Поиск Кабинет

Может ли поджелудочная железа быть источником развития гепатоцитов?

Гены & Клетки: Том VII, №3, 2012 год, стр.: 21-24

 

Авторы

Абдулхакова А.Р., Aбдулхаков С.Р., Титова М.А., Сайфуллина К.Н., Гумерова А.А., Киясов А.П.

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

В обзоре литературы рассматривается возможность дифференцировки гепатоцитов из клеток поджелудочной железы. В процессе эмбриогенеза печень и поджелудочная железа развиваются из одного зародышевого листка энтодермы, поэтому не исключается возможность наличия в этих органах региональной стволовой клетки с универсальными свойствами, из которой могут развиваться клетки как поджелудочной железы, так и печени. Для изучения возможности образования гепатоцитов в поджелудочной железе используются различные модели (воздействие стимуляторами пролиферации пероксисом, гиперэкспрессия фактора роста кератиноцитов в островках поджелудочной железы, модель «истощения-пресыщения медью» и др.). На сегодняшний день нет однозначного ответа, какие именно клетки поджелудочной железы являются источником гепатоцитов. Имеющиеся данные предполагают возможность образования гепатоцитов в поджелудочной железе из трех различных источников: ацинарных клеток, эндокриноцитов и клеток протоков.

Одним из актуальных направлений развития клеточной терапии в гепатологии является изучение возможности получения дифференцированных клеток печени, в частности, гепатоцитов, для последующей трансплантации. В связи с этим большой интерес представляет возможность образования гепатоцитов из способных к развитию и дифференцировке клеток-предшественниц.

На самых ранних этапах эмбриогенеза клетки плюрипотентны и способны к разнонаправленной дифференцировке. Окончательная дифференцировка ассоциируется с приобретением клетками специализированных свойств и функций, которые сохраняются на протяжении всей жизни организма, вероятно, путем постоянного взаимодействия между геномом и микроокружением, а также посредством клеточных взаимодействий [1]. Хотя в целом признается, что дифференцированное состояние постоянно и необратимо, известно, что специализированные клетки способны проходить фенотипические изменения под действием определенных стимулов и в определенных условиях окружающей среды. Такие изменения связаны, как правило, с различными морфологическими перестройками и отражают активацию генов, которые в норме в конкретном клеточном типе подавлены [2].

Термин «трансдифференцировка», который используется для описания преобразования одного типа дифференцированных клеток в другой, был впервые введен K. Selman и F. Kafatos (1974) для описания «переключения» экспрессии генов в процессе дифференцировки клеток, когда они наблюдали изменения состояния кутикул-продуцирующих клеток в соль-секретирующие клетки шелкопряда в ходе метаморфоза от личинки до взрослой особи [3]. T. Okada и G. Eguchi (1973) применили этот термин для описания «превращения» эпителиальных пигментных клеток в клетки хрусталика глаза в процессе регенерации, которое они убедительно подтвердили в условиях in vitro [4, 5]. Таким образом, трансдифференцировка рассматривается как необратимое превращение одного типа дифференцированных клеток в другой [6].

Ткани и органы, которые в ходе эмбриогенеза развиваются из одного зачатка, имеют схожие комбинации факторов транскрипции, определяющие их окончательную дифференцировку, и могут отличаться экспрессией одного или нескольких транскрипционных факторов [7, 8]. Предполагая, что стволовые клетки взрослых являются, по сути, такими же, как и оригинальные ранние клетки-предшественницы, изменения в состоянии такого гена и (или) генов могут привести к тому, что стволовые клетки будут дифференцироваться в клетки другого типа. Учитывая, что в процессе эмбрионального развития печень и поджелудочная железа развиваются из одного эмбрионального зачатка, а именно из кишечного эпителия, не исключается возможность наличия в этих органах региональной стволовой клетки с универсальными свойствами, из которой впоследствии могут дифференцироваться клетки как печени, так и поджелудочной железы.

