rezumat
regenerarea ficatului este un proces de regenerare tisulară foarte organizat și este cea mai importantă reacție a ficatului la leziuni. Procesul general de regenerare a ficatului include trei faze: etapa de amorsare, faza proliferativă și faza de terminare. Etapa inițială își propune să inducă hepatocitele să fie sensibile la factorii de creștere cu ajutorul unor citokine, inclusiv TNF-α și IL-6. Faza de proliferare promovează hepatocitele să reintre în G1 cu stimularea factorilor de creștere., În timpul etapei de terminare, hepatocitele vor întrerupe proliferarea pentru a menține masa și funcția hepatică normală. Cu excepția căilor mediate de citokine și factori de creștere implicați în reglarea regenerării hepatice, apar noi substanțe și tehnologii pentru a influența procesul regenerativ. Aici, am analizat molecule noi și importante de semnalizare implicate în procesul de regenerare a ficatului pentru a oferi un indiciu pentru cercetări ulterioare.
1., Introducere
ficat, compus din celulele parenchimatoase—hepatocite—și nonparenchymal celule, inclusiv celulele endoteliale, celulele Kupffer, limfocite și celulele stelate, are o capacitate unică de a reglementa precis sale de creștere și de masă, care este deosebit de remarcabil din hepatocite sunt stabile celule și rareori împărțiți în stare normală, deoarece acestea sunt în repaus în faza G0 a ciclului celular . Cu toate acestea, capacitatea lor proliferativă este inițiată în cazul pierderii țesutului hepatic. Există două modele diferite de regenerare., Hepatectomia parțială (două treimi din ficat este îndepărtată) inițiază un răspuns unic, în timpul căruia hepatocitele diploide rămase intră în ciclul celular pentru a compensa pierderea țesutului hepatic, luând aproximativ o săptămână . Un alt model al modelului regenerativ este stabilit prin insultă, cum ar fi toxinele și infecțiile virale, în timpul cărora toate hepatocitele sunt rănite, iar celulele ovale sunt considerate celule stem puternice pentru a se diferenția în hepatocite și celule biliare. Ambele două modele de regenerare a ficatului vor fi implicate în revizuire.,constatările din ultimele decenii au arătat că regenerarea ficatului este o rețea complexă reglementată de diverși factori de creștere și citokine exprimate la locul leziunii sau migrate la ficat prin sistemul circulator., Pentru a rezuma, procesul de regenerare cuprinde trei etape esențiale : în primul rând, calm hepatocite a converti de la G0 la G1 a ciclului celular atunci când se confruntă cu mai multe stimulări (amorsarea fază); în al doilea rând, cu ajutorul mitogenii, hepatocite progresul dincolo de restricție punct la faza G1 și apoi mitoza (multiplicarea fază); și apoi ultima, celulele termina proliferarea sub controlul unor factori negativi (încetarea fază), cum ar fi transformarea factorul de creștere beta (TGF-β) și activina (Figura 1)., În aceste trei faze, diferiți citokine sau factori de creștere prezintă un rol pivot prin căile de semnalizare celulară a efectelor biologice multiple. Aici, ne străduim să rezumăm câteva molecule de semnalizare clasice și noi care participă la proces.
