若い心のためのフロンティア (日本語)

肝臓の構造と機能

肝臓は腹部に位置する最大の器官であり、ヒトでは約1.5kgの重さで、葉と呼ばれる部分に編成されています。 肝臓は、体が働くために必要なエネルギーを得るために、いくつかの分子が生産され、他の分子が破壊される大きな工場のようなものです。 肝臓はエネルギーを貯蔵し、長い断食期間中または睡眠時に使用することができます。 肝臓は、胆汁と呼ばれる物質の生産を通じて、アルコール、医薬品、または薬物のような体内の有毒物質を処分することができます（このプロセスは解毒と, 胆汁は、特定の物質を分解し、脂肪を消化するための洗剤として機能するジュースの一種です。 水と油を混ぜることは不可能なので、肝臓は胆汁を使って”泡”の中の脂肪の滴を捕まえます。”泡の構造は、彼らが体の水っぽい環境を通過することができます。 肝臓によって産生された胆汁は、肝細胞にある小さな血管（胆道）を通って胆嚢と呼ばれる近くの器官に運ばれ、次に栄養素が回収された腸に運ばれ、, 胆汁は肝臓から腸に続くルートは、胆道樹として知られています。 さらに、肝臓は免疫系の一部として作用し、身体が感染性生物と戦うのに役立ちます。 これらの複雑な作業をすべて実行するには、肝臓にいくつかのタイプの細胞を含める必要があります（図1）。 一見すると、肝臓は深い赤色をしています。 それは、腸、脾臓、および膵臓から血液を輸送する血管または正弦波をたくさん含んでいるためです。, 肝臓の最も豊富で最大の細胞は肝細胞であり、これは体のエネルギーを与えるために特定の分子を産生して破壊する細胞である。 他の細胞は肝臓が働くのを助けます。 Kupffer細胞は、外来細菌を食べる肝臓の”保護者”細胞です。 星型の肝臓の星状細胞は、これらの細胞の内部に明るい滴のように見えるビタミンAを貯蔵する。 肝臓の星状細胞はまた、肝臓の構造を構成するタンパク質を産生するのに役立ちます。 正弦波内皮細胞は、肝臓の豊富な血管をカバーしています。,

この時点で、私はあなたが肝臓が不可欠な器官であることを認識していただければ幸いです。 肝臓には興味深い機構、自分の体を守るために異なる傷害や疾病に対する

肝再生とは何ですか？

通常の状態では、肝臓は静止臓器であると言います。 つまり、顕微鏡下で観察すると、何千もの細胞の中で分裂する細胞が一つしか見つからないということです。, しかし、肝臓が物理的に損傷している（例えば、創傷）または化学的に損傷している（薬物またはアルコールによって）場合、その細胞は分裂して成長する。 この現象は肝臓の再生として知られており、ギリシャ神話でも言及されています。 この現象を指す最も人気のある神話は、火を盗んだプロメテウスの神話です。 彼の罰は、ワシが毎日彼の肝臓に餌を与えたコーカサス山脈で連鎖したままにすることでした。,

人々は長い間肝再生について知っていましたが、肝臓の再生が正式に研究され、すべての哺乳動物で起こることが発見されたのは1900年代まででした。 肝臓の再生を研究するために、1931年に、ヒギンズとアンダーソンは、肝臓の二つの大きな葉を非常に慎重に除去したラットで実験を行った。 動物との作業には、清潔な器具、麻酔、および敬意を表する治療の使用が含まれます。 肝臓には血管がたくさんあるので、出血を避けるために、肝臓の主な血管は特別な糸で結ばれていました。, ヒギンズとアンダーソンは、ラット肝臓が7日で正常なサイズに戻ることを発見した。 今日でも、これは依然として科学者が肝臓の再生を研究する最も一般的な方法です。 このタイプの実験を用いて、肝臓の再生過程にどのような種類の遺伝子、ホルモン、および成長因子蛋白質が関与するかを理解することができる。

私たちは肝臓の再成長を”肝臓再生”と呼んでいますが、それは実際に何が起こるかの正確な説明ではありません。, “再生”という用語は、実際には動物が体の全体の部分を置き換えることができるプロセスを説明しています。 たとえば、トカゲが捕食者から逃げている間に尾を失った場合、その尾は最終的に成長する可能性があります。 これは肝臓で起こることはできません—誰かが肝臓を失った場合、彼または彼女は単に新しいものを成長させることができませんでした。 したがって、”肝再生”と呼び続けるにもかかわらず、肝臓で起こることのより正確な用語は代償性過形成です。, この用語は複雑に聞こえるかもしれませんが、実際には細胞数の増加によって引き起こされる肝臓のサイズの増加を意味します。 分裂することができるようにするには、肝細胞は”目を覚ます”必要があるか、科学者が言うように、細胞は”活性化される”必要があります。”肝臓再生のプロセスは三段階で起こります（図2）。 三つの段階の間に、すべての細胞はチームとして働き、互いに通信します。 この通信が伝えるもの肝細胞の静止状態と分裂している。, 肝臓が損傷を検出してから数分後、肝細胞の核内の遺伝子は分裂のために細胞を準備するためのシグナルを送る。 これは開始段階と呼ばれます。 増殖期には、肝細胞が分裂する。 細胞分裂は、肝臓が元の大きさを回復するまで続き、その後終結期に達し、肝細胞が分裂を停止する。 このすべてが起こっている間、肝臓は依然として動物を生き生きと健康に保つために、すべての正常な機能を果たす必要があります。,

