Тиск крові на стінки печінкових судин змушує клітини печінки активніше ділитися.
Щоб з жменьки зародкових клітин вийшли повноцінна печінка, нирки, легені і т. д., ці клітини повинні постійно отримувати різноманітні сигнали, що керують їх зростанням і діленням: іноді зростання потрібно гальмувати, іноді - підстьобувати. Те ж саме відбувається, коли орган вже виріс і його потрібно час від часу підновлювати - наприклад, відновлювати після травми або замінювати відмерлі клітини на нові.
У разі печінки молекулярні сигнали, що керують зростанням органів, йдуть від так званих синусоїдальних ендотеліальних клітин, які вистилають печінкові кровоносні судини. Але тут виникає інше питання: як ці судинні клітини розуміють, що потрібно викинути чергову порцію ростових факторів - білків, що стимулюють ділення клітин печінки?
У статті в Nature співробітники Дюссельдорфського університету ім. Генріха Гейне разом з колегами з інших наукових центрів Німеччини та Фінляндії пишуть, що ростові сигнали і зростання печінки залежать від того, скільки крові прокачується по її двох великих судинах - печінковій артерії і воротній відні. Кров періодично розтягує їх стінки, крім того, потік крові викликає дотичне напруження в клітинах, які він омиває.
Чим більше крові йде по судині, тим сильніше діють механічне розтягнення і дотична напруга. Саме механічна сила служить сигналом для синусоїдальних ендотеліальних клітин, які розуміють, що потрібно розширювати як судини, так і всю печінку, і починають виробляти відповідні регуляторні білки, що стимулюють клітинний поділ.
Дослідники спробували з'ясувати подробиці того, що при цьому відбувається. Експерименти ставили з мишачими ембріонами, яких витягували з вагітних самиць і далі вже вирощували в лабораторних умовах. Печінка ембріонів зростала згідно з тим, як змінювався потік крові через неї, і найактивніше клітини ділилися саме в тих місцях, де потік був інтенсивнішим. У регуляторних клітин вдалося визначити два білки, які відповідали за їх механічну чутливість - це були інтегрин 1 і рецептор до ендотеліального фактору зростання.
Білки інтегрини прошивають зовнішню клітинну мембрану, вловлюючи сигнали із зовнішнього середовища. Від інтегринів залежить багато чого, від форми самої клітини до ділення. Рецептор же, як зрозуміло за його назвою, ловить білок під назвою ендотеліальний фактор зростання (який, своєю чергою, стимулює розвиток судин). Однак рецептор, як виявилося, реагує також і на механічні сили, подібно інтегрину. Обидва разом вони потребують регуляторні клітини виділяти сигнали, які понуждають клітини печінки до ділення.
Експерименти ставили не тільки з ембріонами, але і з печінкою дорослих мишей: у ній посилювали кровотік, або розбавляючи кров спеціальним розчином, або видаляючи частину печінки, щоб на решту довелося більше крові. Результат був той же: синусоїдальні ендотеліальні клітини відчували більшу механічну напругу (що, до речі, було видно навіть за їх мінливою формою), в них активувалися обидва вищезгадані білки (інтегрин і рецептор), після чого клітини починали активно синтезувати сигнали до ділення.
Більше того, коли те ж саме спробували виконати з людськими клітинами - а в нашій печінці теж є клітини, які керують її зростом - то знову виходило те ж саме: розтягуючи їх, дослідники домагалися того, що людські клітини починали активно виділяти все ті ж стимулятори зростання для всієї печінки. Нарешті, останнє: автори роботи оцінили розмір печінки у здорових людей, і помітили, що у тих, у кого кров'яний тиск в середньому вище, у тих і печінка більше.
Очевидно, діючи на ту чи іншу ланку цього молекулярно-клітинного механізму, можна при медичній необхідності посилити регенерацію печінки. Однак поки тут залишаються кілька питань, які потрібно вирішити, перш ніж думати про якісь лікувальні методи.
По-перше, не ясно, як саме має діяти механічна сила: в якомусь одному напрямку, і якщо так, то в якому; або ж клітина прислухається до рівнодіючої всіх сил, що на неї діють.
По-друге, потрібно все-таки розібратися, чому той рецептор активують механічні сили - досі вважалося, що він включається за іншим механізмом. Нарешті, якщо ми хочемо відновлювати печінку, зіпсовану через хворобу, то потрібно зрозуміти, чи не заважають такій механічній стимуляції різні неприємні речі на зразок запалення та інших імунних реакцій, які часто супроводжують травм і захворювань.
За матеріалами Nature