тао, Ячао; Ван, Менглан; Чен, Энцян; Тан, Хун (30 августа 2017 г.). «Регенерация печени: анализ основных сигнальных молекул» . Медиаторы воспаления . 2017 : e4256352. дои : 10.1155/2017/4256352 . ISSN 0962-9351 . ПМК 5602614 . ПМИД 28947857 .
- ^ Бехари, Джайдип (декабрь 2010 г.). «Сигнальный путь Wnt/β-катенин в биологии и заболеваниях печени» . Экспертный обзор гастроэнтерологии и гепатологии . 4 (6): 745–756. дои : 10.1586/egh.10.74 . ISSN 1747-4124 . ПМЦ 3298845 . ПМИД 21108594 .
- ^ Перейти обратно: а б с Янгер, Килангсунгла; Стангер, Бен З. (март 2011 г.). «Факультативные стволовые клетки печени и поджелудочной железы: факты и вымыслы» . Динамика развития . 240 (3): 521–529. дои : 10.1002/dvdy.22561 . ISSN 1058-8388 . ПМЦ 4667725 . ПМИД 21312313 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г «Заболевания печени: Часто задаваемые вопросы» . Больницы и клиники Университета Айовы . 01.11.2018 . Проверено 6 апреля 2024 г.
- ^ Скорца, Мануэла; Эльце, Авсилия; Заррилли, Федерика; Лигуори, Ренато; Любимый, Счастливый; Кастальдо, Джузеппе (2014). «Генетические заболевания, предрасполагающие к раннему циррозу печени» . Международный журнал гепатологии . 2014 : 713754. doi : 10.1155/2014/713754 . ISSN 2090-3448 . ПМК 4123515 . ПМИД 25132997 .
- ^ Дэвид, Стефан; Гамильтон, Джеймс П. (01 января 2010 г.). «Лекарственное поражение печени» . Обзор гастроэнтерологии и гепатологии США . 6 : 73–80. ISSN 1758-3934 . ПМК 3160634 . ПМИД 21874146 .
- ^ Нуньес, Давид Рикарду да Консейсан Марсал Алвес; Монтейро, Кристина София де Жезус; дос Сантос, Хорхе Луис (31 января 2022 г.). «Повреждение печени, вызванное употреблением трав — сложный диагноз» . здравоохранение . 10 (2): 278. doi : 10.3390/healthcare10020278 . ISSN 2227-9032 . ПМЦ 8872293 . ПМИД 35206892 .
- ^ Танака, Минору; Миядзима, Ацуши (18 октября 2016 г.). «Регенерация печени и фиброз после воспаления» . Воспаление и регенерация . 36 (1): 19. дои : 10.1186/s41232-016-0025-2 . ISSN 1880-8190 . ПМЦ 5725806 . ПМИД 29259692 .
- ^ Калра, Арджун; Йетискул, Экрем; Верле, Чейз Дж.; Тума, Фаиз (2024 г.), «Физиология, печень» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 30571059 , получено 6 апреля 2024 г.
- ^ Татибана, Синго; Чжан, Сюин; Ито, Казусигэ; Ота, Ёсихиро; Кэмерон, Эндрю М.; Уильямс, Джордж Мелвилл; Сунь, Чжаоли (3 февраля 2014 г.). «Интерлейкин-6 необходим для остановки клеточного цикла и активации ферментов репарации ДНК после частичной гепатэктомии у мышей» . Клетка и биологические науки . 4 (1): 6. дои : 10.1186/2045-3701-4-6 . ISSN 2045-3701 . ПМЦ 3922598 . ПМИД 24484634 .
- ^ Лала, Васимахмед; Зубайр, Мухаммед; Минтер, Дэвид А. (2024 г.), «Тесты функции печени» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 29494096 , получено 6 апреля 2024 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Тауб Р. (октябрь 2004 г.). «Регенерация печени: от мифа к механизму». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 5 (10): 836–47. дои : 10.1038/nrm1489 . ПМИД 15459664 . S2CID 30647609 .
- Михалопулос Г.К. (февраль 1990 г.). «Регенерация печени: молекулярные механизмы контроля роста» . Журнал ФАСЭБ . 4 (2): 176–87. дои : 10.1096/fasebj.4.2.2404819 . ПМИД 2404819 . S2CID 26087493 . Переиздано как: Михалопулос ГК (1992). «Регенерация печени: молекулярные механизмы контроля роста». Искусственная поддержка печени . стр. 72–93. дои : 10.1007/978-3-642-77359-4_6 . ISBN 978-3-642-77361-7 .
- Мацумото К., Накамура Т. (1992). «Фактор роста гепатоцитов: молекулярная структура, роль в регенерации печени и другие биологические функции». Критические обзоры онкогенеза . 3 (1–2): 27–54. ПМИД 1312869 .
- Фаусто Н., Лэрд А.Д., Уэббер Э.М. (декабрь 1995 г.). «Регенерация печени. 2. Роль факторов роста и цитокинов в регенерации печени» . Журнал ФАСЭБ . 9 (15): 1527–36. дои : 10.1096/fasebj.9.15.8529831 . ПМИД 8529831 . S2CID 15993218 .
- Джиртл Р.Л., изд. (1995). Регенерация печени и канцерогенез: молекулярные и клеточные механизмы . Академическая пресса. ISBN 978-0-08-053554-8 .