Гарбузенко Д.В.,
Попов
Г.К. Механизмы регуляции регенерации печени //
Рос. журн.
гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. – 2001.
- Т. XI, № 1. - С. 21-25. При
цитировании статьи ссылка на автора обязательна!
Регенерация
печени - это комплекс жёстко регулируемых физиологических процессов,
направленых на осуществление правильной пролиферации гепатоцитов и
непаренхиматозных клеток, а также восстановление нарушенной функции
органа после его повреждения. Факторы, продуцируемые печенью и
внепеченочными тканями, взаимодействуя между собой и со специфическими
рецепторами клеточных мембран, регулируют этот компенсаторный механизм.
Несмотря на большое количество публикаций, касающихся морфологических,
[пато]физиологических и биохимических аспектов регенерации печени, в
отечественной литературе данная информация отражена недостаточно. Общепризнанно,
что первое научное описание процесса регенерации печени
дали в 1931г. G.M.Higgins и R.M.Anderson [11]. С этого времени
накоплено большое количество данных, свидетельствующих о
сложном
механизме этого уникального феномена. Для его изучения
применяются
различные экспериментальные подходы, в основу которых положена оценка
регенерации печени после её химического повреждения, хирургической
частичной гепатэктомии (ЧГ) (in vivo), а также исследование
пролиферации гепатоцитов в первичной культуре в присутствии
факторов роста (in vitro). Считается,
что
при отсутствии стимуляции роста, гепатоциты в течение
жизни делятся один или два раза [14]. После удаления, либо повреждения
части печени запускается последовательный механизм, приводящий к
гиперплазии сохранившихся клеток, восстановлению стромы и гипертрофии
оставшейся части печени, который регулируется разнообразными
факторами. В экспериментах было показано, что биосинтез белков
нескольких функциональных классов, влючая факторы транскрипции, роста и
сигнал-передающие протеины, начинается уже через 5-6 часов после ЧГ
(фаза G1). Спустя 10-12 часов после операции
наблюдается
усиленный синтез ДНК (фаза S), достигая максимума примерно к 24 часам.
Через 7-10 дней после восстановления первоначальной массы печени
регенерация прекращалась. Аналогичный
процесс отмечен и в клинике после резекции печени. Однако
для достижения дооперационной массы органа необходимо от 1 до 6 мес,
что зависело от объёма резекции и тяжести сопутствующего заболевания
печени [53]. Следует отметить, что функциональная неоднородность печени
отражается и на её пролиферативной способности. Результаты исследований
показали, что репликация как гепатоцитов [14], так и непаренхиматозных
клеток (клетки Купфера, Геринга, фибробласты, овальные клетки) [38]
преобладает в перипортальной области. Объяснения
точного механизма, влияющего на начало и завершение
регенерации печени, до настоящего времени нет. Межклеточный контакт -
сильное ингибирующее условие для перехода клетки из G0 в G1 и из G1 в S
- фазы. Однако, очевидно, что его исчезновения после повреждения печени
недостаточно для инициации пролиферации клеток - необходима
дополнительная стимуляция другими факторами. Одной из первых была
теория о метаболической перегрузке, которой подвергается остаток печени
после ЧГ [24]. В настоящее время предполагают, что весь процесс
регенерации заключается во взаимодействии между клетками печени,
факторами роста, рядом гормонов и некоторыми другими биологически
активными веществами. Идея
о
специфических факторах роста была заложена почти полвека назад
H.Teir и K.Ravanti [48]. Их существование было доказано после
многочисленных экспериментов на крысах с моделью перекрёстного
кровообращениия in vivo и перфузией изолированной печени in situ [24].
Вместе с тем, длительное время идентификация этих веществ была
затруднена в связи с отсутствием соответствующих in vitro биопроб. Эта
проблема была решена с начала 70-х годов, когда стали выполняться
исследования по изучению пролиферации гепатоцитов в первичной культуре
в присутствии факторов роста. Причём функциональный и гормональный
ответ культивированных гепатоцитов был идентичен таковому in
vivo. В
1975 г.
