Регенерация печени – это несложно!
Результаты недавно проведенного исследования указывают на то, что регенерация печени происходит не под действием факторов транскрипции, как считалось, а благодаря активации обычного деления клеток.
Печень является одним из немногих органов, способных восстанавливать первоначальный размер даже при сохранении всего лишь 25% нормальной ткани. Механизмы, лежащие в основе регенерации ее ткани, изучены не до конца. Полученные ранее результаты указывали на то, что клетки, обеспечивающие регенерацию тканей, ведут себя подобно клеткам развивающегося эмбриона.
Многие белки, участвующие в регенерации органов, известны, и ученые активно изучают возможности их стимуляции для восстановления утраченных органов. Исследователи Гарвардской медицинской школы, работающие под руководством доцента Сета Карпа (Seth Karp), сконцентрировали свое внимание на поиске белков, участвующих в регенерации печени, восстановление которой спасло бы жизни многих пациентов с неоперабельными из-за большого объема опухолями печени.
С помощью ДНК-микрочипов и специального программного обеспечения авторы проанализировали активность генов в клетках регенерирующей печени взрослых мышей (которым предварительно удаляли две трети органа) и развивающейся печени мышиных эмбрионов, находящихся на разных этапах развития.
К удивлению ученых оказалось, что совпадают только несколько белков, участвующих в процессах эмбриональной и взрослой регенерации. Факторы транскрипции – белки, влияющие на содержащуюся в ядрах клеток ДНК, – высокоактивны только при регенерации эмбриональной печени, а стимулирующие деление клеток белки активны как в развивающейся, так и в регенерирующей печени.
Таким образом, регенерирующая печень ведет себя не как развивающийся эмбриональный орган, а увеличивается в размерах за счет обычной пролиферации клеток. Манипуляции c факторами транскрипции гораздо сложнее, чем изменение активности других белков, и полученные результаты указывают на то, что, стимулировать регенерацию печени – реальная задача.
В ближайшем будущем ученые планируют заняться идентификацией клеток, обеспечивающих регенерацию печени. Известно, что восстановление многих органов и тканей происходит за счет взрослых стволовых клеток, однако в случае печени в процесс вполне могут быть вовлечены обычные гепатоциты.
Статья Hasan H. Otu et al. «Restoration of Liver Mass after Injury Requires Proliferative and Not Embryonic Transcriptional Patterns» опубликована в Journal of Biological Chemistry от 13 апреля 2007 года.
NAME] => URL исходной статьи [
Ссылка на публикацию: Cbio
Код вставки на сайт
Регенерация печени – это несложно!
Результаты недавно проведенного исследования указывают на то, что регенерация печени происходит не под действием факторов транскрипции, как считалось, а благодаря активации обычного деления клеток.
Печень является одним из немногих органов, способных восстанавливать первоначальный размер даже при сохранении всего лишь 25% нормальной ткани. Механизмы, лежащие в основе регенерации ее ткани, изучены не до конца. Полученные ранее результаты указывали на то, что клетки, обеспечивающие регенерацию тканей, ведут себя подобно клеткам развивающегося эмбриона.
Многие белки, участвующие в регенерации органов, известны, и ученые активно изучают возможности их стимуляции для восстановления утраченных органов. Исследователи Гарвардской медицинской школы, работающие под руководством доцента Сета Карпа (Seth Karp), сконцентрировали свое внимание на поиске белков, участвующих в регенерации печени, восстановление которой спасло бы жизни многих пациентов с неоперабельными из-за большого объема опухолями печени.
С помощью ДНК-микрочипов и специального программного обеспечения авторы проанализировали активность генов в клетках регенерирующей печени взрослых мышей (которым предварительно удаляли две трети органа) и развивающейся печени мышиных эмбрионов, находящихся на разных этапах развития.
К удивлению ученых оказалось, что совпадают только несколько белков, участвующих в процессах эмбриональной и взрослой регенерации. Факторы транскрипции – белки, влияющие на содержащуюся в ядрах клеток ДНК, – высокоактивны только при регенерации эмбриональной печени, а стимулирующие деление клеток белки активны как в развивающейся, так и в регенерирующей печени.
Таким образом, регенерирующая печень ведет себя не как развивающийся эмбриональный орган, а увеличивается в размерах за счет обычной пролиферации клеток. Манипуляции c факторами транскрипции гораздо сложнее, чем изменение активности других белков, и полученные результаты указывают на то, что, стимулировать регенерацию печени – реальная задача.
