Abstrakt
játra je orgán, který provádí mnoho důležitých funkcí v těle. Pokud jej však pozorujete pod mikroskopem, zdá se, že je velmi tichý, protože většina jeho buněk zůstává v nerozdělujícím stavu (to se nazývá klidové). Játra jsou tak důležitá, že je vybavena velkou schopností tolerovat několik druhů zranění., Po ráně nebo jiném poškození se všechny buňky v játrech mění a dělí, dokud se neobnoví normální velikost jater. Tento zajímavý proces je běžně známý jako “ regenerace jater.“Pokud je poškození jater tak závažné, že se játra nemohou regenerovat, může člověk potřebovat nová játra, tj. Právě teď čeká na transplantaci jater více než 15 000 lidí v USA. Dozvíte se, že díky své schopnosti „regenerovat“ mohou být játra darována, zatímco dárce je stále naživu.,
Struktura a Funkce Jater
játra jsou největší varhany se nachází v břiše; váží zhruba 1,5 kg u lidí a je rozdělena do částí, nazývaných laloky . Játra jsou jako velká továrna, kde se vyrábějí některé molekuly a jiné jsou zničeny, aby se získala energie, kterou tělo potřebuje k práci. Játra mohou ukládat energii a používat ji během dlouhých období půstu nebo když spíme. Játra mohou likvidovat toxické látky v těle, jako je alkohol, léky nebo drogy, prostřednictvím produkce látky zvané žluč (tento proces se nazývá detoxikace)., Žluč je druh šťávy, který působí jako detergent, který rozkládá určité látky a tráví tuky. Protože není možné míchat vodu a olej, játra používají žluč k zachycení kapek tuku v “ bublině.“Struktura bublin jim umožňuje cestovat vodnatým prostředím těla. Poté, co byl produkován v játrech, žluči je transportován prostřednictvím malých cév (žlučových kanálků) se nachází v hepatocytech do nedaleké orgán nazvaný žlučníku, pak se do střeva, kde živiny jsou získány zpět, a pak to jde zpět do jater., Cesta žluč následuje z jater do střeva je známá jako biliární strom. Kromě toho játra působí jako součást imunitního systému, protože pomáhá tělu bojovat proti infekčním organismům. K provedení všech těchto složitých úkolů musí játra obsahovat několik typů buněk (Obrázek 1). Na první pohled má játra tmavě červenou barvu. To je proto, že obsahuje hodně cév nebo sinusoidy přepravu krev ze střev, sleziny a slinivky břišní., Nejhojnější a největší buňky jater jsou hepatocyty, což jsou buňky, které produkují a ničí určité molekuly, aby tělu dodaly energii. Jiné buňky pomáhají játrům pracovat. Kupfferovy buňky jsou“ strážnými “ buňkami jater, které jedí cizí bakterie. Hvězdicovité jaterní stelátové buňky ukládají vitamín A, který vypadá jako jasné kapky uvnitř těchto buněk. Jaterní stellate buňky také pomáhají produkovat proteiny, které tvoří strukturu jater. Sinusové endoteliální buňky pokrývají bohaté krevní cévy jater.,
- Obrázek 1 – struktura jater.
- A. játra jsou největší varhany se nachází v břiše, v zelené je uvedeno systému cév (biliární strom), kde se žluč jde z jater do žlučníku, pak žluč dostane do tenkého střeva, kde jsou živiny využity. B. pokud pozorujeme jaterní plátek pod mikroskopem, můžeme vidět řady nejhojnějších a největších buněk, hepatocytů., Všimněte si, že každý hepatocyt má malé kanály, kde žluč prochází cestou z jater do žlučníku a tenkého střeva. Dalšími důležitými buňkami jsou Kupfferovy buňky, které plní obranné funkce a jsou umístěny v prostorech mezi řadami hepatocytů, které jsou lemovány vrstvou sinusových endoteliálních buněk. Jaterní stelátové buňky jsou umístěny v úzkém prostoru mezi hepatocyty a sinusovými endoteliálními buňkami. Červené krvinky jsou také zobrazeny mezi vrstvami hepatocytů.,
V tomto bodě, doufám, že si uvědomuješ, že játra jsou základním orgánem; nikdo nemůže přežít bez ní. Játra mají zajímavé mechanismy, které se chrání před různými zraněními a nemocemi.
co je regenerace jater?