Одна из первых экспериментальных работ, в которой была описана возможность трансдифференцировки клеток поджелудочной железы в гепатоциты, была проведена D. Scarpelli и M. Rao в 1981 г. На фоне усиления регенерации поджелудочной железы при использовании метионин-дефицитной диеты у сирийских золотистых хомяков авторы наблюдали появление в поджелудочной железе гепатоцитов, о наличии которых судили по присутствию в клетках альбумина, пероксисом, а также по ряду морфологических особенностей, характерных для гепатоцитов [9]. J. Reddy и соавт. (1991) показали, что клетки, по своим свойствам практически не отличающиеся от так называемых овальных клеток печени, появляются в поджелудочной железе после удаления ацинарных клеток [10]. После трансплантации эти «овальные клетки», полученные из поджелудочной железы, были способны дифференцироваться в функциональные гепатоциты и клетки желчных протоков [11]. Кроме этого, некоторые авторы допускают возможность обратной трансдифференцировки, т.е. развития эндокриноцитов поджелудочной железы из клеток печени. Так, усиленная экспрессия транскрипционных факторов, характерных для поджелудочной железы, вызывает секрецию инсулина клетками печени и способствует коррекции уровня глюкозы при экспериментальном диабете [12]. Эти результаты показывают, что печень и поджелудочная железа во взрослом организме содержат клетки с эпигенетической памятью об общем эмбриональном происхождении.

В последующие годы для изучения возможности образования гепатоцитов в поджелудочной железе использовались различные экспериментальные модели, такие как воздействие стимуляторами пролиферации пероксисом (например, ципрофибратом) [13] или определенными канцерогенами [15, 16], трансплантацией эпителиальных клеток [11] или гиперэкспрессией фактора роста кератиноцитов (KGF, также известного как фактор роста фибробластов-7, FGF-7) в островках поджелудочной железы [17]. Эти процессы также наблюдались in vivo у зелёных мартышек Cercopithecus aethiops [18], а также при опухолях поджелудочной железы у человека [19]. Авторы проведенных исследований предположили высокую вероятность трансдифференцировки клеток поджелудочной железы в гепатоциты, хотя и не исключали возможности миграции гепатоцитов из печени.

Клеточные источники дифференцировки гепатоцитов в поджелудочной железе остаются неизвестными. Поджелудочная железа содержит как экзокринные, так и эндокринные клетки. Экзокринная часть состоит из ацинарных клеток, секретирующих пищеварительные ферменты (амилазу, липазу, эластазу, др.) и эпителиальных клеток, формирующих протоки. Предполагается, что именно в области протоковых структур могут располагаться стволовые клетки поджелудочной железы, отвечающие за обновление ее тканей [20]. Эндокринная ткань сконцентрирована в основном в островках Лангерганса, которые состоят из различных типов клеток в зависимости от гормонов, которые они выделяют (α-клетки – глюкагон, β-клетки – инсулин, γ-клетки – соматостатин, PP-клетки – панкреатический полипептид). Возникает вопрос, какой из описанных на сегодня клеточных типов поджелудочной железы может быть «причастен» к появлению в ней гепатоцитов? На сегодняшний день однозначного ответа на этот вопрос нет, в литературе рассматривается несколько моделей трансдифференцировки клеток поджелудочной железы в гепатоциты.

Первая модель предполагает возможность развития гепатоцитов из экзокринных или эндокринных клеток поджелудочной железы. J. Reddy и соавт. (1984) индуцировали появление гепатоцитов в поджелудочной железе взрослых самцов крыс линии F-34 путем добавления в корм ципрофибрата [14]. Появляющиеся гепатоциты, как правило, были расположены в прилегающих к островкам Лангерганса участкам поджелудочной железы и распространялись в окружающую ацинарную ткань. Авторы идентифицировали гепатоциты по наличию включений, специфических для пероксисом гепатоцитов крысы. Наличие экзокринных гранул зимогена или эндокринных секреторных гранул в клетках с указанными включениями позволило предположить, что существуют клетки промежуточного фенотипа, в которых происходит супрессия панкреатоспецифических и активация гепатоспецифических генов. Вероятно, клетки-предшественницы гепатоцитов, появляющиеся в поджелудочной железе, могут располагаться среди ацинарных либо эндокринных клеток поджелудочной железы.

Появление гепатоцитов среди эндокринных клеток было показано и на модели с использованием трансгенных мышей с повышенной экспрессией в поджелудочной железе KGF (FGF7) [17]. В этом случае гепатоциты появлялись в островках Лангерганса; кроме того, в островках у трансгенных FGF7мышей наблюдалась значительная пролиферация клеток, которые были аналогичны клеткам протоков поджелудочной железы. Появление гепатоцитов в островках Лангерганса и пролиферация внутри островка клеток, напоминающих дуктулярные, позволяют предположить, что эндокринные клетки под влиянием FGF7 способны трансдифференцироваться в гепатоциты напрямую или через промежуточную стадию дуктулярной клетки.