LaBrecque D.R. и Pesch L.A. [22] впервые описали субстанцию,
стимулирующую регенерацию печени (HSS). Она продуцировалась цитозолем
активно растущей печени (печень новорожденных животных или после ЧГ),
который внутрибрюшинно вводился интактным крысам. HSS являлась
органоспецифичной (но не видоспецифичной) протеиновой фракцией, которая
стимулировала синтез ДНК в гепатоцитах in vivo и in vitro. В
настоящее
время выделено и идентифицировано более 10 факторов,
влияющих на пролиферацию клеток печени. Среди них наиболее изучены
гепатопоэтины (ГПТ), эпидермальный [EGF], трансформирующий [TGF],
тромбоцитарный [PDGF], инсулиноподобный [IGF] и гепатоцитарный факторы
роста [HGF]. EGF
- зто
полипептид, который продуцируется в основном в подчелюстных,
Бруннеровых железах и почках и секретируется эндокринным способом в
слюну, кишечный сок и мочу [27]. Лишь следы пептида обнаружены в крови,
где он предположительно образуется в тромбоцитах [41]. EGF является
потенциальным стимулятором пролиферации и дифферецировки многих типов
клеток, включая гепатоциты [27]. Он активизирует рост как изолированных
гепатоцитов в культуре [31], так и in vivo при введении его в брющную
полость экспериментальным животным [2]. N.Fausto
и
J.E.Mead [7] сообщили о роли трансформирующего
фактора
роста-( и (1 (TGF-( и TGF-(1) в контроле за регенерацией печени. TGF-(
- это низкомолекулярный полипептид, обладающий митогенной активностью
для различных типов клеток [5]. Первоначально он был выделен из
опухолевых клеток [49]. Дальнейшие исследования показали, что TGF-(
способен активизировать синтез ДНК в первичной культуре гепатоцитов
[7]. TGF-(1 - гомодимерный пептид, известный как сильный ингибитор
клеточной пролиферации, стимулированной EGF, TGF-( и HGF [45]. После ЧГ
у крыс тканевой уровень TGF-(1 прогрессивно увеличивался от начала
регенерации до её пика (24ч.). Спустя 72 часа его концентрация была
повышена в 4-8 раз и лишь к 96 часам достигала контрольного уровня. Эти
наблюдения навели на мысль, что TGF-(1 во время регенерации печени
выступает как антагонист факторам-стимуляторам [7]. В
1987 г. T.
Nakamura, et al. [33] описали фактор, содержащийся в
крысиных тромбоцитах (PDGF), который представлял собой термо- и
кислотоустойчивый протеин, способствующий росту культивированных
гепатоцитов [19]. Он не обладал стимулирующим эффектом на фибробласты,
а так же практически отсутствовал в человеческих тромбоцитах [13]. Инсулиноподобные
факторы роста 1 и 2 (IGF-1, 2) являются ярко
выраженными митогенами, играющими важную роль в росте и развитии
организма. В настоящее время наиболее изучен IGF-1 или соматомедин
[32]. Это - полипептид, продуцируемый, главным образом, печенью. После
ЧГ, вырабатываясь в гепатоцитах, IGF-1 оказывает паракринное влияние на
рецепторы непаренхиматозных клеток, способствуя их пролиферации [23]. В
сыворотке и других биологических жидкостях эта субстанция представлена
в комплексе с шестью IGF-связыващими протеинами (IGFBP-1-6),
которые способствуют доставке IGF-1 к клеткам-мишеням. Эти
белки
могут как ингибировать, так и стимулировать влияние
соматомедина
на клетки. Повышение уровня IGF/IGFBP-комплекса отмечено во время
развития плода и в первые часы после резекции печени [8]. Вместе с тем
он был снижен у больных с терминальной стадией цирроза печени [43]. G.K.
Mihalopoulos et al. [29] обнаружили в сыворотке во время
регенерации печени две субстанции, которые стимулировали синтез ДНК в
первичной культуре гепатоцитов. Они были описаны как гепатопоэтины А и
Б (ГПТ А и ГПТ Б). ГПТ А- это протеин, очень схожий по структуре и
молекулярному весу с веществом, выделенным E.Gohda et al. [9] из плазмы
больного с острой печёночной недостаточностью и определённым как HGF, а
также с PDGF, о котором говорилось выше. Полной информации о ГПТ Б
получено не было. Предполагают, что это, вероятнее всего, гликолипид.
