granice dla młodych umysłów (Polski)

struktura i funkcje wątroby

wątroba jest największym narządem znajdującym się w jamie brzusznej; waży około 1,5 kg u ludzi i jest zorganizowana w sekcje zwane płatami . Wątroba jest jak duża fabryka, gdzie niektóre cząsteczki są produkowane, a inne są niszczone, aby uzyskać energię, której organizm potrzebuje do pracy. Wątroba może przechowywać energię i używać jej podczas długich okresów postu lub podczas snu. Wątroba może pozbyć się toksycznych substancji w organizmie, takich jak alkohol, leki lub leki, poprzez produkcję substancji zwanej żółcią (proces ten nazywa się detoksykacji)., Żółć jest rodzajem soku, który działa jako detergent do rozkładu niektórych substancji i trawienia tłuszczów. Ponieważ nie można mieszać wody z olejem, wątroba wykorzystuje żółć, aby złapać krople tłuszczu w ” bańce.”Struktura pęcherzyków pozwala im podróżować przez wodniste środowisko ciała. Po wyprodukowaniu przez wątrobę żółć jest transportowana przez małe naczynia (kanaliki żółciowe) znajdujące się w hepatocytach do pobliskiego narządu zwanego pęcherzykiem żółciowym, a następnie do jelita, gdzie odzyskuje się składniki odżywcze, a następnie wraca do wątroby., Droga żółci wynika z wątroby do jelita jest znany jako drzewa żółciowego. Ponadto wątroba działa jako część układu odpornościowego, ponieważ pomaga organizmowi w walce z organizmami zakaźnymi. Aby wykonać wszystkie te złożone zadania, wątroba musi zawierać kilka rodzajów komórek (Rysunek 1). Na pierwszy rzut oka wątroba ma głęboki czerwony kolor. To dlatego, że zawiera mnóstwo naczyń krwionośnych lub zatok transportujących krew z jelit, śledziony i trzustki., Najbardziej obfite i największe komórki wątroby są hepatocyty, które są komórki, które produkują i niszczą pewne cząsteczki, aby dać energię ciała. Inne komórki pomagają wątrobie pracować. Komórki Kupffera są” strażnikami ” komórek wątroby, które zjadają obce bakterie. Komórki gwiaździste wątroby przechowują witaminę A, która wygląda jak jasne krople wewnątrz tych komórek. Komórki gwiaździste wątroby pomagają również w produkcji białek, które tworzą strukturę wątroby. Sinusoidalne komórki śródbłonka pokrywają obfite naczynia krwionośne wątroby.,

w tym momencie, mam nadzieję, że zdajesz sobie sprawę, że wątroba jest niezbędnym organem; nikt nie może przetrwać bez niej. Wątroba ma ciekawe mechanizmy chroniące się przed różnymi urazami i chorobami.

na czym polega regeneracja wątroby?

w normalnych warunkach mówimy, że wątroba jest narządem spokojnym. Oznacza to, że obserwując ją pod mikroskopem, można znaleźć tylko jedną komórkę dzielącą się między tysiące komórek!, Jeśli jednak wątroba jest fizycznie uszkodzona (na przykład rana) lub chemicznie uszkodzona (przez narkotyki lub alkohol), jej komórki są popychane do podziału i wzrostu. Zjawisko to jest znane jako regeneracja wątroby i jest nawet wspomniane w mitologii greckiej. Najpopularniejszym mitem, który odnosi się do tego zjawiska, jest mit Prometeusza, który ukradł ogień. Jego karą było pozostawanie przykutym łańcuchem w górach Kaukazu, gdzie Orzeł codziennie żywił się jego wątrobą.,

chociaż ludzie wiedzieli o regeneracji wątroby od dawna, dopiero w 1900 roku regeneracja wątroby została formalnie zbadana i odkryto, że występuje u wszystkich ssaków. Aby zbadać regenerację wątroby, w 1931 roku Higgins i Anderson przeprowadzili eksperyment na szczurach, w którym dwa największe płaty wątroby zostały bardzo starannie usunięte . Praca ze zwierzętami obejmuje stosowanie czystych instrumentów, znieczulenie i pełne szacunku leczenie. Ponieważ wątroba ma wiele naczyń krwionośnych, aby uniknąć krwawienia, główne naczynia wątroby były związane specjalną nicią., Higgins i Anderson stwierdzili, że wątroba szczura powróciła do normalnego rozmiaru w ciągu 7 dni. Nawet dziś jest to nadal najbardziej popularny sposób dla naukowców do badania regeneracji wątroby. Wykorzystując tego typu eksperymenty, jesteśmy w stanie zrozumieć, jakie geny, hormony i białka czynnika wzrostu biorą udział w procesie regeneracji wątroby.