za normálních podmínek říkáme, že játra jsou klidový orgán. To znamená, že pokud ji pozorujete pod mikroskopem, najdete pouze jednu buňku rozdělující se mezi tisíce buněk!, Pokud je však játra fyzicky poškozena (například rána) nebo chemicky poškozena (léky nebo alkoholem), její buňky jsou tlačeny k rozdělení a růstu. Tento jev je známý jako regenerace jater a je dokonce zmíněn v řecké mytologii. Nejoblíbenějším mýtem, který se týká tohoto jevu, je mýtus Prometheuse, který ukradl oheň. Jeho trestem bylo zůstat připoután na Kavkaze, kde se orel každý den krmil játry.,
přestože lidé o regeneraci jater věděli již dlouhou dobu, až v roce 1900 byla formálně studována a objevena regenerace jater u všech savců. Pro studium regenerace jater provedli Higgins a Anderson v roce 1931 experiment u potkanů, ve kterých byly velmi pečlivě odstraněny dva největší laloky jater . Práce se zvířaty zahrnuje použití čistých nástrojů, anestezie a uctivé léčby. Protože játra mají hodně krevních cév, aby se zabránilo krvácení, hlavní cévy jater byly svázány speciální nití., Higgins a Anderson zjistili, že krysí játra se vrátila do normální velikosti Za 7 dní. I dnes je to stále nejoblíbenější způsob, jak vědci studovat regeneraci jater. Pomocí experimentů tohoto typu jsme schopni pochopit, jaké geny, hormony a proteiny růstového faktoru se podílejí na procesu regenerace jater.
i když jsme nazývali opětovný růst jater „regenerací jater“, není to opravdu přesný popis toho, co se děje., Termín „regenerace“ ve skutečnosti popisuje proces, kterým mohou zvířata nahradit celou část těla. Například, pokud ještěrka ztratí ocas, zatímco uniká z dravce, jeho ocas může nakonec růst zpět. To se nemůže stát s játry-pokud by někdo ztratil celou játra, nemohl by jen vyrůst nový. Takže i když to budeme i nadále nazývat „regenerací jater“, přesnější termín pro to, co se děje v játrech, je kompenzační hyperplazie ., Ačkoli tento termín může znít komplikovaně, ve skutečnosti to znamená zvýšení velikosti jater způsobené zvýšením počtu buněk. Aby bylo možné rozdělit, jaterní buňky se musí “ probudit „nebo jak říkají vědci, buňky se musí „aktivovat“.“Proces regenerace jater probíhá ve třech fázích (Obrázek 2). Během tří fází všechny buňky pracují jako tým a komunikují mezi sebou. Toto sdělení je to, co říká jaterní buňky přicházejí z klidu a začít dělení., Minuty poté, co játra zjistí poškození, geny v jádrech jaterních buněk vysílají signály k přípravě buněk na rozdělení. Tomu se říká iniciační fáze. Během fáze proliferace se jaterní buňky dělí. Dělení buněk pokračuje, dokud játra neobnoví svou původní velikost, pak se dosáhne fáze ukončení a jaterní buňky se přestanou dělit. Zatímco se to všechno děje, játra musí stále plnit všechny své normální funkce, aby zvíře udržovala živé a zdravé.,
- Obrázek 2 – Fáze jaterní regenerace.
- a. jaterní buňky jsou normálně klidové, což znamená, že se nerozdělují, ale po zranění se aktivují a začíná regenerace jater. Proces regenerace probíhá ve třech fázích: iniciace, proliferace a ukončení. B. Během zahajovací fáze, buňky začnou měnit a pamatujte si, že tam je neustálá komunikace mezi různými typy buněk, v průběhu celého procesu. C., Během fáze proliferace se DNA replikuje a produkuje se více proteinů; pak se jaterní buňky rozdělí. D. když se játra blíží své počáteční velikosti, dochází k zastavení signálů, které označují koncovou fázi a buňky se přestanou dělit.
jak játra vědí, kdy přestat růst? To je důležitá otázka a můžeme říci, že velikost jater je velmi důležitým faktorem. Játra představují přibližně 3% těla a tento podíl má tendenci zůstat konstantní, bez ohledu na velikost těla., Pokud chcete znát velikost jater, vynásobte svou váhu 0,03! Stejný podíl platí i u jiných savců. Pokud tedy malý pes dostane játra velkého psa, játra budou růst podle velikosti těla malého. Někteří vědci dali název “ hepatostat „(jako“ termostat“, pouze“ hepato “ znamená játra) systému, který reguluje velikost jater. Obecně si můžeme představit, že hepatostat obsahuje sadu proteinů, které vysílají stop signály do jater, takže již nebude růst., Všimněte si, že tyto“ stop „proteiny mají opačné účinky než ty, které působí ve fázi zahájení (ty, které dávají pořadí „rozdělit“). Vědci stále potřebují více práce, aby pochopili, jak je hepatostat kontrolován a faktory, které ho ovlivňují.
proč jsou užitečné znalosti o regeneraci jater?
mnoho znalostí vytvořených vědci může být použito k řešení konkrétních problémů v krátkodobém nebo dlouhodobém horizontu., Protože regenerace jater zahrnuje dobře řízený růst, můžeme využít našich znalostí o regeneraci jater, abychom nám pomohli porozumět jiným typům růstu, jako je nekontrolovaný růst, který se vyskytuje v rakovinných buňkách.