2., Faza de amorsare: moleculele primare factorul de necroză tumorală-α (TNF-α) și IL-6
inflamația este un răspuns biologic complex și se caracterizează prin recrutarea, proliferarea și activarea unei serii de celule inflamatorii și celule imune și își propune să atenueze infecțiile, să elimine celulele deteriorate și să inițieze repararea și regenerarea țesuturilor . Inflamația trece prin întregul proces de afectare hepatică și promovează regenerarea ficatului rănit. Regenerarea indusă de inflamație este declanșată în principal de citokine și factori de creștere eliberați din celulele inflamatorii., Citokinele proinflamatorii cele mai studiate sunt TNF-α și IL-6.celulele Kupffer sunt cunoscute pentru a produce un grup de citokine și mediatori imunomodulatori care au efecte stimulatoare și inhibitoare asupra leziunilor hepatice. Hepatică macrofage sunt principala sursă de TNF-α și IL-6 prin NF-kB cale de semnalizare declanșat de Intestin-factor derivat lipopolysaccharide (LPS)/Toll-like receptor4 (TLR4) de semnalizare sau de C3a și C5a, componente ale sistemului complement (Figura 2). Ei primează hepatocitele pentru a reintra în ciclul celular în prima etapă., Pierderea TNF-α sau IL-6 poate întârzia regenerarea hepatică . TLR4 recunoaște sale ligand LPS și apoi recrutează și activează mieloide factor de diferențiere 88 (MyD88), declanșând transducția semnalului din aval pentru a promova eliberarea de factori proinflamatorii. În viziunea C3 și C5, parte a răspunsului imun înnăscut care acționează în procesul de afectare hepatică pentru a lupta cu mai mulți agenți patogeni, aceștia își exercită efectele asupra proliferării hepatocitelor prin activarea peptidelor bioactive C3a și C5a cu stimularea LPS (Figura 2)., C3a nu numai că mediază semnalele către C5A din aval, dar afectează și proliferarea hepatocitelor într-un mod independent de C5 . Șoarecii cu deficit de C3 sau C5 au prezentat o regenerare hepatică afectată ., O completare inhibitor, CR2-CD59, care vizează site-ul de activare a complementului și în special inhibarea membrane attack complex (MAC), a fost folosit pentru a studia complement-dependente echilibru între afectarea ficatului și regenerarea și rezultatele au arătat că CR2-CD59 nu numai că nu are nici un efect asupra producției de C3a și C5a dar îmbunătățește regenerarea ficatului și îmbunătățește remarcabil de supraviețuire pe termen lung, parțial din cauza nivelului crescut de insuficiență hepatică TNF-α și IL-6 prin STAT3 și Akt activare .,
De notă, cercetări recent a constatat că gp130, independent de gp130 efectoare STAT3, inițiază activarea YAP și Notch, controlul țesut de creștere și de regenerare în celule epiteliale intestinale la leziuni ale mucoasei ., În plus, supraexpresia YAP a fost găsită în mai multe tumori solide, iar nivelurile ridicate YAP contribuie la creșterea tumorii. Inducția mediată de Yap a Jag-1 a fost capabilă să activeze semnalizarea crestăturii în hepatocitele HCC și mouse . Rolul acestui roman de semnalizare în leziuni hepatice, repararea și regenerarea rămâne să fie cartografiate.
3. Faza de proliferare: mitogeni compleți și mitogeni auxiliari
faza de proliferare, numită și faza a doua sau faza de progresie, transformă celulele din faza G1 în mitoză., Moleculele implicate în a doua fază au fost în principal separate în două grupe, adică mitogeni compleți și mitogeni auxiliari (Tabelul 1). Primul se referă la acești factori mitogeni atât în hepatocitele de cultură primară, cât și în experimentele pe animale, incluzând factorul de creștere a hepatocitelor (HGF), factorul de creștere transformant-(TGF -) α, factorul de creștere epidermal (EGF), legarea heparinei-EGF (HB-EGF) și receptorul lor comun EGFR. Acestea ar putea activa răspunsurile genetice secundare sau întârziate pentru a stimula sinteza ADN și proliferarea celulelor., Acestea din urmă, deși nu sunt mitogene în hepatocite, pot contribui parțial la procesul regenerativ prin mărirea sau accelerarea efectelor mitogenelor complete.
|
3.1., Mitogenii compleți
Mitogenii compleți prezintă efecte hepatotrofice directe, care este definit că pot conduce sinteza ADN în medii fără ser in vitro și pot provoca mărirea ficatului atunci când sunt injectate in vivo. HGF și liganzii EGFR, inclusiv EGF, TGF-α și HB-EGF, acționând ca mitogeni compleți majori pentru hepatocite, ar putea provoca proliferarea hepatocitelor în principal prin semnalizarea Ras-MAPK și calea de semnalizare PI3K/AKT prin legarea la receptorii corespunzători, c-met și EGFR (Figura 3). Pe baza cercetărilor efectuate de Huh și colab., , șoarecii knock-out ai genei c-met au prezentat hipersensibilitate la apoptoza mediată de Fas și pot întârzia dezvoltarea ficatului după leziuni. Condiția similară a fost observată și atunci când EGFR a fost suprimată prin reducerea la tăcere a ARN-urilor .
