Twoja wątroba ma niecałe trzy lata

Wątroba jest niezbędnym organem, który dba o usuwanie toksyn z naszego organizmu. Ponieważ jest stale w kontakcie z substancjami toksycznymi, prawdopodobnie regularnie się zaraża. Aby obejść ten problem, wątroba ma wyjątkową wśród narządów zdolność do samoregeneracji po uszkodzeniu. Ponieważ znaczna część zdolności organizmu do samoleczenia i regeneracji zmniejsza się wraz z wiekiem, naukowcy zastanawiali się, czy zdolność wątroby do regeneracji również zmniejsza się wraz z wiekiem.

Zagadką pozostaje również natura regeneracji wątroby u ludzi. Modele zwierzęce dostarczyły sprzecznych odpowiedzi. Niektóre badania sugerują, że hepatocyty mogą być długowieczne, podczas gdy inne wykazały ciągłą zmianę. Było dla nas jasne, że jeśli chcemy wiedzieć, co dzieje się z ludźmi, musimy znaleźć sposób na bezpośrednią ocenę długości życia ludzkich komórek wątroby” – mówi dr Olaf Bergmann, kierownik grupy badawczej w Centrum Terapii Regeneracyjnej w Dreźnie ( CRTD) w Politechnice Drezdeńskiej.

Ludzka wątroba jest wciąż młodym organem

Multidyscyplinarny zespół biologów, fizyków, matematyków i lekarzy kierowany przez dr Bergmanna przeanalizował wątroby kilku osób zmarłych w wieku od 20 do 84 lat. Co zaskakujące, zespół wykazał, że komórki wątroby wszystkich ludzi były mniej więcej w tym samym wieku.

„Niezależnie od tego, czy masz 20, czy 84 lata, twoja wątroba utrzymuje się średnio niecałe trzy lata” – wyjaśnia dr Bergman. Wyniki pokazują, że dostosowanie masy wątroby do potrzeb organizmu jest ściśle regulowane przez ciągłą wymianę hepatocytów i proces ten zachodzi nawet u osób starszych. Ta ciągła wymiana hepatocytów jest ważna dla różnych aspektów regeneracji wątroby i powstawania raka.

Komórki wątroby z większą ilością DNA regenerują się mniej

Jednak nie wszystkie komórki w naszej wątrobie są młode. Niewielka część komórek może żyć do 10 lat, zanim zdołają się odnowić. Ta subpopulacja hepatocytów zawiera więcej DNA niż typowe komórki. Większość naszych komórek ma dwa zestawy chromosomów, ale niektóre komórki z wiekiem gromadzą więcej DNA. Ostatecznie komórki te mogą zawierać cztery, osiem, a nawet więcej zestawów chromosomów” – wyjaśnia dr Bergman.

Porównując typowe hepatocyty z komórkami bogatszymi w DNA, stwierdziliśmy znaczne różnice w ich regeneracji. Typowe komórki regenerują się mniej więcej raz w roku, podczas gdy komórki bogatsze w DNA mogą pozostawać w wątrobie nawet przez dekadę” – mówi dr Bergmann.Ponieważ frakcja ta rośnie stopniowo wraz z wiekiem, może to być mechanizm. Chronią nas przed nagromadzenie szkodliwych mutacji. Musimy wiedzieć, czy podobne mechanizmy występują w przewlekłej chorobie wątroby, która w niektórych przypadkach może przerodzić się w raka.

Lekcje z upadku nuklearnego

Określenie wieku biologicznego komórek ludzkich jest ogromnym wyzwaniem technicznym, ponieważ metod powszechnie stosowanych w modelach zwierzęcych nie można zastosować na ludziach.

Grupa dr Bergmanna specjalizuje się w retrospektywnym datowaniu radiowęglowym i wykorzystuje tę technikę do oceny biologicznego wieku tkanki ludzkiej. Węgiel to wszechobecny pierwiastek chemiczny, który stanowi kręgosłup życia na Ziemi. Radiowęgiel jest jednym z różnych rodzajów węgla. Pojawia się naturalnie w atmosferze. Rośliny włączają go w procesie fotosyntezy, w taki sam sposób jak typowy węgiel, i przekazują go zwierzętom i ludziom. Węgiel radioaktywny jest słabo radioaktywny i niestabilny. Właściwości te wykorzystuje się w archeologii do określania wieku starożytnych okazów.

