6 Minutės
Alkoholis palieka kepenis įstrigusias tarp pažeidimo ir taisymo
Tyrėjai atrado, kodėl alkoholis gali palikti ilgalaikius randus kepenyse net ir nutraukus gėrimą. University of Illinois Urbana-Champaign tyrėjų grupė kartu su Duke University ir Chan Zuckerberg Biohub Chicago komandomis praneša, kad intensyvi alkoholio ekspozicija gali įstriginti kepenų ląsteles tarpinėje, neveiklioje būsenoje, kuri trukdo įprastai regeneracijai. Ši disfunkcija atsiranda dėl uždegimo sukeltų klaidų RNR splicinge, kurios nutildo pagrindinį splicingo reguliatorių ir blokuoja ląstelių taisymo bei brendimo ciklą.
Alkoholinė kepenų liga yra didelė pasaulinė sveikatos problema, kasmet nusinešanti maždaug 3 milijonus gyvybių dėl ligų, tokių kaip alkoholinis hepatitas ir cirozė. Kepenys paprastai atsinaujina trumpam perduodamos brandžias hepatocitus į proliferuojančius, embrioninius protėvius, padidinant ląstelių kiekį ir vėliau grąžinant jas į brandžią būseną. Sunkiuose alkoholio sukeltuose susirgimuose ši perprogramavimo fazė prasideda, bet nebaigiama: ląstelės lieka nei pilnai funkcionuojančios, nei tikrai regeneruojančios, susidarant užstrigusių ląstelių populiacijai, kuri gali pagreitinti organo nepakankamumą.
Molekulinis mechanizmas: uždegimas, klaidingas splicingas ir ESRP2
Norėdami suprasti, kodėl regeneracija žlunga, tyrėjai analizavo žmonių kepenų mėginius iš Johns Hopkins Hospital, surinktus iniciatyvos, remiamos National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism. Vietoj to, kad tik lygintų bendrą RNR ar baltymų kiekius, mokslininkai panaudojo gilų RNR sekoskaitą ir kompiuterinę analizę, kad ištirtų RNR splicingą — tikslią procesą, kuris sujungia informacinės RNR (mRNR) segmentus į naudojamas instrukcijas baltymų sintezei.
Rezultatai parodė plačią klaidingą splicingą tūkstančiuose genų alkoholio pažeistose kepenyse. Daugelis paveiktų mRNR kodavo baltymus, reikalingus ląstelių lokalizacijai ir branduolio funkcijoms. Nors bendri RNR ir baltymų kiekiai kartais atrodė nepakitę, klaidingas splicingas pakeitė sekas, kurios įprastai nukreipia baltymus į teisingas ląstelių dalis. Dėl to svarbūs baltymai liko netinkamoje citoplazmos vietoje vietoj to, kad pasiektų branduolį, kur atlieka regeneracijai esmines funkcijas.
Centrinis atradimas buvo ESRP2 trūkumas — RNR rišantis baltymas, padedantis užtikrinti teisingą splicingą daugeliui kepenų genų. Alkoholinės ligos atvejais ESRP2 lygiai buvo slopinami. Pelės modeliai, inžinerizuoti be ESRP2, vystė kepenų pažeidimus ir regeneracijos sutrikimus, panašius į žmogaus alkoholinį hepatitą, patvirtindami, kad ESRP2 praradimas tiesiogiai prisideda prie užstrigusių ląstelių būsenos.
Kaip uždegimas nutildo ESRP2
Tolimesni eksperimentai parodė, kodėl ESRP2 lygis mažėja. Kepenis palaikančios ląstelės ir į jas infiltruojančios imuninės ląstelės, reaguodamos į alkoholio sukeltus pažeidimus, išskiria uždegiminius citokinus ir augimo faktorius. Šie signalai sumažina ESRP2 gamybą ir sutrikdo jo splicingo veiklą, sukeldami plataus masto klaidingą splicingą. Kultūroje auginamose kepenų ląstelėse blokuojant receptorių pagrindiniam uždegiminiam veiksniui, ESRP2 lygis atsistatė ir splicingas normalizavosi, kas rodo, kad šios uždegiminės signalo grandinės nutraukimas gali atkurti produktyvią regeneraciją.
Eksperimentinis metodas ir patvirtinimas
Tyrimas sujungė žmonių audinių analizę, genetinius pelių modelius, ląstelių kultūros eksperimentus ir giliojo RNR sekoskaitą. Tyrėjai palygino sveikas kepenis su mėginiais iš pacientų, sergančių alkoholine hepatitu ar ciroze, tada žemėlapiavo splicingo pokyčius ir baltymų lokalizacijos pasikeitimus. Bendrai pirmieji autoriai Ullas Chembazhi ir Sushant Bangru apibūdino užstrigusias ląsteles kaip kvazi-protėvius: jos nėra nei suaugusios, funkcionuojančios hepatocitai, nei pilnai proliferuojantys pirmtakai.