Исследования показали, что в течение первых 24-48 часов после ЧГ
уровень ГПТ увеличивается, однако, авторы не считают их ответственными
за раннюю стадии пролиферации гепатоцитов [29]. HGF
- наиболее
мощный стимулятор регенерации печени [30]. Это протеин,
первоначально выделенный из сыворотки крыс после ЧГ [29], в последующем
- из сыворотки [50], плазмы [9] больных с острой печёночной
недостаточностью, асцитической жидкости пациентов с циррозом печени
[44]. Кроме того, этот фактор был обнаружен в печени, поджелудочной,
щитовидной, вилочковой железах, головном мозгу, лёгких, почках [52], а
также желудке [46], тонком кишечнике [16], плаценте [17]. Продуцируемый
в печени клетками Ито [42] и Купфера [35], он оказывает
аутокринное, паракринное и эндокринное действие. Результаты
исследований показали, что HGF способен стимулировать синтез ДНК в
первичной культуре гепатоцитов [12], а также модулировать регенерацию
печени после её резекции [15], при токсикоиндуцированном некрозе печени
[6], фулминантной печёночной недостаточности [21]. После
повреждения печени уровень его в циркулирующей крови
повышается
ещё до начала синтеза ДНК в печени [25; 34]. Это может быть связано как
с активацией клеток Купфера и стимулирующим влиянием цитокинов на
синусоидальные клетки [18], так и с выделением HGF другими
тканями и уменьшением его первичного клиренса из системной циркуляции
крови [26]. Цитокины,
такие
как интерлейкин-1 (ИЛ-1), интерлейкин-6 (ИЛ-6),
туморнекротизирующий фактор (TNF-(), а также простагландины,
образующиеся в клетках Купфера, способны воздействовать на клетки
печени в острую фазу ответа на повреждение [1] и играют существенную
роль в их пролиферации и дифференцировке [8]. Экспериментально
установлено, что в первые часы после ЧГ продукция цитокинов
клетками Купфера повышается [47], и под их влиянием на поверхности
гепатоцитов, эндотелиальных клеток синусоидов и купферовских клеток
происходит адгезия нейтрофилов. Эти межклеточные адгезионные молекулы
(англ.- intercellular adhesion molecule), как и клетки Купфера,
способны выделять цитокины, активируя синусоидальные клетки. По мнению
ряда авторов, данный механизм может служить пусковым толчком к
регенерации печени [40]. Параллельно
с
этим процессом клетки Купфера усиленно вырабатывают
простагландины [6], которые регулируют образование цитокинов [39]. Это
важно отметить, т.к. увеличение продукции последних необходимо лишь на
короткий период, чтобы инициировать рост клеток. Бесконтрольность
процесса приведёт к стадии продолжительного острофазового
ответа
со стимуляцией выработки амилоидных пептидов, угнетению синтеза белка
гепатоцитами, ингибированию глюконеогенеза, нарушению митохондриального
дыхания и индукции гепатоцеллюлярного апоптоза. Увеличение продукции
простагландина Е
2
(ПГЕ2)
в первые
часы
регенерации печени
связано со
стимулирующим влиянием HGF на клетки Купфера [36]. Помимо подавления
активности цитокинов, это является мощным митогенным стимулом для
пролиферации гепатоцитов [13]. Выработка ПГЕ2
остаётся
повышенной в течение всего процесса регенерации, а по мере достижения
печенью исходной массы она прекращается.
В
настоящее
время доказано, что отдельные гормоны, взаимодействуя с
факторами роста, способны влиять на митотическую активность клеток.
Исследования показали, что соматостатин ингибирует [20], а норадреналин
усиливает [25] раннюю фазу пролиферации клеток печени после ЧГ,
стимулированную HGF и EGF. При активном участии инсулина [28]
соматотропин модулирует синтез IGF-1, увеличивает концентрацию IGFBP-3
и уменьшает уровень IGFBP-1, 2 в сыворотке [37]. Предполагается
аналогичное влияние эстрадиола на продукцию этого фактора роста [51].
Анализируя
данные литературы, актуальность проблемы регенерации печени
становится очевидной. Восстановление печени после различных
повреждений, вопросы канцерогенеза и другие разделы клинической
гепатологии требуют углублённого изучения этого [пато]физиологического
процесса. Благодаря достижениям молекулярной биологии, физиологии,
иммуногистохимии был исследован ход клеточной пролиферации, описаны
факторы роста, показана роль цитокинов и других биологически активных
веществ во время регенерации печени. Вместе с тем, существует ряд
проблем, далёких от своего решения. Одна из основных -
механизм
запускающий, поддерживающий и завершающий пролиферацию клеток.
Многочисленные биологические субстанции, оказывая эндокринное,
паракринное и/или аутокринное влияние, являются лишь звеньями в цепи
сложного процесса регенерации печени. Предлагаемые гипотезы требуют
дальнейших исследований и своего практического обоснования.