В ближайшем будущем ученые планируют заняться идентификацией клеток, обеспечивающих регенерацию печени. Известно, что восстановление многих органов и тканей происходит за счет взрослых стволовых клеток, однако в случае печени в процесс вполне могут быть вовлечены обычные гепатоциты.
Статья Hasan H. Otu et al. «Restoration of Liver Mass after Injury Requires Proliferative and Not Embryonic Transcriptional Patterns» опубликована в Journal of Biological Chemistry от 13 апреля 2007 года.
«Резервный» механизм восстановления печени
«Резервный» механизм восстановления печени
Слева — ладонь здорового человека; справа — ладонь человека, больного желтухой.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Быстрая утомляемость, потеря аппетита, тошнота, пожелтение кожных покровов и даже частые головные боли — все эти симптомы могут быть косвенными свидетельствами патологий печени. Несмотря на высокую способность клеток печени к восстановлению, в некоторых тяжелых случаях они просто не справляются с болезнью. Новое исследование команды ученых из Центра регенеративной медицины в Эдинбурге, Массачусетского технологического института и Сколковского института науки и технологий показывает, как с помощью блокирования основного пути восстановления клеток печени удалось открыть резервных «ремонтников».
Конкурс «био/мол/текст»-2017
Эта работа заняла первое место в номинации «Биомедицина сегодня и завтра» конкурса «био/мол/текст»-2017.
Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила фирма «Инвитро».
Открытие, предсказанное мифами: регенерация у рептилий
Способность организмов к регенерации, то есть восстановлению структуры и функций органов, является одной из важных загадок медицины, которую человек давно пытается разгадать. Наблюдения за животным миром позволили сформулировать следующую закономерность: чем проще устроено животное, тем легче ему восстановить утраченные органы. И если дождевой червь способен «достроить» половину собственного тела, а ящерица — отрастить новый хвост, то у человека способности к регенерации представлены в более узком диапазоне [1], [2].
Сказочных существ, способных отрастить себе новую голову или хвост, довольно много. Но и Лернейская гидра (рис. 1), и горгона Медуза, и даже Змей Горыныч имеют вполне реального «родственника» — тритона. Этот представитель хвостатых амфибий считается одним из древнейших видов фауны на Земле. Тритоны успешно восстанавливают не только хвост и лапы, но даже поврежденные сердце и спинной мозг. Однако амфибии — далеко не единственные существа, которым доступна функция «саморемонта». Например, рыбок данио рерио используют не только в аквариумистике, но и для изучения регенерации тканей сердца. А первым животным, благодаря которому появился термин «регенерация», стал речной рак. Изучением восстановления утраченных ног у раков занимался французский ученый Рене Реомюр, предложивший новый термин еще в 1712 году.
Рисунок 1. «Сражение Геракла с Лернейской гидрой» Антонио дель Поллайоло (1475 г.).
Неудивительно, что ученым хочется понять, почему ящерица, например, может восстановить утерянный хвост, а человек отрастить новую руку не может. Изучение структуры и состава тканей сразу после потери ящерицей хвоста позволило обнаружить модель регенерации у рептилий. В период заживления базальные клетки эпидермиса активно делятся, постепенно «закрывая» собой рану. Дополнительная агрегация делящихся клеток на дистальном конце позвоночника способствует разрастанию бластемы — скоплению неспециализированных клеток. В этот момент запускаются процессы образования новых кровеносных сосудов, а следом — и новых периферических аксонов. Наиболее поздно в дело вступают новообразования костной ткани и мышц. Однако точный механизм регенерации хвоста у ящериц не изучен до конца. Недавнее исследование Университета штата Аризона и Института геномных исследований позволило обнаружить молекулы микро-РНК, способствующие регенерации мышц, хрящей и позвоночника [3]. Возможно, эта работа позволит разработать методы лечения, основанные на управлении экспрессией генов с помощью микро-РНК.