Norėdami patikrinti priežastinį ryšį, tyrėjai panaudojo peles be Esrp2 geno ir pastebėjo silpną regeneraciją bei progresavimą iki kepenų nepakankamumo streso sąlygomis, atspindintį žmogaus ligos fenotipą. Papildomi ląstelių kultūros tyrimai gydė pažeistas kepenų ląsteles specifinių uždegiminių signalų inhibitorių pagalba; kai buvo užblokuoti tam tikri receptoriai, ESRP2 ekspresija atsinaujino ir normalus splicingas grįžo, leidžiant ląstelėms pereiti iš užstrigusios būsenos.
Pasekmės diagnostikai ir terapijai
Šie atradimai nurodo naujas terapines kryptis, neapsiribojant transplantacija. Jei uždegiminis signalizavimas skatina klaidingą splicingą ir regeneracijos nevykimą, taikytinos priešuždegiminės arba splicingo atkūrimo gydymo strategijos galėtų padėti pažeistoms kepenims atsistatyti. Patys klaidingai išsplicinti RNR fragmentai taip pat gali tarnauti diagnostiniais žymenimis, leidžiančiais identifikuoti pacientus, kurių kepenys įstrigę neproduktyvioje tarpinėje būsenoje ir kurie gali gauti naudą iš ankstyvos intervencijos.
Tyrimas paskelbtas žurnale Nature Communications ir atspindi daugiainstitucinį pastangų suderinimą — pereiti nuo aprašomosios patologijos prie mechanizmo pagrįstų taikinių. Bendra vadovė Auinash Kalsotra pažymėjo, kad supratimas, kodėl kepenys žlunga, suteikia pagrindą intervencijoms — potencialiai leidžiant gydymus, kurie atkurtų regeneracinį pajėgumą pacientams, nutraukusiems gėrimą, bet toliau progresuojantiems link kepenų nepakankamumo.
Ateities perspektyvos ir susijusios technologijos
Pretenduojamos translacinės strategijos apima mažos molekulės inhibitorius, kurie blokuoja uždegiminius receptorius, slopinančius ESRP2, biologinius preparatus, neutralizuojančius specifinius citokinus, arba RNR orientuotas terapijas, taisančias klaidingą splicingą. Pažanga vienaląstelių sekoskaitoje, erdvės transkriptomikoje ir aukštapralaidiniuose splicingo testuose pagreitins kritiškiausių klaidingų splicingų ir signalus generuojančių ląstelių identifikavimą. Genų redagavimo arba RNR modifikuojančios oligonukleotidai vieną dieną galėtų būti naudojami teisingoms splicingo sekai atkurti paveiktuose hepatocituose.
Klinikinė transformacija reikalauja kruopštaus saugumo ir laiko nustatymo tyrimo. Kadangi uždegimas atlieka apsaugines funkcijas infekcijų ir audinių remonto metu, reikės selektyvios moduliacijos, kad būtų išvengta nenoro imuninės slopinimo. Nepaisant to, atrasta signalinė grandinė siūlo konkretų molekulinį taikinių rinkinį, kur intervencijos galėtų nukreipti užstrigusias ląsteles atgal link normalaus regeneravimo, o ne negrįžtamo nepakankamumo.
Ekspertų nuomonė
Dr. Mira Patel, hepatologė ir klinikinė tyrėja, nedalyvavusi tyrime, komentuoja: 'Šis darbas paaiškina ilgalaikį klinikinį galvosūkį — kodėl pacientai gali mesti gerti, bet toliau blogėti. Mechanistinis ryšys tarp uždegimo ir RNR splicingo atveria realią galimybę veikti. Artimoje ateityje reikėtų ištirti jau kitoms ligoms patvirtintus priešuždegiminius vaistus ir įvertinti jų poveikį splicingo žymenims prieš pereinant prie naujų terapijų.'
Išvados
Šis tyrimas atskleidžia, kad alkoholinė kepenų liga gali įstrigdyti hepatocitus tarpinėje, neveiklioje būsenoje, sukeldama uždegimo sąlygotą RNR klaidingą splicingą ir splicingo reguliatoriaus ESRP2 praradimą. Atradimas paaiškina nuolatinį kepenų regeneracijos nepakankamumą po alkoholio nutraukimo ir siūlo naujus diagnostinius žymenis bei terapinius taikinius. Blokuojant specifinius uždegiminius signalus ir atkuriant teisingą splicingą, gali būti įmanoma atgaivinti kepenų natūralų regeneracinį mechanizmą ir sumažinti transplantacijų poreikį. Tolimesni darbai su pažangiais molekuliniais įrankiais ir kruopščiu klinikiniu vertinimu bus būtini, kad šios įžvalgos virstų saugiais ir efektyviais gydymais.
Šaltinis: sciencedaily
Palikite komentarą