„Archeolodzy od wielu lat z powodzeniem stosują rozkład radiowęglowy do oceny wieku okazów, na przykład datowanie Całunu Turyńskiego” – mówi dr Bergman. „Rozpad radioaktywny radiowęgla jest bardzo powolny. Zapewnia wystarczającą rozdzielczość dla archeologów, ale nie jest przydatny w określaniu wieku komórek ludzkich. Jednak nadal możemy czerpać korzyści z radiowęgla w naszych badaniach.”

Naziemne próby jądrowe przeprowadzone w latach 50. XX wieku wprowadziły do ​​atmosfery, roślin i zwierząt ogromne ilości radioaktywnego węgla. W rezultacie komórki, które powstały w tym okresie, zawierają w swoim DNA większe ilości węgla radioaktywnego.

Po oficjalnym zakazie naziemnych testów jądrowych w 1963 r., ilość radiowęgla w atmosferze zaczęła spadać, podobnie jak ilość radiowęgla wbudowanego w DNA zwierzęcia. Wartości radiowęgla atmosferycznego i komórkowego bardzo dobrze ze sobą korespondują.

„Chociaż są to niewielkie i nieszkodliwe ilości, możemy je wykryć i zmierzyć w próbkach tkanek. Porównując wartości z atmosferycznymi poziomami radiowęgla, możemy retrospektywnie określić wiek komórek” – wyjaśnia dr Bergman.

Niezrównane spostrzeżenia prosto ze źródła

Grupa Bergmanna bada również mechanizmy, które napędzają regenerację innych tkanek, które uważa się za ustalone, takich jak mózg czy serce. Zespół wcześniej wykorzystał swoje doświadczenia z retrospektywnym datowaniem radiowęglowym, aby wykazać, że tworzenie nowych komórek mózgu i serca nie ogranicza się do czasu przed urodzeniem, ale trwa przez całe życie. Obecnie grupa bada, czy możliwe jest wytwarzanie nowych ludzkich komórek mięśnia sercowego u osób z przewlekłą chorobą serca.

Bergman podsumowuje: „Nasze badania pokazują, że badanie regeneracji komórek bezpośrednio u ludzi jest technicznie bardzo trudne, ale może dostarczyć niezrównanego wglądu w podstawowe komórkowe i molekularne mechanizmy regeneracji narządów człowieka”.

oryginalny post
Paula Henke, Fabian Rost, Julian Ruud, Ballina Truss, Irina Simonova, Eniki Lazar, Joshua Vidima, Thilo Welch, Kanar Elkas, Mahran Salihpour, Andrea Zimmermann, Daniel Seehofer, Goran Bosnert, Georg Dam, Henrik Druid, Lutz Brugge: Hepatocyty diploidalne napędzają fizjologiczną regenerację wątroby u dorosłych. systemy komórkowe (maj 2022)
koniec końców: http://doi.org/10.1016/j.cels.2022.05.001

O Centrum Terapii Regeneracyjnych w Dreźnie (CRTD)
Centrum Terapii Regeneracyjnej w Dreźnie (CRTD) przy TU Dresden jest domem akademickim dla naukowców z ponad 30 krajów. Ich misją jest odkrywanie zasad regeneracji komórek i tkanek oraz wykorzystywanie ich do identyfikowania, leczenia i odwracania chorób. CRTD łączy stanowisko z kliniką, naukowcami i klinicystami, aby połączyć wiedzę specjalistyczną w zakresie komórek macierzystych, biologii rozwoju, edycji genów i regeneracji w celu innowacyjnych metod leczenia chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, chorób krwi, takich jak białaczka, oraz chorób metabolicznych, takich jak cukrzyca, choroby siatkówki i ortopedyczne.
CRTD zostało założone w 2006 roku jako centrum badawcze Niemieckiej Fundacji Badawczej (DFG) i było finansowane do 2018 roku jako Centrum Badawcze DFG oraz Grupa Doskonałości. Od 2019 CRTD jest finansowany przez TU Dresden i Wolne Państwo Saksonia.
CRTD jest jednym z trzech instytutów afiliowanych w Centralnym Centrum Naukowym ds. Bioinżynierii Molekularnej i Komórkowej (CMCB) Politechniki Drezdeńskiej.
Sieć: www.tu-dresden.de/cmcb/crtd
Sieć: http://www.tu-dresden.de/cmcb

Surowce:
Strona internetowa grupy dr Olaf Bergmann: https://tud.link/ad38
Zdjęcia w pełnej rozdzielczości: https://tud.link/gycm