Открытие, сделанное случайно: регенерация у мышей
Но как обстоят дела с возможностями регенерации на уровне целых органов у более высокоорганизованных, чем ящерицы, организмов? Еще недавно ученые были уверены, что млекопитающие не способны восстанавливать утраченные органы. Но это убеждение пошатнуло открытие, сделанное в лаборатории иммунолога Эллен Хебер-Кац из исследовательского центра в Филадельфии. Там проводили различные эксперименты на особых «пациентах» — генетически модифицированных мышах линии Murphy Roth Large (MRL). Такие особи отличались от обычных тем, что у них не работали Т-клетки иммунной системы. Однажды доктор Хебер-Кац дала своему лаборанту несложное задание: пометить выбранных для очередного эксперимента мышей, сделав у них небольшие двухмиллиметровые отверстия в ушах. Через несколько недель выяснилось, что дырочек в ушах подопытных нет. Структура кровеносных сосудов, хрящей, тканей выглядела неповрежденной. Однако лаборант заверил доктора, что задача по «мечению» мышей была своевременно выполнена. После повторения эксперимента с ушной раковиной эффект был таким же: уже через четыре недели на «проколотых» участках ушей образовалась бластема (рис. 2) [4]. Следующим «опытным» объектом стал хвост — и вновь удалось продемонстрировать частичную регенерацию тканей. Однако восстановительные способности MRL мышей не безграничны: например, вырастить новую лапку такая мышь, увы, не смогла. Причина заключается в различном расположении и количестве кровеносных сосудов в органах и тканях животного. Без прижигания мышь просто погибнет от большой потери крови — задолго до запуска регенерационных процессов. А прижигание на месте ампутированной конечности исключает появление бластемы.
Рисунок 2. Этапы восстановления ткани уха у обычной лабораторной мыши (снизу) и трансформированной линии MRL (сверху).
В результате серии наблюдений за трансгенными мышами удалось показать, что секрет их успеха — в определенном белке. Так, у мышей линии MRL заблокирована экспрессия гена, кодирующего белок р21 (ингибитор циклинзависимой киназы 1А), который регулирует процесс нормального деления клеток. Подавление активности этого гена у нормальных мышей показывает аналогичную способность к регенерации повреждений [5]. Но проводить подобные манипуляции следует с большой аккуратностью: «отключение» гена р21 может привести к нарушению нормального размножения клеток, что способно привести к катастрофическому делению всех клеток тела.
Повседневная реальность: возможности регенерации у человека
А как обстоят дела с регенерацией у людей? Даже без «выключения» гена, кодирующего белок р21, организм человека может восстанавливать некоторые органы. Например, кожу, чья регенерирующая способность привычна для нас так же, как и воздух. Самый большой по площади орган нашего тела постоянно обновляет собственную структуру за счет омертвения и отторжения клеток эпидермиса с последующей заменой их новыми клетками. Сходным образом происходит процесс восстановления других эпителиальных тканей — например, слизистых оболочек дыхательных путей, а также желудка и кишечника. На втором месте в иерархии регенерирующих способностей находится костная ткань. Известно, что переломы довольно успешно заживляются в течение определенного периода неподвижности.
А среди внутренних органов заслуженным лидером по регенерации является печень. Легенда о титане Прометее, у которого всего за одну ночь выклеванная печень вырастала вновь (рис. 3), имеет в себе рациональное зерно.
Рисунок 3. «Прикованный Прометей». Скульптура Никола-Себастьяна Адама, 1762 г. (Лувр).
Действительно, печень обладает уникальным свойством восстанавливаться до своего первоначального объема, даже если разрушено более 70% печеночной ткани. Подобный процесс происходит за счет работы клеток печени — гепатоцитов. Эти клетки играют ключевую роль в модификации и выводе из организма токсичных веществ. В здоровом органе, не тронутом патологическими процессами, эти клетки обычно находятся в состоянии покоя. Но при необходимости восстановления целостности органа, например, после частичной резекции (удаления части органа), почти все гепатоциты активируются и приступают к делению. Причем делятся они 1–2 раза, а затем снова возвращаются в покоящееся состояние. Это свойство лежит в основе лечения некоторых заболеваний, например, цирроза печени или гепатита, когда пациенту пересаживают часть здоровой печени от донора. Однако такие манипуляции могут привести к ряду проблем со здоровьем, в том числе расширению вен пищевода и желудка, почечной недостаточности и желтухе. Более того, появление в печени пациента быстро делящихся клеток донора может привести к возникновению ракового заболевания. Справиться же своими силами при прогрессирующей болезни гепатоциты уже не могут, ведь к делению способны лишь здоровые клетки, которых в организме больного остается все меньше и меньше.
Получается, что, несмотря на мощный регенеративный потенциал, восстановительные способности печени имеют предел. В случаях, когда патологический процесс заходит слишком далеко, эффект от работы гепатоцитов оказывается недостаточным. Например, когда здоровая печень поражается в результате токсических или вирусных воздействий, что провоцирует разрастание соединительной ткани (фиброз). Существуют ли другие способы восстановления структуры этого жизненно важного органа без участия гепатоцитов? На этот вопрос позволяет ответить совместное исследование команды ученых из Эдинбургского университета, Массачусетского технологического института и Сколковского института науки и технологий [6].
