Найден новый тип стволовых клеток, обновляющих печень
Согласно данным исследования, проведенного в Школе медицины Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine), стволовые клетки печени, экспрессирующие повышенные уровни теломеразы, восстанавливают орган во время нормального клеточного обмена или при повреждении ткани. Понимание данного процесса играет важную роль для лечения заболеваний, таких как цирроз или рак печени. Результаты работы опубликованы 4 апреля 2018 года в Nature.
«Печень человека чаще всего страдает от заболеваний», — говорит профессор медицины Стивен Артанди (Steven Artandi). «Очень важно понять клеточный механизм обновления печени. Мы обнаружили, что данные редкие пролиферирующие клетки распространяются по всему органу, и они необходимы для замены повреждённых клеток».
Функция клеток печени, называемых гепатоцитами, состоит в фильтрации и удалении токсинов из крови. Это единственный орган, способный полностью восстановиться из фрагмента, составляющего всего 25% от его первоначальной массы.
Хронический алкоголизм или инфекционный гепатит приводят к периодическим повреждениям и восстановлениям печени, сопровождающихся образованием необратимых рубцов, которые нарушают нормальное функционирование органа. Тем не менее, в настоящее время о регенерации печени известно относительно немного.
Теломераза – белковый комплекс, который добавляет фрагменты ДНК на концах хромосом, «теряющиеся» после каждого деления. Данные участки называются теломерами. В большинстве взрослых клеток практически отсутствует теломеразная активность, а прогрессирующее укорочение теломер служит своего рода молекулярными часами, которые ограничивают количество делений клеток и, по мнению некоторых учёных, влияют на продолжительность жизни организма.
Однако стволовые и некоторые раковые клетки вырабатывают достаточно теломеразы, чтобы избежать укорочения теломер, эффективно предотвращая старение и обеспечивая практически неограниченное количество клеточных делений.
Мутации, блокирующие теломеразную активность, вызывают цирроз у мышей и людей. И наоборот – мутации, чрезмерно повышающие теломеразную активность, часто обнаруживаются при раках печени.
Артанди совместно с доктором Шэндой Лином (Shengda Lin) решили выяснить, можно ли использовать уровни экспрессии теломеразы в качестве маркера для идентификации популяции клеток, ответственных за регенерацию печени.
Лин обнаружил, что у мышей около 3-5% всех клеток печени экспрессируют неожиданно высокие уровни теломеразы. Данные клетки, характеризующиеся более низким уровнем экспрессии генов, участвующих в нормальном клеточном метаболизме, равномерно распределены по печёночным долькам. Во время естественного регулярного клеточного обновления или после повреждения печени данные клетки пролиферируют на местах, восстанавливая ткани.
«Эти редкие клетки могут быть активированы для деления и формирования своих клонов по всей печени», — говорит Артанди. «Когда зрелые гепатоциты отмирают, эти клоны заменяют печёночную массу. Но они работают на местах, им не нужно мигрировать из других участков. Это объясняет, каким образом печень может быстро восстановить повреждение, независимо от того, в какой части органа оно произошло».
Тот факт, что данные стволовые клетки экспрессируют меньше генов, участвующих в метаболизме, может быть одним из механизмов их защиты от «изнашивания», с которым сталкиваются клетки из их окружения. Также это ограничивает производство побочных продуктов метаболизма, способных повредить ДНК.
«Это может быть одним из способов защитить эти важные клетки и позволить им передать более «чистый» геном дочерним клеткам», — сказал Артанди. «Они не выполняют все функции нормальных гепатоцитов».
Лин создал экспрессирующие теломеразу гепатоциты, которые погибали под действием определённого химического соединения. Затем он дал мышам препарат, разрушающий печень, и обнаружил, что у животных с отмершими гепатоцитами, синтезирующими теломеразу, наблюдалось гораздо большее рубцевание печени, чем у мышей с функционирующими клетками.
«Можно представить себе разработку препаратов, которые будут защищать клетки, экспрессирующие теломеразу, или способы применения методов клеточной терапии для обновления печени», — сказал Артанди. «Мы, наконец, начинаем понимать, как работает данный орган».