3.2., Mitogeni auxiliari
trombocitele din sânge, care nu funcționează doar în sistemul hematologic, îndeplinesc de fapt un rol mai larg în sănătate și boli . Trombocitele pot face parte din sistemul imunitar înnăscut și, de asemenea, pot lupta cu infecții, inclusiv bacterii, viruși și microorganisme. Mediatorii furnizați de trombocite nu numai că recrutează leucocite la locul leziunilor vasculare și inflamației, ci ajută și la repararea și regenerarea țesuturilor., Fiind recrutați la sinusoide după PHx și eliberând molecule, cum ar fi HGF, VEGF, factorul de creștere asemănător insulinei-1 (IGF-1) și serotonina, trombocitele sunt descrise ca un factor pozitiv implicat în regenerarea ficatului . Pacienții care suferă de 70% PHx ar îmbunătăți capacitatea regenerativă a ficatului dacă ar fi prevăzut cu plasmă bogată în trombocite . În schimb, administrarea de anticorpi antiplachetari ar deprima regenerarea hepatică ., Cu toate acestea, aceasta nu înseamnă că administrarea de concentrate trombocitare și agoniști ai receptorului trombopoietinei ar putea fi utilizate pe scară largă în operațiunile clinice pentru a sprijini regenerarea ficatului și a atenua rezultate din pacienții cu insuficiență hepatică sau mici-pentru-dimensiune sindromul datorită grav efecte secundare nedorite aduse de strategie, de exemplu, venos sau tromboza de venă portă, sau chiar fatale transfuzie-related acute lung injury . Astfel, sunt necesare mai multe lucrări pentru a stabili efectele sale benefice și pentru a minimiza efectele secundare potențiale în același timp.
3. 3., Proteinele Wnt
liganzii Wnt sunt glicoproteine secretate și sunt produse în principal de compartimentul celular hepatic nonparenchimal, în special celulele Kupffer și celulele endoteliale . Ele sunt benefice și necesare pentru regenerarea ficatului. Wnts poate activa șef aval efectoare, β-catenin, și de a iniția clasic wnt/β-catenin semnalizare cascadă și exprime în cele din urmă genelor țintă, cum ar fi c-myc și cyclinD1 . În afară de proteinele wnt, β-catenina poate fi stimulată și printr-o manieră non-wnt, adică semnalizare independentă de wnt., β-Catenina formează puntea dintre coada citoplasmatică a e-cadherinei și citoscheletului actinei, prin care β-catenina poate acționa ca mediator al semnalizării tirozin kinazei . La membrana, β-catenin ar putea fi fosforilat la reziduurile de tirozină 654 și 670 de diferite kinaze inclusiv c-met, EGFR, și altele , care induc disocierea de β-catenin de E-caderinei, și, ulterior, β-catenin translocates la nucleu pentru a controla expresia genelor țintă (Figura 3)., Deși atât semnalizarea clasică wnt / β-catenin, cât și semnalizarea independentă wnt sunt avantajoase pentru procesul regenerativ, rolul pozitiv al primului este mai remarcabil. Atunci când scos din LRP5/6, coreceptor de proteinele wnt, șoareci a arătat afectată clasic wnt/β-catenin de semnalizare și retardat procesul de regenerare după PHx în ciuda că non-wnt cai au rămas intacte .