Перспективная реальность: ускоренная регенерация печени
Для изучения процессов регенерации печени использовали трансгенных мышей линии tdTomato (tdTom). Эта линия модифицирована красными флуоресцентными белками, что позволяет визуализировать клетки печени [7]. Однако поиск других «спасательных» клеток осложняет то, что гепатоциты в пораженном организме продолжают работать. Для идентификации «не-гепатоцитов» исследователи использовали технологию нокдауна генов у мышей. Эффект нокдауна заключается в том, что позволяет временно снижать активность конкретных генов, не внося изменения в структуру хромосом и последовательность ДНК. Для «выключения» генов, ответственных за деление и миграцию гепатоцитов, создали особые липидные наночастицы с короткими интерферирующими РНК (siRNA) [8], [9]. С их помощью удалось заблокировать экспрессию необходимых генов.
Снижение пролиферации гепатоцитов за счет «выключения» интересующих ученых генов проводили на двух моделях. В первом случае временно блокировали ген ITGB1, который кодирует β1-интегрин. Вторая модель — одновременное блокирование β1-интегрина и стимуляция избыточной экспрессии белка р21. Обе модели обладали сходным эффектом, однако их механизмы отличались: β1-интегрин вызывает некроз гепатоцитов, а избыточная экспрессия р21 подавляет их пролиферацию.
Рисунок 4. Регенерация печени с помощью клеток желчных протоков (выделены белым цветом).
Подобная «блокада» основных функциональных клеток печени привела к необычному эффекту: при выключении главного механизма регенерации запускался резервный способ с участием клеток желчных протоков. Так, потеря β1-интегрина и повышение уровня белка р21 привели к значительному увеличению численности гепатоцитов, полученных из холангиоцитов. Эти эпителиальные клетки внутрипеченочных желчных протоков составляют всего 2–3% от общей популяции, однако дальнейшие наблюдения показали, что именно они способны «перепрограммироваться» и превращаться в гепатоциты, тем самым восстанавливая печень (рис. 4). Более того, холангиоциты показали лучшую, чем гепатоциты, способность к делению. Ранее обнаружили, что они близки к овальным клеткам печени — своеобразным «стволовым» агентам данного органа [10].
Для того чтобы отследить регенеративные способности холангиоцитов, использовали три независимых пути:
Для изучения регенерации печени за счет не-гепатоцитов по всем трем путям визуализировали отдельные участки печени. Оказалось, что за счет холангиоцитов восстанавливается примерно 20–30% гепатоцитов, причем малые пролиферативные гепатоциты идентифицировали уже с 7 дня, а к 14 дню регенерации их количество значительно увеличивалось (рис. 4–6).
Рисунок 5. Динамика восстановления печеночной ткани с помощью холангиоцитов (на примере модели холестатической болезни печени). Звездочками показаны некротические области; стрелками обозначены области с клеточным инфильтратом.
Рисунок 6. Клетки печени мыши, трансформированной по гену ITGB1 (14 день регенерации). Визуализация с помощью красных флуоресцентных белков. 1 — стрелками показаны инвазивные клетки; 2 — пунктиром обведена область регенеративного узла.
Получается, что в печени существует резервный механизм регенерации: трансформация клеток желчных протоков в функциональные гепатоциты при блокировании β1-интегрина. Возможно, в организме существуют и другие гены-мишени, «выключение» которых стабилизирует процессы, связанные с развитием фиброза и дальнейшего цирроза печени. Ученым еще предстоит раскрыть механизмы сигналов, побуждающих желчные клетки запускать процессы «перепрограммирования». Однако результаты исследования уже сегодня открывают новое направление клеточной регенеративной медицины: разработку препаратов, стимулирующих холангиоциты. Возможно, в будущем медицина избавится от необходимости проводить сложные и дорогостоящие операции по пересадке печени. Взамен этого распространится более доступная технология: «включение» сигналов о необходимости регенерации, когда с помощью наиболее активных холангиоцитов будут запускаться процессы активного деления клеток печени.
Органы, которые восстанавливаются сами
Способность саламандр отращивать себе новые лапки, легкие и даже мозг давно волнует человечество. Аристотель, Дарвин, Вольтер интересовались этим вопросом. Не утихает он и сейчас.
