Предотвращение разрушения умирающих клеток может помочь донорским печеням выдержать трансплантацию

Во время трансплантации кровоток в донорскую печень должен прекратиться при её перемещении к реципиенту. После трансплантации кровоток, богатый кислородом, восстанавливается, но это может вызвать так называемое повреждение при ишемии-реперфузии. Чтобы защитить трансплантированные печени от этого повреждения тканей, исследователи из детской больницы SickKids обнаружили способ защитить умирающие клетки от разрыва и воздействия на окружающую область.

Опубликованное в журнале Science Advances исследование выявляет специфический белок нинжурин-1 (NINJ1) как ключевой фактор повреждения при ишемии-реперфузии (IRI), возникающего в результате внезапного восстановления кровотока. Путем блокирования NINJ1 исследовательская группа снизила повреждение печени в доклинических моделях, открывая новую потенциальную стратегию улучшения результатов трансплантации.

Исследование объединило опыт клеточной биологии и трансплантации печени у детей в SickKids с опытом трансплантации печени у взрослых в Торонтской общей больнице (TGH), входящей в состав University Health Network (UHN).

"В Канаде ежегодно проводится более 600 трансплантаций печени, и хотя каждая спасает жизнь, новый орган может быть поврежден в процессе," - говорит др. Блейн Амир Сайед, хирургический руководитель трансплантации печени и гепатобилиарной хирургии в SickKids, научный сотрудник по клеточной биологии и системам и соавтор исследования. "Мы искали новый путь для вмешательства до того, как может произойти повреждение, чтобы доставить сильную, здоровую печень каждому реципиенту."

Во время трансплантации донорские печени временно теряют нормальный кровоток. При восстановлении циркуляции возврат кислорода может вызвать вторую волну повреждения. IRI вызывает гибель клеток и может спровоцировать сильное воспаление, нарушая функцию печени после операции и создавая риск долгосрочных осложнений.

NINJ1 контролирует важный заключительный этап процесса IRI. При активации его молекулы собираются во внешней мембране умирающих клеток и вызывают её разрыв, высвобождая воспалительное содержимое в окружающую ткань.

"NINJ1 действует очень поздно при гибели клеток," - говорит др. Бенджамин Штайнберг, соавтор исследования, штатный анестезиолог и член команды анестезии при трансплантации печени, и научный сотрудник по неврологии и психическому здоровью в SickKids. "Остаётся ли умирающая клетка в контейнере или разрывается - это существенно и может резко изменить то, как окружающая ткань реагирует на новую печень."

Исследователи считают, что вместо блокирования каждого пути, который может привести к гибели клеток, они могут вмешаться на этом заключительном этапе. Это делает NINJ1 перспективной мишенью для будущих методов лечения.

Используя секвенирование отдельных клеток и пространственную транскриптомику для измерения активности генов в отдельных клетках, исследователи картировали NINJ1 по всей человеческой печени и обнаружили, что он был выражен в гепатоцитах и клетках Купфера, двух типах клеток, которые играют важную роль в функции печени и иммунных ответах.

Могла ли NINJ1 играть аналогично значимую роль при трансплантации? Команда проанализировала образцы печени у взрослых, проходящих трансплантацию в TGH, и обнаружила, что повышенная активность NINJ1 вскоре после восстановления кровотока была связана с серьёзным осложнением, называемым ранней дисфункцией аллотрансплантата, когда печень менее эффективна в дни после операции.

"Мы выявили механизм в лаборатории, поняли, где он происходит в человеческой печени, а затем увидели тот же процесс, связанный с повреждением в трансплантированных органах," - говорит Сайед.

Исследователи затем проверили, действительно ли NINJ1 вызывает повреждение печени. В лабораторных моделях IRI удаление NINJ1 значительно снизило острое повреждение печени. Удаление NINJ1 специфически из гепатоцитов или иммунных клеток, называемых макрофагами, защитило печень, показывая, что оба типа клеток задействованы в повреждении.

Др. Ян Мосеман, научный сотрудник в лаборатории Сайеда и соавтор исследования, помог показать, что как гепатоциты, так и клетки Купфера страдают разрывом мембраны, связанным с NINJ1, в условиях, подобных трансплантации. Важно отметить, что этот процесс может быть заблокирован с помощью лекарства.

Одним из преимуществ нацеливания на NINJ1 является то, что донорский орган может быть обработан непосредственно вне организма с использованием технологии машинной перфузии. В будущем, говорят исследователи, такие методы лечения могли бы быть добавлены при восстановлении кровотока к донорской печени, прежде чем она попадёт к реципиенту, делая орган более устойчивым и улучшая безопасность трансплантации.

"Каждый донорский орган extraordinarily ценен," - говорит Штайнберг. "Если мы сможем сделать их более устойчивыми к неизбежным стрессам трансплантации, мы можем улучшить результаты и расширить количество органов, которые можно использовать."

В октябре этого года исполняется 40 лет с момента первой трансплантации печени, проведённой в SickKids. Сегодня он управляет одной из самых загруженных программ трансплантации печени в Северной Америке, выполняя примерно 40 трансплантаций в год. Сайед говорит, что исследователи обращаются к биологии отдельных клеток, чтобы найти новые способы обеспечения успеха.

"Мы достигли замечательных успехов в замене отказывающей печени," - говорит Сайед. "Результаты для молодых пациентов значительно улучшились в последние десятилетия, но у нас ещё есть работа, чтобы гарантировать, что трансплантация печени ребёнка будет длиться всю жизнь. Мы должны спросить себя, как сделать каждую трансплантированную печень максимально здоровой и устойчивой."