Третьей, наиболее изученной моделью печеночной трансдифференцировки клеток поджелудочной железы является модель «истощения-пресыщения медью» [21–23], в которой появление гепатоцитов в поджелудочной железе взрослых крыс индуцировалось поддержанием животных на медь-дефицитной диете, содержащей медь-связывающий агент – триен (триетилентетрамин тетрагидрохлорид). Животные содержались на медь-дефицитной диете в течение 7–9 нед. (фаза медь-истощения), затем возвращались к обычному рациону питания (фаза восстановления). Начиная с 4-й нед. медь-истощения на фоне увеличения количества адипоцитов в интерстиции, интерстициальных и дуктулярных клеток отмечалась прогрессирующая потеря ацинарных клеток, которая достигала 90% к 8-й нед. кормления животных медь-дефицитной диетой. Морфологические признаки повреждения поджелудочной железы были подтверждены иммуноблоттингом, по результатам которого количество белков, характерных для поджелудочной железы, а также их мРНК снижалось в период с 5-й до 8-й нед. кормления. В этот же период наблюдалось прогрессивное увеличение уровня мРНК альбумина в интерстициальных и дуктулярных клетках. Отмена медь-дефицитной диеты и перевод на традиционный корм (фаза восстановления) сопровождались появлением очагов гепатоцитов (гепатоцит-подобных клеток) в поджелудочной железе. У некоторых животных клетки, напоминающие гепатоциты, занимали более 60% объема поджелудочной железы через 6–8 нед. после возвращения к обычному рациону питания. На фоне обнаруженных изменений в интерстициальных и дуктулярных клетках в большом количестве обнаруживалась мРНК альбумина. По мнению авторов, именно дуктулярные и интерстициальные клетки поджелудочной железы, напоминающие так называемые овальные клетки печени, могут рассматриваться в качестве эквивалента региональных стволовых клеток [1]. Поскольку обнаруженные клетки могут быть клетками-предшественницами гепатоцитов, авторы делают предположение о том, что трансплантация этих клеток в печень может привести к их полной дифференцировке в гепатоциты [11].

Таким образом, существующие на сегодняшний день данные позволяют предполагать возможность образования гепатоцитов в поджелудочной железе из трех различных источников: ацинарного, эндокринного или дуктулярного. Сложность окончательного подтверждения роли того или иного клеточного типа в формировании гепатоцитов связана с необходимостью маркировки отдельных клеточных типов в поджелудочной железе.

Экспериментальные работы, демонстрирующие «превращение» (трансдифференцировку) регенерирующих клеток поджелудочной железы в гепатоцитоподобные клетки, ставят несколько принципиальных вопросов, требующих дальнейшего изучения. С одной стороны, обнаруженные в клетках пероксисомы и альбумин в сочетании с характерной морфологией клеток позволяют предполагать, что выявляемые клетки действительно могут представлять собой гепатоциты [1, 10]. Вместе с тем, учитывая, что преобразования происходили в регенерирующей поджелудочной железе взрослых животных, остается без ответа вопрос о фенотипе и локализации клеток-предшественниц образующихся гепатоцитов. Кроме этого, известно, что дифференцировка эпителиальных клеток печени, в том числе и гепатоцитов, невозможна без клеточного микроокружения, формирующего необходимые межклеточные контакты и выделяющего цитокины и факторы роста, причем, основным клеточным типом такого микроокружения в печени служит один из типов синусоидных клеток печени – звездчатые клетки печени [24–26]. В самой поджелудочной железе также описаны звездчатые клетки, имеющие очень схожие со звездчатыми клетками печени свойства [27]. В связи с этим возникает вопрос: участвуют ли в описанных моделях панкреатогепатоцитарной трансдифференцировки звездчатые клетки? Если звездчатые клетки не обнаруживаются, то какие клетки формируют необходимое для дифференцировки гепатоцитов микроокружение?

Таким образом, возможность трансдифференцировки клеток поджелудочной железы в гепатоциты может стать одним из перспективных путей получения гепатоцитов для использования в клеточной терапии заболеваний печени. Основными вопросами, требующими дальнейшего изучения, являются установление клеточного типа, способного к такой трансдифференцировке, и способов направленного влияния на этот процесс.

Подняться вверх сайта