Многопрофильная группа исследователей из Института механобиологии Сингапура (MBI) при Национальном университете Сингапура (NUS), Института биоинженерии и нанотехнологий (IBN) A * STAR и BioSyM, Альянс Сингапур-Массачусетский технологический институт по исследованиям и исследованиям. Технологии описали механические принципы, принятые клетками печени при удалении избытка желчи во время обструктивного холестаза. Это исследование было опубликовано в Интернете в Журнале гепатологии ранее в этом году.
В исследовательскую группу входят руководитель группы профессор Ханри Ю, ведущий исследователь в MBI и IBN; Г-н Капиш Гупта, аспирант MBI и первый автор статьи; а также их коллеги-исследователи MBI – доцент Вирджил Вяснофф, доцент Лоу Бун Чуан и доцент Пакорн (Тони) Канчанавонг.
Обнаружен новый механизм реакции печени на закупорку желчных протоков
Атрезия желчевыводящих путей – это редкое опасное для жизни заболевание печени, поражающее детей грудного возраста, особенно детей азиатского и афроамериканского происхождения. Хотя причина заболевания остается неясной, первые симптомы обычно обнаруживаются в течение нескольких недель после рождения.
Печень, которую называют «химической фабрикой» нашего тела, выполняет более 500 биологических функций. Прежде всего, это синтез и хранение основных биохимических веществ, а также устранение или нейтрализация вредных токсинов из крови.
Одна из важнейших функций печени – производство желчи, которая отвечает за детоксикационный эффект органа. Желчь проходит через сеть трубок, известную как желчные пути, в тонкий кишечник. Во время прохождения желчь переваривает жиры и поглощает незаменимые жирные кислоты. Это также способствует удалению отходов с фекалиями.
У младенцев, страдающих атрезией желчевыводящих путей, желчь накапливается в желчных протоках. Это означает, что функция печени в конечном итоге нарушена, и без хирургического вмешательства произойдет долгосрочное повреждение печени или цирроз.
На сегодняшний день нет доступных лекарств для лечения атрезии желчных путей. Однако появилась новая надежда на то, что это может однажды измениться, поскольку недавние результаты исследований, проведенных в MBI, показали, что клетки печени уже обладают способностью выводить избыток желчи из трубок, расположенных внутри печени, по которым желчь поступает в желчные протоки.
Как клетки печени выводят желчь из закупоренных протоков
Ключом к способности печени выводить избыток желчи является тот факт, что “ трубки ”, по которым желчь попадает в желчные пути, являются не просто набором неактивных трубок, а фактически полыми пространствами между живыми клетками. Стенки трубок по существу являются внешними поверхностями ячеек.
Чтобы изучить, как печень реагирует на накопление желчи, исследовательская группа использовала систему искусственного культивирования, которая позволяла легко манипулировать культивируемыми клетками печени. Затем они использовали высокотехнологичные методы визуализации, чтобы визуализировать динамику трубок, которые развиваются в этой культуральной системе.
Команда стремилась изучить реакцию клеток, выстилающих заблокированный желчный проток, путем искусственной закупорки желчных путей и наблюдения за происходящим. Они обнаружили, что по мере того, как желчь скапливалась за закупоркой, трубка начала набухать или выпирать, и это оказывало давление на клетки, составляющие стенку трубки.
Ключ к удалению лишней желчи лежит во внутреннем строении самой клетки. Непосредственно рядом с клеточной мембраной находится сеть белковых кабелей или нитей, известная как актиновая кора. Эта структура служит для укрепления ячейки и помогает ей сохранять свою форму и целостность даже при приложении внешних сил к поверхности ячейки – внешних сил, таких как повышенное давление из-за скопления жидкости. Обычно актиновая кора способна противодействовать силам, приложенным к ней, и даже когда происходит некоторое повреждение сети, она быстро фиксируется белками, которые могут повторно собирать актиновые филаменты.
Однако, когда давление становится слишком большим, актиновая кора разрывается и не восстанавливается. Хотя желчь не может просто пройти через мембрану, как обнаружили исследователи, она может проталкивать мембрану в клетку через щель в разорванной актиновой коре. Когда это происходит, внутри клетки образуется пузырьковидный пузырь, и именно внутри этого пузырька желчь входит и проходит через клетку. Желчь, по сути, упакована внутри этих пузырьков для транспортировки через клетку и вдали от места, где она скопилась.
Хотя печень не перестает вырабатывать желчь даже при закупорке желчных протоков, теперь очевидно, что печень имеет процесс, который позаботится о себе, когда потенциально опасное количество желчи накапливается внутри закупоренного протока.
Есть надежда, что однажды этот механизм может быть терапевтически направлен на улучшение прогноза для младенцев с атрезией желчных путей. Как показали исследователи, скорость образования пузырьков и, следовательно, поглощение избытка желчи клетками печени действительно можно регулировать с помощью лекарств, по крайней мере, в условиях культивирования клеток. Повышение эффективности этого естественного механизма, например, за счет увеличения скорости образования пузырьков, действительно может способствовать выведению желчи из закупоренного протока, чтобы избежать долговременного повреждения печени и повысить эффективность хирургического вмешательства.