肝臓はいつ成長を止めるべきかをどのように知っていますか？ これは重要な質問であり、肝臓の大きさは非常に重要な要素であると言えます。 レバーはボディのおよそ3%を表し、この割合はボディのサイズにもかかわらず一定していて、とどまりがちです。, あなたの肝臓のサイズを知りたい場合は、体重を0.03倍にするだけです！ 同じ割合が他の哺乳類にも当てはまります。 したがって、小さな犬が大きな犬の肝臓を受け取ると、肝臓は小さな犬の体の大きさに応じて成長します。 一部の科学者は、肝臓の大きさを調節するシステムに”hepatostat”（”サーモスタット”のように、”hepato”のみが肝臓を意味する）という名前を付けました。 一般に、肝臓癌には、肝臓に停止信号を送るタンパク質のセットが含まれているため、もはや成長しないと想像することができます。, これらの”停止”タンパク質は、開始段階で作用するタンパク質（”分裂”する順序を与えるタンパク質）とは反対の効果を有することに注意してください。 科学者はまだhepatostatがいかに制御され、それに影響を与える要因であるか理解するためにより多くの仕事をする必要がある。

肝臓の再生に関する知識はなぜ有用なのですか？

科学者によって生み出された知識の多くは、短期的または長期的に特定の問題を解決するために使用することができます。, 肝臓の再生には十分に制御された成長が含まれるため、肝臓の再生に関する知識を使用して、癌細胞で起こる制御されていない成長などの他のタイプの成長を理解するのに役立てることができます。

医師は、肝臓の再生に関する知識を使用して、肝臓を再生能力を超えて押し上げる病気や肝障害を持つ人々を助けることができるかもしれません。 極端な場合には、これらの人々は肝臓移植が必要な場合があります。 完全肝臓または肝臓の一部は、死んだドナーから得られ、患者に移植され得る。, しかし、今、あなたは肝臓の再生能力について知っているので、健康で生きている人が移植を必要とする人に肝臓の一部を寄付することも可能である ドナーの肝臓は戻って成長します！ ライブドナーからの移植のこのタイプは可能であるにもかかわらず、肝臓移植を必要とする人々の高い数を処理するのに十分なドナーがありません。 現在、米国では、ほぼ15,000人が新しい肝臓を必要としています。

また、科学者たちは、特定の肝臓の問題を持つ患者を助けるためのデバイスを設計するために働いています。, これらの装置は、腎不全の患者を助けるために使用される透析装置と同様の方法で、移植を待つ間に患者を一時的に助けることができる。 組織工学はまた、移植を待っている患者を助けるかもしれない科学の枝です。 組織工学は、研究室で肝臓を成長させようとするために特別な方法と材料を使用しています。 ドナーが存在しない場合、これらの実験室成長した肝臓を患者に移植して、損傷した肝組織を改善または置換することができる。,

肝細胞の生物学的挙動に関する知識の大部分は、肝再生現象を研究して得られている。 その知識と肝臓ドナーが不足しているという事実を考慮して、組織工学のもう一つの戦略は、肝臓全体または小さな部分を”リサイクル”することです。 死んだドナーの肝臓を使用することができますが、完全に透明に見えるまで、肝臓の血管を通して特別な溶液を流すことによって、元の細胞はすべて除去されます（図3）。, このプロセスは脱細胞化と呼ばれ、肝臓の細胞成分を支える三次元構造またはマトリックスがよく保たれているために行われます。 写真では、肝臓マトリックスのよく保存された血管を観察する。 このようにして、きれいな肝臓は、健康な人や動物から新しい肝細胞を受け取り、移植することができます。 このプロセスは、いくつかの哺乳動物種で成功裏に行われているが、それは困難である。 ラット肝臓の洗浄には48時間かかり、完全なヒト肝臓の洗浄には最大6週間かかることがあります！, しかし、脱細胞後に解決すべき問題は、きれいな肝臓を補充するのに十分な健康な肝細胞を得ることである。 今日、研究中の代替案は、肝臓の内外に位置する幹細胞からの肝細胞の産生である。 しかし、それはまた別の話です。

結論

この記事を書くことの目標は、肝臓が体内でどのように働くかについて若者に知らせ、さまざまな傷害に対応する驚くべき能力 もう一つの目標は、重度の肝疾患を有する人々の生活の質を向上させることに焦点を当てた科学的研究に関する知識を提供することであった。 この情報を使って、私はあなたのレバーがあなたの体の健康で担う重大な役割、およびあなたの全生涯にわたるあなたのレバーを大事にする重要性を理,

用語集

解毒：体内からそれらを除去するための有毒物質の処理。

胆道ツリー：胆汁が肝臓から胆嚢に移動する血管のセット。

静止：細胞が分裂していない段階。

代償性過形成：肝臓が損傷した後、肝細胞の数を増やしてそのサイズを回復させるプロセス。

脱細胞化：健康な細胞で補充することができるマトリックスを節約するために組織/器官の細胞を除去するために行われるプロセス。,

利益相反声明

著者は、この研究が潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または財務的関係がない場合に行われたと宣言しています。

謝辞

著者は、decellularized肝臓の写真を共有してくれた米国ペンシルベニア州ピッツバーグ大学で働くAlejandro Soto-Gutierrez博士と、英語の編集を支援したPatrick Weill氏に感謝します。

Columbano,A.,And Shinosuka,H.1996. レバー再生対直接過形成。 ファセブJ.10:1118-28.