mimo, że nazywaliśmy ponowny wzrost wątroby „regeneracją wątroby”, nie jest to tak naprawdę dokładny opis tego, co się dzieje., Termin „regeneracja” właściwie opisuje proces, w którym zwierzęta mogą zastąpić całą część ciała. Na przykład, jeśli jaszczurka straci ogon podczas ucieczki przed drapieżnikiem, jego ogon może w końcu odrosnąć. To nie może się zdarzyć z wątrobą—gdyby ktoś stracił całą wątrobę, nie mógłby po prostu wyhodować nowej. Tak więc, mimo że będziemy nadal nazywać to „regeneracją wątroby”, dokładniejszym terminem tego, co dzieje się w wątrobie, jest rozrost kompensacyjny ., Chociaż termin ten może wydawać się skomplikowany, w rzeczywistości oznacza wzrost wielkości wątroby spowodowany wzrostem liczby komórek. Aby móc dzielić, komórki wątroby muszą się ” obudzić „lub, jak mówią naukowcy, komórki muszą stać się” aktywowane.”Proces regeneracji wątroby przebiega w trzech fazach (ryc. 2). Podczas trzech faz wszystkie komórki pracują jako zespół i komunikują się ze sobą. Ta komunikacja mówi komórkom wątroby, aby wyszły z wyciszenia i zaczęły się dzielić., Kilka minut po wykryciu uszkodzenia przez wątrobę, geny w jądrach komórek wątroby wysyłają sygnały, aby przygotować komórki do podziału. Nazywa się to fazą inicjacji. W fazie proliferacji komórki wątroby dzielą się. Podział komórek trwa do czasu, aż wątroba odzyska swój pierwotny rozmiar, a następnie osiągnie fazę zakończenia i komórki wątroby przestają się dzielić. Podczas gdy to wszystko się dzieje, wątroba nadal musi wykonywać wszystkie swoje normalne funkcje, aby utrzymać zwierzę przy życiu i zdrowiu.,

• Rysunek 2 – fazy procesu regeneracji wątroby.
• A. komórki wątroby są zwykle spokojne, co oznacza, że nie dzielą się, ale po urazie stają się aktywowane i rozpoczyna się regeneracja wątroby. Proces regeneracji przebiega w trzech fazach: inicjacji, proliferacji i zakończenia. B. w fazie inicjacji komórki zaczynają się zmieniać i pamiętają, że podczas całego procesu istnieje stała komunikacja między różnymi typami komórek. C., Podczas fazy proliferacji DNA jest replikowane i więcej białek są produkowane; następnie komórki wątroby podzielić. D. gdy wątroba jest bliska początkowego rozmiaru, pojawiają się sygnały stop, które oznaczają fazę zakończenia, a komórki przestają się dzielić.

skąd wątroba wie, kiedy przestać rosnąć? Jest to ważne pytanie i możemy powiedzieć, że rozmiar wątroby jest bardzo ważnym czynnikiem. Wątroba stanowi około 3% ciała, a proporcja ta ma tendencję do utrzymywania się na stałym poziomie, niezależnie od wielkości ciała., Jeśli chcesz poznać wielkość swojej wątroby, po prostu pomnóż swoją wagę przez 0,03! Ta sama proporcja ma zastosowanie u innych ssaków. Tak więc, jeśli mały pies otrzymuje wątrobę dużego psa, wątroba wzrośnie zgodnie z rozmiarem ciała małego. Niektórzy naukowcy nadali nazwę ” hepatostat „(jak „termostat”, tylko „hepato” oznacza wątrobę) do systemu, który reguluje wielkość wątroby. Ogólnie rzecz biorąc, możemy sobie wyobrazić, że hepatostat zawiera zestaw białek, które wysyłają sygnały stop do wątroby, dzięki czemu nie będzie już rosnąć., Zauważ, że te białka „stop” mają działanie przeciwne do tych działających w fazie inicjacji (tych, które dają kolejność „dzielenia”). Naukowcy nadal muszą wykonać więcej pracy, aby zrozumieć, w jaki sposób hepatostat jest kontrolowany i czynniki, które na niego wpływają.

dlaczego wiedza o regeneracji wątroby jest przydatna?

duża część wiedzy wytworzonej przez naukowców może być wykorzystana do rozwiązywania konkretnych problemów w perspektywie krótko-lub długoterminowej., Ponieważ regeneracja wątroby wymaga dobrze kontrolowanego wzrostu, możemy wykorzystać naszą wiedzę na temat regeneracji wątroby, aby pomóc nam zrozumieć inne rodzaje wzrostu, takie jak niekontrolowany wzrost, który występuje w komórkach nowotworowych.

