Уточнение процесса формирования желчных протоков в печени

Желчные протоки — это пути, по которым вырабатываемая гепатоцитами желчь переносится из печени в тонкий кишечник. В печени человеческого плода желчные протоки формируются из эпителиальных клеток желчных протоков, окружающих воротную вену, а гепатоциты образуются снаружи. И эпителиальные клетки желчных протоков, и гепатоциты образуются путем дифференцировки общих клеток-предшественников (гепатобластов).

Молекулы (лиганды) из клеток воротной вены действуют на рецепторы Notch на плазматической мембране гепатобластов, что приводит к их дифференцировке в эпителиальные клетки желчных протоков (это называется сигнальным путем Notch). Однако молекулярный механизм, благодаря которому эта дифференцировка происходит только вдоль воротной вены, оставался неизвестным.

Чтобы понять этот механизм, исследователи проанализировали общедоступные данные о печени человеческого плода. Они идентифицировали три основных типа клеток в печени плода: клетки воротной вены, гепатобласты и гемопоэтические клетки, которые в основном становятся эритроцитами. Эритроциты взрослых производятся в костном мозге, тогда как эритроциты плода генерируются в печени.

Исследование опубликовано в BMC Research Notes.

Изучая способность этих клеток выступать в качестве компонентов сигнального пути Notch, исследователи обнаружили, что только клетки воротной вены способны экспрессировать основной лиганд JAG1 и быть источником сигналов. Кроме того, только гепатобласты способны экспрессировать основные рецепторы NOTCH1 и NOTCH2 и быть получателями сигналов. Гемопоэтические клетки не обладают этой способностью.

Эти результаты указывают, что гепатобласты вдоль воротной вены получают сигнал Notch и дифференцируются в эпителиальные клетки желчных протоков. В то же время на удалении от воротной вены гемопоэтические клетки и гепатобласты действуют как барьеры и не передают сигналы, что приводит к отсутствию дифференцировки в клетки желчных протоков.

Исследовательская группа использовала математический анализ для проверки условий, при которых сигналы Notch распространяются широко или локализуются в тканях. Эти находки согласуются с условиями для локализованной передачи сигнала Notch (медленное производство лиганда или рецептора), полученными в математическом анализе, и обеспечивают молекулярно-биологическое подтверждение предыдущих результатов математического анализа.

Выяснение молекулярного механизма образования желчных протоков в печени важно для будущей разработки искусственных органов.