Регенерация на черен дроб

Черният дроб е единственият висцерален орган, който притежава забележителната способност да регенерира. Черният дроб може да се регенерира след или хирургично отстраняване или след химическо нараняване. Известно е, че най-малко 25% от първоначалната маса черния дроб може да регенерира обратно към пълния си размер. Методът на регенерация на черен дроб при бозайници е компенсаторен растеж, защото само масата на черния дроб се заменя, не формата.

Чернодробната регенерация включва репликация на чернодробните клетки, предимно хепатоцитите, последвани от други клетки, такива като жлъчни епителни клетки и синусоидални ендотелни клетки. След като клетъчната пролиферация е завършена, наскоро разделени клетки претърпяват преструктуриране, ангиогенеза и реформиране на извънклетъчния матрикс, за да завърши процеса на регенерация. Интересното е, че в повечето случаи, чернодробната функция е само частично засегната по време на чернодробна регенерация.

Два основни типа модели се използват за изучаване на чернодробна регенерация включително хирургично отстраняване, като частична хепатектомия, и химически индуцирано увреждане на черния дроб. Има се впредвид, че механизмите и кинетиката на чернодробна регенерация в тези два модела са различни.

Чернодробната регенерация е силно контролиран процес, регулиран от сложна система от сигнали. Няколко сигнални пътища са известни да стимулират регенерация на черен дроб, включително цитокини, растежни фактори, хормони и ядрени рецептори.

Възможността на черния дроб да регенерира е в центъра на чернодробната хомеостаза. Тъй като черният дроб е основното място на лекарствена детоксикация, той е изложен на действието на различни вещества, които могат потенциално да индуцират клетъчна смърт и наранявания. Черният дроб може да регенерира увредена тъкан бързо, като по този начин предотвратява собствената си недостатъчност.

За разлика от други регенериращи тъкани (костен мозък, кожа), чернодробната регенерация не зависи от една малка група от прогениторни или стволови клетки. Регенерация на черния дроб след парциална хепатектомия се извършва от разпространението на всички съществуващи аспекти на клетъчни популации, съставящи непокътнатия орган. Те включват хепатоцити (основните функционални клетки на органа), жлъчни епителни клетки, ендотелни клетки, Купферови клетки (макрофаги в чернодробните синусоиди). Всички тези клетки се размножават, за да възстановят изгубената чернодробна тъкан. Хепатоцитите са първите, които се размножават. Множество фактори влияят на продължителността на интервала между парциалната хепатектомия и синтеза на ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) в хепатоцитите. Този интервал е обикновено 10 до 12 часа. Първият пик на ДНК синтеза в хепатоцитите настъпва около 24-я часа, с по-малък пик между 36-я и 48-я час.

Чернодробният паренхим е организиран в единици, наречени чернодробни делчета, които са изградени около портални триади и централна вена. Хепатоцитната пролиферация започва в областта на лобулите около порталните триади и след това продължава към перицентралните области от 36-я до 48-я часа. Останалите клетки на черния дроб влизат в синтеза на ДНК около 24 часа след хепатоцитите, с пик на ДНК-синтеза на 48-я часа или по-късно. Кинетиката на клетъчна пролиферация и растежните фактори, продуцирани от пролифериращи хепатоцити, показват, че хепатоцитите предоставят митогенни стимули, което води до пролиферация на други клетки. След 2 до 3 дни, през които всички клетъчни елементи на черния дроб пролиферират, чернодробна хистология в ден 3 до 4 се характеризира с малки хепатоцити около капилярите. В крайна сметка, малките хепатоцити стават пренаредени в типични хепатоцити при зрял черен дроб. От 7-мия ден на регенерация чернодробната хистология се състои от дялове по-големи по размер от тези преди регенерация. Не е ясно дали има нетно увеличение на броя на дяловете или съществуващите лобули, просто стават по- големи по размер, но данните показват, че се срещат и двете явления.

След фазата на чернодробен растеж и преструктуриране, чернодробната регенерация в крайна сметка спира. ДНК-синтеза е вече завършена след 72-я час. Много повече проучвания са фокусирани върху започването на регенерация на черен дроб в сравнение с неговото прекратяване. Повечето изследвания са фокусирани върху TGF-β1, известен инхибитор на пролиферация в хепатоцитни култури. TGF-β1 също е свързан със синтезата на чернодробен биоматрикс в нормални и заболели чернодробни клетки. Имунореактивен TGF-β1 изчезва от перипорталните до перицентралните региони на лобулите. Постепенното загубата на TGF-β1 е последвано от вълна на хепатоцити в митоза, което предполага, че TGF-β1 на отстраняване от околната среда на хепатоцити се изисква за нормална приключването на клетъчния цикъл. В черния дроб, TGF-β1 и РНК се увеличава в рамките на 3 до 4 часа след парциална хепатектомия. Тъй като ДНК синтеза в хепатоцитите евентуално спре по това време, е разумно да се постулира, че това може да се медиира чрез паракринен инхибиторен ефект на TGF-β1-acylt.

Въпреки че чернодробната регенерация е изследвана подробно, много важни основни механизми остават неопределени като механизмите на клетъчна хипертрофия, клетъчното делене, ядрено делене, плоидни промени и контрол на размера на органа.