6 Minuten
Alkoholis palieka kepenis užstrigusias tarp pažeidimo ir regeneracijos
Tyrėjai išsiaiškino, kodėl alkoholis gali palikti ilgalaikius randus kepenyse net ir nutraukus gėrimą. Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign mokslininkai kartu su Duke universiteto ir Chan Zuckerberg Biohub Chicago komandomis praneša, kad pernelyg didelė alkoholio ekspozicija gali įstrigdyti kepenų ląsteles tarpinėje, neveiklioje būsenoje, kuri trukdo normaliam atsinaujinimui. Ši disfunkcija kyla dėl uždegimo sukeltų RNA splicinimo klaidų, kurios nutildo svarbų splicinimo reguliatorių ir blokuoja įprastą ląstelių taisymo bei brendimo ciklą.
Alkoholio sukeltos kepenų ligos yra didelė pasaulinė sveikatos problema — jos kasmet sukelia maždaug 3 milijonus mirčių dėl būklių, tokių kaip alkoholinė hepatitas ir cirozė. Kepenys paprastai regeneruojasi trumpam perprogramuodamos subrendusios hepatocitus į proliferuojančius, embrioninius progenitorinius tipus, taip padidindamos ląstelių skaičių, o vėliau grąžindamos juos į subrendusią būseną. Sunkių alkoholio sukeltų ligų atveju ši perprogramavimo fazė prasideda, bet nesibaigia: ląstelės lieka nei visiškai funkcinės, nei tikrai regeneruojančios, todėl susiformuoja užstrigusių ląstelių populiacija, kuri gali pagreitinti organo nepakankamumą.
Molekulinis mechanizmas: uždegimas, neteisingas splicinimas ir ESRP2
Norėdami suprasti, kodėl regeneracija žlunga, mokslininkai analizavo žmonių kepenų mėginius iš Johns Hopkins ligoninės, surinktus iniciatyvos, kurią rėmė Nacionalinis alkoholio piktnaudžiavimo ir alkoholizmo institutas, metu. Vietoj to, kad būtų lyginami tik bendri RNR ar baltymų kiekiai, tyrėjai panaudojo gilų RNR sekvenavimą ir skaičiavimo analizę, kad išnagrinėtų RNR splicinimą — precizišką procesą, kuris surenka informacines RNR (mRNA) dalis į naudojamas instrukcijas baltymų sintezei.
Rezultatai parodė plačias klaidas splicinime tūkstančiuose genuose alkoholio pažeistose kepenyse. Dauguma paveiktų mRNA kodavo baltymus, reikalingus ląstelių lokalizacijai ir branduolio funkcijai. Nors bendri RNR ir baltymų kiekiai kartais atrodė nepakitę, neteisingas splicinimas pakeitė sekas, kurios įprastai nukreipia baltymus į teisingas ląstelės dalis. Dėl to svarbūs baltymai liko neteisingoje citoplazmos vietoje vietoje to, kad patektų į branduolį, kur jie atlieka regeneracijai būtiną funkciją.
Centrinis atradimas buvo ESRP2 stokos problema — RNR jungimosi baltymas, kuris padeda užtikrinti teisingą splicinimą daugeliui kepenų genų. Alkoholio sukeltose ligose ESRP2 kiekiai buvo nuslopinti. Pelėms, genetiškai neturinčioms ESRP2, išsivystė kepenų pažeidimas ir regeneracijos sutrikimas, panašus į žmogaus alkoholio sukeltą hepatitą, kas palaiko idėją, kad ESRP2 praradimas tiesiogiai prisideda prie užstrigusių ląstelių būsenos.
Kaip uždegimas nutildo ESRP2
Tolimesni eksperimentai parodė, kodėl ESRP2 tampa sumažėjęs. Kepenis palaikančios ląstelės ir įsiskverbiančios imuninės ląstelės, reaguodamos į alkoholio sukeltą žalą, išskiria uždegiminius citokinus ir augimo faktorius. Šie signalai sumažina ESRP2 gamybą ir silpnina jo splicinimo aktyvumą, sukeldami plačias splicinimo klaidas. In vitro kultūrose blokuojant receptorių svarbiam uždegiminiam faktoriui, ESRP2 lygis atsistatė ir splicinimo modeliai normalizavosi, kas rodo, kad pertraukus šį uždegiminį signalizavimą galima atkurti produktyvią regeneraciją.
Eksperimentinis požiūris ir patvirtinimas
Tyrimas sujungė žmonių audinių analizę, genetiškai modifikuotus pelių modelius, ląstelių kultūros eksperimentus ir gilų RNR sekvenavimą. Tyrėjai palygino sveikas kepenis su mėginiais iš pacientų, sergančių alkoholio sukeltu hepatitu arba ciroze, o po to žemėlapiavo splicinimo pokyčius ir baltymų lokalizacijos pasikeitimus. Bendrieji pirmieji autoriai Ullas Chembazhi ir Sushant Bangru apibūdino užstrigusias ląsteles kaip kvazi-progenitorines: nei suaugusios funkcionuojančios hepatocitai, nei pilnai proliferuojantys pirmtakai.