Человеку повезло меньше, чем саламандре. Ведь вскоре после того, как наши предки выползли из тины морской, восстановление конечностей было исключено из нашего генетического портфеля. И все-таки некоторые подобные механизмы еще работают!
«Вы знаете, что эмбрион человека по умолчанию имеет функцию самовосстановления», – говорит Дэвид Л. Стокум, доктор философии, научный сотрудник Regenesis и декан школы науки в университете Индианы. – «По ходу развития мы постепенно утрачиваем эту способность, за исключением некоторых видов тканей».
Что подлежит регенерации
Наши артерии, кожа, печень, легкие, желудочно-кишечный тракт и некоторые части мозга постоянно обновляется, если мы здоровы. «Это называется регенерацией обслуживания. Это похоже на то, как работает автомобиль»,— говорит Стокум, – «Кончается бензин – датчик сигнализирует об этом, вы покупаете еще литр. Задняя фара не работает – вы ее заменяете. То же самое с вашим телом».
Какие же меры предпринимает наш организм, чтобы обеспечить регенерацию обслуживания? Давайте рассмотрим несколько примеров.
Кровеносная система
Проблема: Сужение кровеносных сосудов.
Меры, которые предпринимает организм: когда ваши сосуды начинают закупориваться, как дороги города в час пик, здоровое тело улучшает трафик, увеличив сосуд и даже, отрастив новые. Это естественный процесс. Называется ангиогенез, и вот как это работает.
Что вы можете сделать: во-первых, заботьтесь о своих сосудах, контролируйте уровень холестерина. Перестаньте вести малоподвижный образ жизни. Это осложняет многие патологические состояния. Запишитесь на плавание, совершайте утренние пробежки или просто устраивайте пешие прогулки после работы. Откажитесь от курения.
Кости
Проблема: перелом
Что вы можете сделать: Ешьте зелень. Это даст вам витамин К, соединение, которое помогает восстанавливать костные клетки. Одна порция шпината или брокколи обеспечит вас необходимым минимумом. Еще витамин К содержится в авокадо и помидорах. То, что у вас перелом, еще не значит, что вы не должны шевелить конечностью. Небольшая нагрузка даже нужна. Это стимулирует остеоциты, и кость заживает быстрее.
Печень
Проблема: пьянство
Меры, которые предпринимает организм: печень – один из немногих органов, которые могут полностью восстановиться (этот процесс называется компенсаторной гипертрофией). Но это только если вы не довели дело до цирроза.
Что вы можете сделать: Печень может восстановиться, если прекратить употреблять алкоголь. Существуют также препараты для восстановления печени. Наиболее эффективны препараты на основе урсодезоксихолевой кислоты. Соблюдайте диету. Подойдет диетический стол №5.
Кишечник
Проблема: раздражение кишечника
Меры, которые предпринимает организм: клетки кишечника заменяются очень быстро. Цикл замены, в среднем составляет 5 дней. Организм предусмотрел такой темп, потому что кишечнику проходится справляться с отходами жизнедеятельности человека, а это очень грязная работа. Вы пьете, питаетесь, как получится, а ему все это из организма выводить.
Что вы можете сделать: клетчатка в вашем рационе поможет кишечнику справляться с работой лучше. «Грубая пища помогает быстрее избавиться от старых клеток и способствует процессу обновления», – говорит Кеннет Кох, доктор медицинских наук, профессор внутренней медицины и начальника гастроэнтерологии университета Уэйк Форест. – «Старайтесь съедать от 25 до 30 г клетчатки в день. Это могут быть цельзерновые хлопья, цельнозерновой хлеб, фрукты, овощи».
Проблема: ухудшение концентрации внимания, памяти
Меры, которые предпринимает организм: долгие годы считалось, что новые нейроны перестают образовываться где-то в период полового созревания. А это означает, что уже в школьные годы клетки мозга начинают вымирать. Но позже выяснилось, что это не так. «Мозг – еще один орган, которые делает попытки к самовосстановлению»,– говорит Фред Х. Гейдж, профессор в лаборатории генетики в Институте Солка.
Какие органы у человека со временем регенерируют
Кости регенерируют хорошо, но долго:Довольно неплохо обстоят дела и с регенерацией костей – при их переломах. Если сопоставить поврежденные отломки, обеспечив им покой (обычно с помощью шины или гипсовой повязки, для мелких косточек достаточно и обычного лейкопластыря) – то спустя несколько недель или месяцев на этом месте возникнет «костная мозоль». Которая спустя год организуется в полноценную кость – с каналом, наполняющимся костным мозгом, проходящими через нее сосудами, надкостницей и т.д.
