Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science , опубликованному в 1999 году в Детском медицинском центре Юго-Западного университета Техаса (CRI) , клетки печени обладают жизненно важной метаболической негибкостью во время регенерации, что позволяет им лишать дисфункциональные клетки питания и не допускать распространения повреждений.

Доцент CRI Прашант Мишра, доктор медицины, доктор философии, Сюнь Ван, доктор философии, и коллеги обнаружили, что гепатоциты, клетки, ответственные за большую часть функций печени, обычно используют свои митохондрии для переработки жирных кислот, ключевого источника энергии во время регенерации. Когда их митохондрии повреждаются, гепатоциты включают PDK4 — метаболический фермент , который ограничивает переход клеток на альтернативный источник энергии, — и клетки умирают.

«У метаболической гибкости есть и хорошие, и плохие стороны. Хотя метаболическая гибкость в основном описывается как полезная, поскольку она дает клеткам возможность переносить меняющиеся условия или альтернативные источники питания, наши результаты показывают, что гибкость может быть и вредной, позволяя поврежденным клеткам выживать», — сказал доктор Мишра. «При повреждении митохондрий клетки печени активно подавляют гибкость — хорошо, если это предотвращает распространение повреждения».

Ученые CRI изначально изучали митохондрии здоровых клеток печени, как в нормальных, так и в регенеративных условиях. Их анализы показали, что жирные кислоты из других частей тела транспортируются через кровь в печень, чтобы подпитывать регенерацию. Когда исследователи блокировали транзит жирных кислот, здоровая печень становилась гибкой и переключалась на другие источники энергии, включая сахара, такие как глюкоза.

Затем исследователи исследовали печень мышей с мутациями в митохондриальных генах. Поврежденные клетки печени не могли использовать жирные кислоты во время регенерации и не переключались на другие источники энергии, что мешало печени регенерироваться.

Чтобы понять, почему гибкость подавляется митохондриальными мутациями, члены Mishra Lab исследовали гены, которые контролируют способность клетки использовать альтернативные источники энергии. Результаты показали повышенные уровни гена PDK4 — отрицательного регулятора пути, необходимого для получения энергии из глюкозы. Когда исследователи блокировали PDK4, поврежденные клетки в печени становились метаболически гибкими и могли использовать другие источники энергии для распространения и размножения.

«Печень обладает удивительной способностью к регенерации после травм, но важно, чтобы размножались только здоровые клетки . Мы обнаружили, что метаболическая негибкость может быть полезна, поскольку устраняет нездоровые клетки», — сказал доктор Мишра.

Предыдущие исследования Mishra Lab показали, что здоровые митохондрии имеют решающее значение в печени для правильной работы органа и метаболизма жирных кислот. Это новое исследование иллюстрирует, как регенерирующая печень регулирует пролиферацию клеток и как отключение ключевого регулятора PDK4 приводит к нездоровой печени с накоплением жира и стеатозом, также широко известным как жировая болезнь печени .

«Повреждение митохондрий часто наблюдается при распространенных заболеваниях человека, включая рак», — сказал доктор Мишра. «Мы надеемся, что, определив механизмы, которые клетки используют для предотвращения распространения повреждений, мы сможем использовать эти процессы для потенциальной борьбы с болезнями и продления здоровья».