Norėdami patikrinti priežastingumą, mokslininkai naudojo peles be Esrp2 geno ir pastebėjo prastą regeneraciją bei progresavimą iki kepenų nepakankamumo esant stresui, atkurdami žmogaus ligos fenotipą. Papildomi ląstelių kultūros tyrimai gydė pažeistas kepenų ląsteles specifinių uždegiminių krypčių inhibitoriais; kai buvo užblokuoti tam tikri receptoriai, ESRP2 ekspresija atsistatė ir normalus splicinimas grįžo, leidžiant ląstelėms pereiti iš užstrigusios būsenos.
Reikšmė diagnostikai ir terapijai
Šie atradimai atveria naujus terapinius kelius, nepriklausomus nuo transplantacijos. Jei uždegiminis signalizavimas sukelia neteisingą splicinimą ir regeneracijos nepakankamumą, tai taikytini antiuždegiminiai arba splicinimą atstatantys gydymo metodai galėtų padėti pažeistoms kepenims atsistatyti. Neteisingai išsplicintos RNR taip pat gali tarnauti diagnostiniais ženklais, leidžiančiais identifikuoti pacientus, kurių kepenys užstrigę neproduktyvioje tarpinėje būsenoje ir kurie gali gauti naudos iš ankstyvos intervencijos.
Tyrimas publikuotas žurnale Nature Communications ir atspindi daugiainstitucinį pastangų rezultatus, siekiant pereiti nuo aprašomosios patologijos prie mechanizmų pagrindu veikiančių taikinių. Bendra vadovė Auinash Kalsotra pažymėjo, kad supratimas, kodėl kepenys žlunga, suteikia pagrindą intervencijoms — potencialiai leidžiant gydymams atkurti regeneracinį pajėgumą pacientams, nutraukusiems gėrimą, bet vis tiek progresuojantiems link kepenų nepakankamumo.
Ateities perspektyvos ir susijusios technologijos
Galimos taikomosios strategijos apima mažos molekulės inhibitorius, blokuojančius uždegiminius receptorius, slopinančius ESRP2, biologinius preparatus, neutralizuojančius specifinius citokinus, arba RNR nukreiptas terapijas, taisančias neteisingą splicinimą. Pažanga vienaląsčių sekvenavimo, erdvinės transkriptomikos ir didelio pralaidumo splicinimo tyrimų srityse paspartins kritiškai svarbių splicinimo pakeitimų ir signalus skleidžiančių ląstelių identifikavimą. Genų redagavimo arba RNR moduliuojančios oligonukleotidų technologijos galėtų ateityje būti naudojamos teisingam splicinimo modeliui atkurti paveiktuose hepatocituose.
Kliniškai taikymas reikalauja kruopštaus saugumo ir laikymo tyrimų. Kadangi uždegimas atlieka apsaugines funkcijas infekcijų ir audinių taisymo metu, bus būtina selektyvi moduliacija, kad būtų išvengta nepageidaujamo imunosupresijos. Nepaisant to, identifikuotas kelias siūlo sutelktą molekulinių taikinių rinkinį, kurių nukreipimas gali perkelti užstrigusias ląsteles atgal prie normalaus regeneravimo, o ne prie negrįžtamo nepakankamumo.
Eksperto įžvalga
Dr. Mira Patel, hepatologė ir klinikinė tyrėja, kuri nedalyvavo tyrime, komentuoja: 'Šis darbas paaiškina ilgai trunkančią klinikinę mįslę — kodėl pacientai gali nutraukti gėrimą, bet vis tiek blogėti. Uždegimo ir RNR splicinimo mechaninis ryšys atveria veiksmingą langą. Artimiausiu metu turėtume ištirti jau kitoms ligoms patvirtintus antiuždegiminius agentus ir įvertinti jų poveikį splicinimo žymekliams prieš pereinant prie naujų terapijų.'
Išvados
Šis tyrimas atskleidžia, kad alkoholio sukeltos kepenų ligos gali įstrigdyti hepatocitus tarpinėje, neveiklioje būsenoje, sukeldamos uždegimo nulemtą RNR neteisingą splicinimą ir splicinimo reguliatoriaus ESRP2 praradimą. Atradimas paaiškina pastovų kepenų regeneracijos trūkumą po alkoholio nutraukimo ir nurodo naujus diagnostinius žymenis bei terapinius taikinus. Blokuodami specifinius uždegiminius signalus ir atkurdami teisingą splicinimą, galime atgaivinti kepenų natūralų regeneracinį programą ir sumažinti transplantacijos poreikį. Tolesni darbai su patobulintais molekuliniais įrankiais ir kruopščiu klinikiniu vertinimu bus būtini, kad šias įžvalgas būtų galima saugiai ir veiksmingai pritaikyti gydymui.
Quelle: sciencedaily
Kommentar hinterlassen