3. 4. Exosomes
în afară de hormoni, citokine și factori de creștere, contribuind la regenerarea ficatului, exosomes sunt găsite pentru a îmbunătăți procesul de regenerare la fel de bine., Exosomii sunt nanovesicule închise cu membrană care posedă o varietate de proprietăți fiziologice și funcționează ca vezicule importante implicate în comunicarea intercelulară . Exosomii sunt eliberați de mai multe tipuri de celule și transportă semnale active către celula țintă în zonele adiacente și îndepărtate. Recent, s-a raportat că exozomii derivați din hepatocite îmbunătățesc regenerarea hepatică datorită producției de sfingozină-1-fosfat intracelular (s1p) . S1P este indispensabil pentru proliferarea indusă de exozomul hepatocitelor., Numai exozomii derivați de hepatocite, nu alte celule hepatice, conțin ceramidază neutră și sphingozin kinază 2 (SK2) necesare pentru sinteza S1P. Exosomes fuziona cu și să livreze utilaje sintetice la țintă hepatocite. Și în cadrul hepatocitelor țintă, sfingozina-1-fosfat (s1p) este produsă pentru a promova proliferarea celulară. În plus, numărul de exozomi derivați de hepatocite a crescut după leziuni hepatice., În mod similar, MSC-derivate exosomes exercita efecte hepatoprotectoare și a diminua consumul de droguri induse de leziuni hepatice prin activarea proliferative și de regenerare răspunsuri , subliniind potențialul extraordinar al exosome pe baza de terapii pentru boli de ficat.
4. Încetarea regenerării hepatice
când raportul masă hepatică normală/masă corporală de 2, 5% a fost restabilit, regenerarea hepatică ar fi terminată. Cu toate acestea, mecanismele de control al apoptozei hepatocitelor pentru a corecta o depășire a răspunsului regenerativ nu au fost bine investigate., Până în prezent, cei mai cunoscuți factori antiproliferativi sunt transformarea factorului de creștere beta (TGF-β) și a membrilor familiei TGF-β înrudiți .
4. 1. Căile mediate de TGF-β
TGF-β, în special TGF-β1, frânează regenerarea hepatică și funcționează ca inductor al apoptozei celulare in vitro și in vivo, fiind activ în faza G1 a ciclului celular . TGF-β1 își exercită funcția în principal prin legarea la receptorii săi receptorul de tip I (TßRI) și receptorul de tip II (TßRII) pentru a codifica expresia proteinei înrudite., În timp ce, cercetătorii au demonstrat recent lipsa reglării genei TGF-β în stadiul de terminare și au concluzionat că semnalizarea intactă prin TGF-β nu poate fi necesară pentru faza de terminare a regenerării hepatice . De asemenea, ei au constatat că unele au fost supraexprimate în încetarea regulament și poate avea efect negativ potențial asupra ciclului celular și promovarea apoptozei celulare, cum ar fi zinc finger genei proteinei (ZNF490) și caspase recruitment domain-conțin proteine 11 (CARD11) gene., Prin urmare, sunt necesare mai multe detalii pentru a verifica și elucida moleculele care au participat la faza de terminare și semnalizarea pe care au implicat-o.în afară de celulele hepatice, TGF-β1 este, de asemenea, sintetizat în țesuturi extrahepatice, inclusiv trombocite și splină . Splina, cunoscută ca organ imunitar, ar secreta TGF-β1 pentru a pune capăt regenerării ficatului. Splenectomia a crescut semnificativ numărul de celule proliferante la 48 de ore după PHx ., Recent, splina a fost dovedit a crește nu numai TGF-ß1and sale receptorilor TßRII dar, de asemenea, subexprima HGF și a receptorului său c-au întâlnit pentru a expune creștere efecte inhibitoare asupra proliferării celulare, indicând faptul că splina ar putea influența de la distanță și de a reglementa regenerarea ficatului .
