Kod sisara, jetra detektuje potrebe tela za energijom u bilo kom trenutku i mobiliše rezerve hranljivih materija da bi ih zadovoljila. To je vitalna funkcija koja je podeljena na više zadataka: od oslobađanja glukoze u krv kada hormon insulin upozorava na potrebu za energijom, do sinteze esencijalnih masti ili proteina. Ovi zadaci padaju na ćelije jetre, hepatocite, koji se brinu o jednom ili drugom u zavisnosti od njihovog prostornog položaja u jetri.
Do sada nije bilo jasno kako su hepatocitima dodeljeni zadaci vezani za njihovu lokalizaciju. Istraživači iz Španskog Nacionalnog centra za istraživanje raka (CNIO) otkrili su da je gen, mTOR, odgovoran za organizovanje mape položaja hepatocita.
Takođe su otkrili da ono što pokreće specijalizaciju hepatocita jeste hranjenje nakon rođenja. Razlika je obeležena načinom na koji hranljive materije dospevaju u organizam pre i posle rođenja: bez prekida kroz pupčanu vrpcu u jednom slučaju, ili na povremeni način – tokom jela – u drugom. Smenjivanje perioda sa i bez dostupnih hranljivih materija aktivira mTOR gen i uzrokuje specijalizaciju hepatocita, čime se završava sazrevanje jetre.
Studija, koju vodi Alejo Efejan, šef grupe za metabolizam i ćelijsku signalizaciju, objavljena je u Nature Communications.
„MTOR gen funkcioniše kao GPS, govoreći svakoj ćeliji jetre šta da radi u zavisnosti od mesta koje zauzima“, objašnjava prva autorka Ana Belen Plata Gomez. „mTOR bi delovao kao dirigent orkestra u jetri, organizujući različite muzičke komponente u sekcije kako bi stvorio koordiniranu (naštimanu) melodiju metaboličkih funkcija.
Hepatociti su raspoređeni u jetri formirajući male trodimenzionalne heksagone od oko 15 koncentričnih slojeva ćelija. Položaj koji zauzima u heksagonu je ono što određuje funkciju svakog hepatocita.
Redosled hepatocita je već uspostavljen kada se jetra formira u materici, ali u to vreme, pre rođenja, svi hepatociti rade istu stvar jer je snabdevanje hranljivim materijama preko pupčane vrpce konstantno“, objašnjava Efejan. „Tek nakon rođenja, kada počne oralni unos, koji je isprekidan, počinju da se javljaju fluktuacije u tom snabdevanju.
Tada ima smisla uskladiti potrebe tela sa resursima koje ono dobija, a takođe i započeti prostornu raspodelu zadataka.
Ova distribucija nije slučajna: „hepatociti koji primaju hranu, na primer, obavljaju funkcije koje zahtevaju više energije, kao što je proizvodnja glukoze i nekih masti i aminokiselina. Ali svi su visoko koordinisani i njihove funkcije su u mnogim slučajevima komplementarne, kao u fabričkoj proizvodnoj liniji“, kaže Efejan.
Nalaz je bio iznenađenje koje se pojavilo u toku još jedne istrage. Tim je proučavao sazrevanje jetre kako bi uočio posledice sedentarnog načina života i prejedanja karakterističnih za današnje društvo, gde telo stalno prima hranljive materije i proizvodi mnogo insulina.
Da bi reprodukovali ovu situaciju, kreirali su genetski modifikovane životinjske modele za hepatocite da bi otkrili stalno povišene nivoe hranljivih materija i hormona (insulin). I primetili su da, nakon rođenja i uz oralno hranjenje (povremeno), jetra ovih modelnih životinja nikada nije uspela da diverzifikuje zadatke hepatocita. Ostali su u funkcionalno nezrelom stanju.
Plata Gomez, vodeći autor rada, tada je shvatio da je to zato što nisu mogli da otkriju fluktuaciju hranljivih materija i insulina.
Genetička modifikacija kod modela životinja je izvršena u genima koordinisanim mTOR genom. Već je bilo poznato da ovaj gen interveniše u mnogim funkcijama vezanim za potrošnju energije i da se aktivira i hranom i hormonima.
„Modifikovanjem mTOR-a gubi se prostorna diferencijacija tih hepatocita“, objašnjava Plata Gomez. Ovo im je dalo trag: mTOR obaveštava svaku ćeliju jetre o njenoj funkciji prema njenoj lokaciji.
Tim je želeo da potvrdi u kojoj meri ovaj rezultat ima korelaciju u stvarnom životu, izvan konteksta genetske manipulacije. I to im je uspelo zahvaljujući saradnji sa grupom istraživača sa Univerziteta Sent Luis (SAD) koji istražuje parenteralno hranjenje. U ovoj vrsti hranjenja, hranljive materije se unose direktno u venu na konstantan način, bez fluktuacija. Američka grupa je ovo proučavala na novorođenim svinjama.
Istraživači CNIO-a su otkrili da ni u jetri ovih životinja prostorne funkcije nisu podeljene.