Печень восстанавливается, как в сказке:один из немногих органов, которые могут полностью восстановиться (этот процесс называется компенсаторной гипертрофией). Но это только если вы не довели дело до цирроза.
Мозг:Обонятельная луковица, отвечающая за восприятие запахов.
Гиппокамп, который управляет способностью усваивать новую информацию, чтобы затем передать ее в «центр хранения», а также умением ориентироваться в пространстве.
Легкие:Для каждого вида тканей легких обновление клеток происходит с различной скоростью. Например, воздушные мешочки, которые находятся на концах бронхов (альвеолы) возрождаются каждые 11 – 12 месяцев. А вот клетки, находящиеся на поверхности легких, обновляются каждые 14-21 день
А так же щитовидная железа.
Тут можно ввести людей в заблуждение. Большинство органов регенерирует с помощью гипертрофии самих клеток, а не увеличения их количества. Та же печень. Хотя, она и может восстанавливать собственные клетки, не замещая пробелы рубцовой тканью, но в таком случае образуются ложные дольки печени, которые уже не выполняют своих функций, собственно цирроз. Той регенерацией, которую описываете вы, по сути, обладает только эпителий. Практически все остальные органы регенерируют либо за счет гипертрофии самих клеток, либо за счет замещения пробелов рубцовой тканью.
— это ноу-хау в околонаучном вероисповедании. Основывайте свою религию.
А теперь, расскажите пожалуйста.
Итак. Выяснено, что щитовидку можно вырезать ПОЛНОСТЬЮ. Называется это «— тиреоидэктомия (полное удаление ткани щитовидной железы) — при лечении многоузлового зоба, диффузного токсического зоба;», где щитовидка удаляется вместе с капсулой, т.е. полностью, т.е. не остается ни кусочка. И человек будет жить.
Вопрос. ЧТО будет регенирировать, если ее вырезать полностью?
Тот момент когда ты обвиняешь поколение барбишопов,яжематерей и иже с ними в твердолобости, но при этом сам не менее твердолобый.
А как с кожей? Рубцы, растяжки?
Регенерируют. Только в том посте следовало бы для начала ознакомиться с её историей например. А не отвечать так, как ответил врач на профосмотре. В том то и прикол, что могло вырасти всё что угодно. Но всё в порядке же. Регенерировала. Если у меня саркома появиться, и мне врач скажет, что всё в порядке, я вспомню твой пост и возрадуюсь, что у меня лёгкие регенерировали.
Так может и ампутированные конечности отросли бы, если бы мы жили подольше?
Заебись, теперь каждый свой пост буду подкреплять столь весомой фразой))
То есть если начать бегать, то результат будет через период обновление альвеолы?
там вроде кроме хрусталика все обновляется.
@moderator, можно перенести пост в фейки? а то чистая отсебятина ТСа
то есть можно стать донором печени и денег подзаработать без последствий для здоровья7
Интересно, откуда древние греки знали о регенерирующей печени, когда выдумывали миф о Прометее?
Если владеешь инфой, расскажи про печень. А то у меня она увеличенная и болит.
Макрофаги помогут быстро восстановить травмированные мышцы
Хотя стволовые клетки способны восстанавливать порванные в результате травмы мышечные ткани, с возрастом они становятся все менее эффективными. Австралийские ученые открыли новый белок, запускающий размножение стволовых клеток и ускоряющий заживление ран. С его помощью можно будет помочь не только тем, кто растянул руку или ногу, но и страдающим от атрофии мышц.
Исследование возможностей восстановления скелетной мышцы привело ученых из Университета Монаша к рыбкам данио-рерио. Эти представители семейства карповых часто становятся моделями для изучения регенерации клеток из-за высокой скорости размножения клеток, а также потому, что 70% генов у них с человеком общие. Вдобавок они прозрачные, что позволяет наблюдать за процессом восстановления живых мускулов.
Изучая поведение клеток на месте поврежденных мышц, ученые заметили, что большую роль в регенерации тканей играют макрофаги, разновидность лейкоцитов, выполняющие роль уборщиков иммунной системы, пишет New Atlas.
«Мы увидели, как макрофаги буквально обнимают стволовые клетки мышц, которые затем начинают делиться и размножаться, — сказал профессор Питер Карри. — Как только этот процесс запущен, макрофаги перемещаются к следующей стволовой клетке, и очень скоро рана оказывается излечена».
