: 22.03.2024

Кто и что заставляет клетки печени «повзрослеть»

Печень млекопитающих выполняет много разных функций. К примеру, она участвует в контроле углеводного обмена, в синтезе необходимых жиров или белков и т.п. Именно печень непрерывно «оценивает» потребность организма в энергии и координирует многие из адаптивных реакций, направленных на поддержание стабильного уровня питательных веществ с учетом перерывов в их поступлении с пищей.

Такой контроль обмена веществ достигается в том числе и за счет особой пространственной организации печеночных клеток (гепатоцитов), которые образуют дольки – трехмерные шестиугольники примерно из 15 концентрических слоев клеток. Место гепатоцита в дольке и определяет его функцию.

Расположенные по краям дольки портальные гепатоциты взаимодействуют с богатым кислородом потоком крови печеночной артерии, а также с насыщенной питательными веществами кровью портальной вены, идущей от вен желудочно-кишечного тракта. Гепатоциты, находящиеся ближе к центру, взаимодействуют с венозной кровью, обедненной кислородом и питательными веществами, которые «съели» портальные гепатоциты. Такая организация печеночного кровообращения позволяет гепатоцитам воспринимать колебания уровня питательных и регуляторных (таких как гормон инсулин) веществ и реагировать на них.

Известно, что клетки печени специализируются только после рождения – в эмбриональном периоде все они примерно равнозначны по функции. И до недавних пор было непонятно, каким образом гепатоциты начинают выполнять задачи, связанные с их местоположением.

Исследователи из Испании и США изучали последствия, которые оказывают на печень малоподвижный образ жизни и переедание, характерные для современного общества. В рамках этой работы они создали генно-инженерных мышей, модифицировав в клетках печени ряд генов, координируемых еще одним геном, кодирующим киназу mTOR. Этот фермент является основой важных белковых комплексов, участвующих в сигнальных путях, связанных с расходом энергии и регуляции клеточного роста.

Комплекс mTORC1 активируется как пищей (конкретно аминокислотами), так и факторами роста, а также гормоном инсулином. Модифицированные гепатоциты работали так, что к комплексу, независимо от реального положения дел, постоянно шли сигналы о наличии питательных веществ и инсулина, активируя его. В результате печень модифицированных мышей после рождения продолжала оставаться незрелой – ее клетки функционально не различались.

Исследователи предположили, что специализацию гепатоцитов запускает смена режима питания: с непрерывного (через пуповину в теле матери) на прерывистый (после рождения). Чередование периодов сытости и голода меняет активность mTORC1 в гепатоцитах в зависимости от места их расположения, что и служит сигналом к клеточной трансформации. А постоянная, неменяющаяся активность mTORC1 в гепатоцитах модифицированных животных, несмотря на колебания уровня питательных веществ в их микроокружении, нарушала эту программу.

Исследователи проверили свои выводы на обычных новорожденных поросятах, которых после рождения какое-то время кормили внутривенно. Их гепатоциты не получали питательных веществ из портального пути кровообращения, а из-за отсутствия циклов голодания – кормления их уровень, как и уровень гормонов, не колебался. Результат оказался ожидаемым: у этих животных печень также не прошла завершающий этап своего развития. Так что иногда и голод – тетка!

Публикации по теме:
Смерть Прометея
Сахарный диабет как эволюционная ловушка
Лекарства от старения, и Где они обитают

: 22.03.2024