lékaři mohou být schopni využít znalosti o regeneraci jater, aby pomohli lidem, kteří mají onemocnění nebo poškození jater, které tlačí játra nad její schopnost regenerace. V extrémních případech mohou tito lidé potřebovat transplantaci jater. Kompletní játra nebo části jater lze získat od mrtvých dárců a transplantovat pacientům., Ale teď, když víte o regenerační schopnosti jater, můžete pochopit, proč je také možné, aby zdravý, živý člověk daroval kus jater někomu, kdo potřebuje transplantaci. Dárcovská játra se vrátí! I když je tento typ transplantace od živého dárce možný, není dostatek dárců, kteří by zvládli vysoký počet lidí, kteří potřebují transplantaci jater. Právě teď v USA potřebuje téměř 15 000 lidí nová játra .
vědci také pracují na návrhu zařízení, která pomáhají pacientům s určitými problémy s játry., Tato zařízení mohou dočasně pomoci pacientům, zatímco čekají na transplantaci, podobným způsobem jako dialyzační stroje, které se používají k pomoci pacientům se selháním ledvin . Tkáňové inženýrství je vědní obor, který by také mohl pomoci pacientům, kteří čekají na transplantaci. Tkáňové inženýrství používá speciální metody a materiály, aby se pokusilo pěstovat játra v laboratoři. Při absenci dárců mohou být tato játra pěstovaná v laboratoři transplantována pacientům, aby se zlepšily nebo nahradily poškozené jaterní tkáně.,
velká část znalostí o biologickém chování jaterních buněk byla získána studiem fenoménu regenerace jater. Vzhledem k tomu, že znalosti a skutečnost, že dárci jater jsou vzácní, je další strategií tkáňového inženýrství „recyklovat“ celou játra nebo malou část. Játra mrtvého dárce mohou být použita, ale všechny původní buňky jsou odstraněny spuštěním speciálního roztoku přes jaterní cévy, dokud nebude vypadat zcela průhledně (obrázek 3)., Tento proces se nazývá decellularizace a provádí se proto, že trojrozměrná struktura nebo matrice, která podporuje buněčné složky jater, je dobře udržována. Na obrázku pozorujte dobře zachované krevní cévy jaterní matrice. Tímto způsobem mohou čistá játra přijímat nové jaterní buňky od zdravých lidí nebo zvířat a poté je transplantovat . Tento proces byl úspěšně proveden u několika druhů savců, ale je to obtížné. Čištění krysích jater může trvat 48 hodin a čištění kompletní lidské jater může trvat až 6 týdnů!, Problém, který je třeba vyřešit po decellularizaci, však získává dostatek zdravých jaterních buněk k doplnění čistých jater. Dnes je studovanou alternativou produkce jaterních buněk z kmenových buněk umístěných v játrech nebo z jater. Ale to je jiný příběh.
- Obrázek 3
- Jak krysa játra vypadají před A a po B. být „vyčištěny“ nebo mají všechny buňky odstraněny. Obraz decellularized jater s laskavým svolením Dr. Alejandro Soto-Gutierrez.,
Závěr
cílem psaní tohoto článku bylo informovat mladé lidi o tom, jak játra funguje v těle a popsat jeho úžasné schopnosti reagovat na různé zranění. Dalším cílem bylo poskytnout znalosti o vědeckém výzkumu, který je zaměřen na zlepšení kvality života lidí, kteří mají závažné onemocnění jater. S těmito informacemi doufám, že pochopíte kritickou roli, kterou vaše játra hrají ve zdraví vašeho těla, a důležitost péče o játra po celý život.,
Glosář
detoxikace: zpracování toxických látek k jejich odstranění z těla.
biliární strom: sada cév, kde žluč cestuje z jater do žlučníku.
klidová fáze: fáze, kdy se buňky nerozdělují.
kompenzační hyperplazie: proces, kterým játra po poškození, obnovit jeho velikost zvyšuje počet jaterních buněk.
Decellularizace: proces prováděný k odstranění buněk tkáně / orgánu k zachování matrice, kterou lze doplnit zdravými buňkami.,
Prohlášení o střetu zájmů
autor prohlašuje, že výzkum byl proveden bez jakýchkoli obchodních nebo finančních vztahů, které by mohly být chápány jako potenciální střet zájmů.
Poděkování
autor by rád poděkoval Dr. Alejandro Soto-Gutierrez, který pracuje na University of Pittsburgh, PA, spojené státy, pro sdílení fotografii decellularized jater, a Pan Patrick Weill, který pomáhal s anglický jazyk pro úpravy.
Columbano, A., and Shinosuka, h. 1996. Regenerace jater versus přímá hyperplazie. FASEB J. 10:1118-28.
Leave a Reply