Trend mol Med：我们的身体，如何在急性器官衰竭中得以幸存...

虽然器官衰竭可能是致命的，但我们的肾脏、心脏和肝脏其实已经这场灾难做好了准备。近日，发表在《Trends in Molecular Medicine》上一项新研究发现：两个细胞群会迅速响应并共同努力以恢复一个无功能或功能衰竭的器官。首先，幸存的细胞进入超负荷状态，在干细胞替代受损组织的同时，维持器官的功能。

该研究通讯作者、意大利佛罗伦萨大学迈耶儿童医院肾脏病学教授Paola Romagnani说：“当组织受损时，细胞会分裂以取代它，但是特化细胞中的细胞分裂过程会阻止细胞发挥其正常功能。这意味着器官在衰竭的情况下已经无法正常运作，许多细胞停止工作，我们的身体面临着不能承受之重。直到最近，还有观点支持损伤后的功能恢复是所有特化细胞再生的结果，而忽略了这种细胞分裂意味着剩余器官功能可能进一步潜在危及生命。”

Paola Romagnani

当意识到事实上有两种类型的细胞对器官衰竭作出反应时，情况就发生了变化。器官中的大多数细胞都是高度特化的细胞。它们失去了细胞分裂的能力，但这可以提高它们的工作效率。相比之下，少数细胞是未编程的，就像干细胞一样，能够有效分裂。有了这些知识，研究人员想了解这两个过程是如何协同工作，以帮助一个器官从失败中恢复过来。”

上图描绘了心肌细胞多倍化和祖细胞增殖如何修复新生儿、幼小哺乳动物和成人的急性心脏损伤。图片来源：《Trends in Molecular Medicine》

Romagnani说，由于心脏、肾脏或肝脏等特殊器官中的细胞被编程来执行特定的任务，因此只有干细胞才能快速分裂并替换受损组织。例如，皮肤在任何地方都具有同样的功能，这使得细胞快速分裂成为修复皮肤损伤的有效方法。然而，不加选择地复制特殊器官组织只会降低器官的健康水平，而不是起到帮助作用。

这就是为什么这两种细胞类型之间的合作是如此重要。这种特殊细胞将复制它的DNA，但不能分裂，这是一个称为核内复制的过程。通过这样做，细胞仍然能够发挥其正常功能，但是工作量也大幅增加，以弥补已死亡细胞的工作。同时（或在核内复制后不久），就会迅速分裂干细胞样细胞，以补充丢失的组织。”

在研究这种相互作用的过程中，Romagnani及其团队发现，有些器官比其他器官更依赖于一种技术。例如，心脏的干细胞密度往往比肝脏小，这意味着心脏对器官衰竭的反应很大程度上与特异性细胞的复制有关，而细胞再生的程度也较小。她说。“在肝脏中，细胞再生将更容易发生，但无论哪种反应更占优势，这两种反应都会在两个器官中发挥关键作用。”

图片来源：《Trends in Molecular Medicine》

Romagnani说：“这两种恢复反应之间也存在权衡，这对于开发可能促使一种反应而非另一种反应的药物具有影响。核内复制是一种快速增加细胞大小和功能的方法，可以在短期内使用，因为它可以挽救生命，但从长远来看，细胞处于这种状态的比例很高，可能会引发由于组织分解而导致的慢性器官功能障碍。”

就干细胞的细胞分裂而言，组织的长期强度更好，但受影响器官发生癌症的几率也更高。她说：“当你体内有大量能够有效分裂的细胞时，你患癌症的风险就会更高。这些重大的权衡很可能是两种反应都存在的原因，也是平衡两种反应如此重要的原因。”

展望未来，Romagnani及其同事有兴趣将这些信息应用于急性器官衰竭的治疗。她说：“了解核内复制在每个器官中与细胞复制协调的作用非常重要。研究人员需要知道有两种机制正在进行。我们需要分别针对它们。目前，我们没有针对急性器官衰竭的特定药物，因为到目前为止，试图找到解决方案是完全不可能的。现在，我们可以迈出下一步了。”

原始出处：Elena Lazzeri, Maria Lucia Angelotti, Carolina Conte, et al. Surviving Acute Organ Failure: Cell Polyploidization and Progenitor Proliferation. Trend mol Med. 2019