Копнув глубже, ученые увидели, что к месту ранения стягиваются восемь генетически различных макрофагов, хотя давно было установлено, что в организме существует только два типа макрофагов: один быстро прибывают на место происшествия, другие выполняют более долгосрочные задачи.
Один из новых типов макрофагов, «обнимаясь» со стволовыми клетками, выделяет белок NAMPT. Когда ученые удалили из организма данио-рерио макрофаги и добавили NAMPT в аквариумную воду, стволовые клетки мышц продолжили расти и восстанавливаться. Затем исследователи обратились к мышам и обнаружили, что гидрогель, содержащий этот белок, приводит к «значительному замещению поврежденных мускулов».
Команда ученых обсуждает варианты применения открытия с рядом биотех-компаний, заинтересованных в выпуске средств, помогающих при атрофии мышц, старении и травмах.
Канадские исследователи пришли к выводу, что для поддержания здоровья стволовых клеток мышц необходимы регулярные физические упражнения. Без них эти клетки слишком задерживаются в состоянии покоя, повреждаются и теряют способность к делению.
Ученые заставили мышей отрастить ампутированные пальцы
Ученые завершили «трансформирующее» исследование, в котором впервые успешно провели регенерацию суставов, а также костной ткани у мышей с ампутированными конечностями, и этот шаг очень перспективен для регенерации конечностей человека.
Исследователи из Техасского университета A & M смогли искусственно стимулировали рост поврежденных или ампутированных конечностей новорожденных мышей, используя только два белка: BMP2 и BMP9. Ученые пытаются воссоздать поведение, характерное для клеток рептилий в клетках млекопитающих.
Хотя, это всего лишь небольшой шаг, он может в конечном итоге обеспечить прорыв в лечении таких расстройств, как остеоартроз, поскольку это позволит заменять хрящи из собственных клеток человека, а не полагаться на трансплантаты.
Сможем ли мы отращивать себе новые органы, как это делает аксолотль
Они живут там, куда доползет не каждый дипломированный биолог. Они ставят с ног на голову наши представления о том, как должен работать живой организм. Они умеют то, о чем мы можем только мечтать. А мы? Завидуем. Отправляемся за ними в долины, глубины и трясины. Тратим лучшие годы жизни и фамильное наследство на поиски их секретов. Над загадкой чемпиона по регенерации среди позвоночных биологи бьются уже больше полутора столетий. Аксолотли искромсаны вдоль и поперек, но все так же отрешенно глядят на нас из аквариумов и исправно отращивают себе новые ноги, руки и даже глаза. А чем можем похвастаться мы?
Даже если вы никогда не видели аксолотля, вы опознаете его без труда. Это длинное и мясистое туловище с пушистыми жабрами и флегматичными глазами навыкате. Скорее всего, вы встретите его в какой-нибудь лаборатории, в плену у физиологов или эмбриологов.
Возможно, вам выпадет возможность попробовать его жареным, если окажетесь в Японии, — это потому, что аксолотли даже слишком хорошо размножаются в лабораторных условиях.
И, кажется, вероятность повстречать аксолотля на обеденной тарелке уже выше, чем в живой природе, — его естественный ареал обитания ограничен мексиканским озером Сочимилько, в южной части Мехико, и, по словам ученых, становится все меньше и меньше
В исчезновении аксолотлей из природы виноваты пластиковое загрязнение и хищные рыбы. А спасают этих ставших редкими животных исключительные способности к восстановлению частей собственного тела. Конечности, кожа, хрусталик, участки мозга — что ни отрежь у аксолотля, все отрастает заново, без шрамов и отличий от оригинала.
Что позволяет аксолотлям играючи отращивать новые конечности и почему млекопитающие так не умеют? На этот вопрос у нас так и нет однозначного ответа, но гипотезы, конечно, есть. Например, коль скоро аксолотль — неотеническая личинка, то есть ближе к зародышу, чем взрослая особь, можно предположить, что регенерация — исключительное свойство зародышей. У некоторых животных это и правда так: взрослая саламандра регенерирует гораздо хуже аксолотля, а головастик после превращения в лягушку вообще ничего уже отрастить себе заново не сможет. Даже среди млекопитающих регенерация встречается на ранних стадиях: известно, что у зародышей мыши (и, возможно, человека тоже) заживают раны на сердце, а у новорожденных могут отрасти заново кончики пальцев.