lekarze mogą wykorzystać wiedzę na temat regeneracji wątroby, aby pomóc ludziom, którzy mają choroby lub uszkodzenia wątroby, które pchają wątrobę poza jej zdolność do regeneracji. W skrajnych przypadkach osoby te mogą wymagać przeszczepu wątroby. Pełne wątroby lub części wątroby można uzyskać od martwych dawców i przeszczepione pacjentom., Ale teraz, gdy wiesz o zdolności regeneracyjnej wątroby, możesz zrozumieć, dlaczego zdrowa, żywa osoba może przekazać kawałek swojej wątroby komuś, kto potrzebuje przeszczepu. Wątroba dawcy odrosnie! Mimo, że ten rodzaj przeszczepu od żywego dawcy jest możliwy, nie ma wystarczającej liczby dawców, aby poradzić sobie z dużą liczbą osób, które wymagają przeszczepów wątroby. Obecnie w USA prawie 15 000 osób potrzebuje nowych wątroby .

ponadto naukowcy pracują nad zaprojektowaniem urządzeń, które pomogą pacjentom z pewnymi problemami z wątrobą., Urządzenia te mogą tymczasowo pomóc pacjentom w oczekiwaniu na przeszczep, podobnie jak urządzenia do dializy, które są używane do pomocy pacjentom z niewydolnością nerek . Inżynieria tkankowa jest gałęzią nauki, która może również pomóc pacjentom, którzy czekają na przeszczep. Inżynieria tkankowa wykorzystuje specjalne metody i materiały, aby spróbować hodować wątroby w laboratorium. W przypadku braku dawców, te laboratoryjne wątroby wyhodowane mogą być przeszczepione do pacjentów w celu poprawy lub zastąpienia uszkodzonych tkanek wątroby.,

ogromną część wiedzy o zachowaniu biologicznym komórek wątroby uzyskano badając zjawisko regeneracji wątroby. Biorąc pod uwagę tę wiedzę oraz fakt, że dawców wątroby jest mało, inną strategią inżynierii tkankowej jest „recykling” całej wątroby lub małej części. Wątroba martwego dawcy może być użyta, ale wszystkie oryginalne komórki są usuwane poprzez przepuszczanie specjalnego roztworu przez naczynia wątroby, aż będzie wyglądać całkowicie przezroczyście (ryc. 3)., Proces ten nazywa się dekellularyzacji, i odbywa się, ponieważ trójwymiarowej struktury lub matrycy, która obsługuje składniki komórkowe wątroby jest dobrze utrzymane. Obserwuj na zdjęciu dobrze zachowane naczynia krwionośne matrycy wątroby. W ten sposób czysta wątroba może otrzymywać nowe komórki wątroby od zdrowych ludzi lub zwierząt, a następnie zostać przeszczepiona . Proces ten został przeprowadzony z powodzeniem u kilku gatunków ssaków, ale jest to trudne. Czyszczenie wątroby szczura może potrwać 48 godzin, a czyszczenie całej ludzkiej wątroby może potrwać do 6 tygodni!, Jednak problemem do rozwiązania po dekellularyzacji jest uzyskanie wystarczającej ilości zdrowych komórek wątroby, aby uzupełnić czystą wątrobę. Obecnie alternatywą badaną jest produkcja komórek wątroby z komórek macierzystych znajdujących się w wątrobie lub poza nią. Ale to już inna historia.

podsumowanie

celem napisania tego artykułu było poinformowanie młodych ludzi o tym, jak działa wątroba w organizmie i opisanie jej niesamowitej zdolności reagowania na różne urazy. Kolejnym celem było dostarczenie wiedzy na temat badań naukowych ukierunkowanych na poprawę jakości życia osób z ciężkimi chorobami wątroby. Dzięki tym informacjom mam nadzieję, że rozumiesz kluczową rolę, jaką odgrywa twoja wątroba w zdrowiu twojego ciała i znaczenie dbania o wątrobę przez całe życie.,

Słowniczek

Detoksykacja: przetwarzanie substancji toksycznych w celu ich usunięcia z organizmu.

drzewo żółciowe: zestaw naczyń, w których żółć przemieszcza się z wątroby do pęcherzyka żółciowego.

Quiescent: etap, w którym komórki nie dzielą się.

rozrost Kompensacyjny: proces, w którym wątroba po uszkodzeniu, przywrócić jej rozmiar zwiększając liczbę komórek wątroby.

Dekellularyzacja: proces wykonywany w celu usunięcia komórek tkanki / narządu w celu zachowania matrycy, która może być ponownie wypełniona zdrowymi komórkami.,

Oświadczenie o konflikcie interesów

autor oświadcza, że badanie zostało przeprowadzone w przypadku braku jakichkolwiek relacji handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

podziękowania

autor chciałby podziękować dr Alejandro Soto-Gutierrez, który pracuje na Uniwersytecie w Pittsburghu, PA, USA, za udostępnienie zdjęcia dekellularyzowanej wątroby, oraz Panu Patrickowi Weillowi, który asystował przy edycji w języku angielskim.

Regeneracja wątroby a bezpośredni rozrost. FASEB J. 10:1118-28.