4. 2. Alți membri relevanți ai familiei TGF-β
alți membri ai familiei TGF-β, în principal activine și proteine morfogenetice osoase (BMP), s-au dovedit a fi implicați în numeroase procese biologice, inclusiv regenerarea ficatului., Activin a, un subtip activin, este crescut cu 12 ore ca răspuns la hepatectomie parțială și considerat ca un regulator negativ al regenerării hepatice și induce stoparea creșterii hepatocitelor și apoptoza in vitro și in vivo . Administrarea antagonistului activin a follistatin a îmbunătățit sinteza ADN și proliferarea hepatocitelor prelungite . În afară de efectul inhibitor asupra sintezei ADN, activin a afectează în mod semnificativ producția de fibronectină, componentă a matricei extracelulare (ECM), care este esențială pentru regenerarea ficatului ., În ceea ce privește BMP, spre deosebire de TGF-β1 și activin A, este destul de complicat. Majore Bmp se leagă de receptorii lor, în principal, de a fosforila Smad1/5/8, mai degrabă decât Smad2/3 să-și exercite efecte represive la regenerarea ficatului . Cu toate acestea, diferite subunități ale Bmp prezintă diferite sau chiar inversa efectele, de exemplu, BMP7 care promovează proliferarea hepatocitelor, întrucât BMP4 de a suprima proliferarea în hepatom liniei celulare Huh7 . Un motiv principal posibil poate fi faptul că BMP7 și BMP4 acționează prin căi de efecte opuse ., Astfel, funcțiile exacte ale altor BMP în procesul de regenerare a ficatului rămân nedeterminate.
5. Perspectivele de viitor în domeniul regenerării hepatice
în ciuda faptului că au fost investigate de atâția ani, mecanismele actuale de regenerare hepatică sunt încă obscure și departe de aplicarea practică pentru a rezolva boala hepatică clinică., Cu toate acestea, situația jenantă este mult îmbunătățită prin apariția unor tehnologii de modă nouă-terapia de transplant de celule și bioingineria hepatică—menite să atenueze dilema cauzată de regenerarea insuficientă a ficatului sau de lipsa donatorilor de ficat și devin hotspoturi în domeniul cercetării. Transplantul de celule, referindu-se în principal la celule stem sau celule progenitoare, a fost studiat extensiv asupra regenerării hepatice datorită potențialului de diferențiere în hepatocite ., Studiile au demonstrat că celulele stem mezenchimale (MSC) , celulele progenitoare fetale și celulele stem embrionare ar putea îmbunătăți leziunile hepatice într-o oarecare măsură. Cu toate acestea, sursa celulelor transplantate și viabilitatea și respingerea imună după transplantare pot limita aplicarea terapiei celulare în operațiile clinice. Întrucât, ficat bioinginerie, și anume, de trei-dimensional matrice ficat schele, a fost raportată pentru prima dată în 2010 și include două părți: decellularization și recellularization ., Un ficatul fără celule schela (DLS) se caracterizează prin păstrarea intactă vascularizația sistemului și o amendă web de matrice, oferindu-necesar mediu similar cu un hepatice normale pentru celulele să crească, să prolifereze și să se diferențieze . După aceea, DLS ar fi repopulat cu celule umane funcționale, în principal celule progenitoare hepatice autologe. Mai mult, perfuzia schelei hepatice recelularizate cu molecule pozitive pentru regenerarea sau diferențierea celulelor, de exemplu, factorul de stimulare a coloniilor granulocitare (G-CSF), poate facilita regenerarea ficatului ., Luate împreună, terapia celulară, împreună cu bioingineria hepatică, poate fi o nouă cale pentru dezvoltarea regenerării hepatice.
6. Concluzii
în ciuda faptului că a fost studiat de atâția ani, pasiunea și energia pentru regenerarea ficatului nu se estompează niciodată, deoarece cererile pentru aceasta sunt urgente din trecut până în prezent din cauza transplantului hepatic sau a insuficienței hepatice sau a altor boli hepatice în stadiu final. Este o rețea multifactorială și multipath, iar mecanismele exacte sunt înțelese incomplet., Deși apariția noilor tehnologii ne deschide gândurile și orizonturile și, împreună cu rezultatele anterioare ale cercetărilor, ne pot apropia de aplicarea clinică, mai avem un drum lung de parcurs, deoarece am operat întotdeauna studii pe animale, iar concluziile pe care le-am dedus nu au putut fi aplicate direct omului din cauza diferențelor de specii.,:
conflicte de interese
autorii nu au conflicte de interese financiare.această lucrare a fost susținută de programul de sprijin pentru știință și Tehnologie din provincia Sichuan, China (no. 2015sz0049 și no. 2016sz0042).