Однако тритоны — родственники саламандр — отлично отращивают части тела и во взрослом возрасте. Кроме того, гипотеза, высказанная академиком Скулачевым и его коллегами, предлагает считать людей неотеническими обезьянами. В таком случае мы тоже должны были бы регенерировать лучше, чем наши родственники-приматы, что, к сожалению, неправда.
Хронология регенерации конечности аксолотля
Почему мы не можем так же
Раз не получается найти общую закономерность, которая описывала бы успех регенерации, можно поискать частные. Давайте представим себе, что происходит на месте отрезанной любопытным биологом конечности животного. Сначала из сосудов вытекает кровь. Потом образуется тромб. Дальше развивается воспаление: на поврежденное место ползут иммунные клетки, привлеченные веществами из распавшихся клеток, чтобы убрать мусор и очистить рану от возможных пришельцев извне и паразитов. А там, где скопилось много иммунных клеток, регенерация невозможна, так как от их действий по расчистке территории здоровые клетки страдают не меньше поломанных. Но не у аксолотля: его иммунные клетки настолько мало активны, что он фактически иммунодефицитен. Поэтому в области раны быстро начинают появляться новые клетки. Выходит, что за способность к регенерации надо платить отсутствием иммунитета. А мы, в отличие от наших зародышей, себе этого позволить не можем.
Кстати, наш иммунный ответ настолько мощный, что мы могли бы разучиться заращивать даже простые раны на коже, если бы не невидимые помощники, тормозящие иммунную активность. Это, конечно же, кожные бактерии. «Чердак» уже писал о том, как много событий в нашей жизни зависят от микробов, и заживление ран — еще одно из них. Мыши, лишенные микробов, зарастают кожей хуже, чем обычные животные. И у крыс раны заживают лучше, если на них живет нормальная микрофлора. Можно предположить, что взросление аксолотля и превращение его во взрослую саламандру тоже связано с изменением состава микробов как на поверхности, так и внутри тела. И новоявленные бактерии оказываются против слишком активной регенерации.
Мы отличаемся от аксолотлей тем, как распределяем ресурсы для восстановления частей тела. Давайте снова представим себе рану на месте отрезанной конечности. Чтобы конечность выросла обратно, организму нужен запас активно размножающихся клеток. Аксолотль для этой цели использует сателлитные клетки — покоящиеся клетки скелетных и мышечных тканей, аналог наших стволовых. В результате их размножения на месте раны возникает бластема — бугорок, который растет и одновременно «размечается» под конечность: кости в центре, мышцы по бокам, кожа снаружи. Нам же негде взять достаточное количество стволовых клеток, наших ресурсов хватает только на то, чтобы зарастить разрыв в ткани (например, перелом), но не вырастить ее с нуля.
Можно было бы подойти к проблеме с другой стороны, как делает, например, тритон, и воспользоваться дедифференцировкой. Это процесс, при котором уцелевшие клетки в ткани теряют свою специализацию и возвращаются обратно в стволовое состояние. На самом деле, в отдельных случаях мы делаем так же — когда отращиваем заново волосы или часть стенки кишечника. Но у этого удобного механизма есть и темная сторона. Ровно те же процессы происходят и при опухолевой трансформации клеток — клетки возвращаются в недифференцированное состояние и начинают активно размножаться.
Непростое это дело — быть высокоорганизованным существом. Если хочешь эффективно защищаться от паразитов, то не можешь позволить себе медленную и вдумчивую регенерацию. Если хочешь быть устойчив к раку, не имеешь права на массовую дедифференцировку. Аксолотль и здесь оказался успешнее — он раком практически не болеет, несмотря на подавленный иммунитет. Для активной регенерации он выработал хитрую противораковую защиту. Например, у него лучше работает белок р53 — тот самый, который останавливает деление клеток в ответ на мутации в ДНК. Более того, недавно оказалось, что экстракты яйцеклеток аксолотля могут перепрограммировать опухоли человека, останавливая их деления и возвращая клетки в покоящееся состояние. А это значит, что нам есть еще чему у него поучиться.
Однако окончательной победы над бесконечностью нам едва ли стоит ждать. Ноги, руки и глаза хорошо отрастают только в том случае, если они достаточно просто устроены. Для этого подходит размеренный подводный холоднокровный образ жизни аксолотля. А вот наши теплокровность, активная борьба с паразитами и высшая нервная деятельность с запасами стволовых клеток и подавленным иммунитетом уживаются плохо. Зато они позволяют нам выращивать новые органы в лаборатории, так что в глобальной перспективе мы можем оказаться успешнее даже на регенеративном ринге.
