P-glycoprotein: a major determinant of rifampicin-inducible expression of cytochrome P4503A in mice and humans.

The P-glycoprotein (Pgp) efflux pump can influence the hepatocellular concentration of xenobiotics that are modulators and substrates of cytochrome P4503A (CYP3A). We tested the hypothesis that Pgp is a determinant of drug-inducible expression of CYP3A. The magnitude of CYP3A induction by rifampicin was compared in the human parental colon carcinoma cell line LS 180/WT (wild type) and in two derivative clones overexpressing the human multidrug resistance gene MDR1 (also designated PGY1) because of either drug selection (LS 180/ADR) or transfection with MDRI cDNA (LS 180/MDR). In both MDR1 cDNA-overexpressing clones, rifampicin induction of CYP3A mRNA and protein was decreased and required greater rifampicin concentrations compared with parental cells. The role of Pgp in regulation of CYP3A expression in vivo was analyzed in mice carrying a targeted disruption of the mdr1a mouse gene. Oral treatment with increasing doses of rifampicin resulted in elevated drug levels in the livers of mdr1a (-/-) mice compared with mdr1a (+/+) mice at all doses. Consistent with the enhanced accumulation of rifampicin in mdr1a (-/-) mice, lower doses of rifampicin were required for induction of CYP3A proteins, and the magnitude of CYP3A induction was greater at all doses of rifampicin in mdr1a (-/-) mice compared with mdr1a (+/+) mice. We conclude that Pgp-mediated transport is a critical element influencing the CYP3A inductive response.

Posttranscriptional clearance of hepatitis B virus RNA by cytotoxic T lymphocyte-activated hepatocytes.

Using transgenic mice that replicate the hepatitis B virus (HBV) genome, we recently demonstrated that class I-restricted, hepatitis B surface antigen-specific cytotoxic T lymphocytes (CTLs) can noncytolytically eliminate HBV pregenomic and envelope RNA transcripts from the hepatocyte. We now demonstrate that the steady-state content of these viral transcripts is profoundly reduced in the nucleus and cytoplasm of CTL-activated hepatocytes, but their transcription rates are only slightly reduced. Additionally, we demonstrate that transcripts covering the HBV X coding region are resistant to downregulation by the CTL. These results imply the existence of CTL-inducible hepatocellular factors that interact with a discrete element(s) between nucleotides 3157 and 1239 within the viral pregenomic and envelope transcripts and mediate their degradation, thus converting the hepatocyte from a passive victim to an active participant in the host response to HBV infection.

Identification of receptor ligands and receptor subtypes using antagonists in a capillary electrophoresis single-cell biosensor separation system.

A capillary electrophoresis system with single-cell biosensors as a detector has been used to separate and identify ligands in complex biological samples. The power of this procedure was significantly increased by introducing antagonists that inhibited the cellular response from selected ligand-receptor interactions. The single-cell biosensor was based on the ligand-receptor binding and G-protein-mediated signal transduction pathways in PC12 and NG108-15 cell lines. Receptor activation was measured as increases in cytosolic free calcium ion concentration by using fluorescence microscopy with the intracellular calcium ion indicator fluo-3-acetoxymethyl ester. Specifically, a mixture of bradykinin (BK) and acetylcholine (ACh) was fractionated and the components were identified by inhibiting the cellular response with icatibant (HOE 140), a selective antagonist to the BK B2 receptor subtype (B2BK), and atropine, an antagonist to muscarinic ACh receptor subtypes. Structurally related forms of BK were also identified based on inhibiting B2BK receptors. Applications of this technique include identification of endogenous BK in a lysate of human hepatocellular carcinoma cells (Hep G2) and screening for bioactivity of BK degradation products in human blood plasma. The data demonstrate that the use of antagonists with a single-cell biosensor separation system aids identification of separated components and receptor subtypes.

Transformation of mammalian cells by overexpressing H2O2-generating peroxisomal fatty acyl-CoA oxidase.

Peroxisome proliferators induce qualitatively predictable pleiotropic responses, including development of hepatocellular carcinomas in rats and mice despite the inability of these compounds to interact with and damage DNA directly. In view of the nongenotoxic nature of peroxisome proliferators, it has been postulated that hepatocarcinogenesis by this class of chemicals is due to a receptor-mediated process leading to transcriptional activation of H2O2-generating peroxisomal fatty acyl-CoA oxidase (ACOX) in liver. To test this hypothesis, we overexpressed rat ACOX in African green monkey kidney cells (CV-1 cells) under control of the cytomegalovirus promoter. A stably transfected CV-1 cell line overexpressing rat ACOX, designated CV-ACOX4, when exposed to a fatty acid substrate (150 microM linoleic acid) for 2-6 weeks, formed transformed foci, grew efficiently in soft agar, and developed adenocarcinomas when transplanted into nude mice. These findings indicate that sustained overexpression of H2O2-generating ACOX causes cell transformation and provide further support for the role of peroxisome proliferation in hepatocarcinogenesis induced by peroxisome proliferators.

Convergent and parallel activation of low-conductance potassium channels by calcium and cAMP-dependent protein kinase.

K+ channels, which have been linked to regulation of electrogenic solute transport as well as Ca2+ influx, represent a locus in hepatocytes for the concerted actions of hormones that employ Ca2+ and cAMP as intracellular messengers. Despite considerable study, the single-channel basis for synergistic effects of Ca2+ and cAMP on hepatocellular K+ conductance is not well understood. To address this question, patch-clamp recording techniques were applied to a model liver cell line, HTC hepatoma cells. Increasing the cytosolic Ca2+ concentration ([Ca2+]i) in HTC cells, either by activation of purinergic receptors with ATP or by inhibition of intracellular Ca2+ sequestration with thapsigargin, activated low-conductance (9-pS) K+ channels. Studies with excised membrane patches suggested that these channels were directly activated by Ca2+. Exposure of HTC cells to a permeant cAMP analog, 8-(4-chlorophenylthio)-cAMP, also activated 9-pS K+ channels but did not change [Ca2+]i. In excised membrane patches, cAMP-dependent protein kinase (the downstream effector of cAMP) activated K+ channels with conductance and selectivity identical to those of channels activated by Ca2+. In addition, cAMP-dependent protein kinase activated a distinct K+ channel type (5 pS). These data represent the differential regulation of low-conductance K+ channels by signaling pathways mediated by Ca2+ and cAMP. Moreover, since low-conductance Ca(2+)-activated K+ channels have been identified in a variety of cell types, these findings suggest that differential regulation of K+ channels by hormones with distinct signaling pathways may provide a mechanism for hormonal control of solute transport and Ca(2+)-dependent cellular functions in the liver as well as other nonexcitable tissues.

Complete reconstitution of mouse liver with xenogeneic hepatocytes.

We have developed a system for studying hepatocellular growth potential in which liver cells are introduced into the diseased livers of albumin-urokinase (Alb-uPA) transgenic mice. To use this system to study xenogeneic cell transplantation, rat liver cells were introduced into immunotolerant Alb-uPA transgenic mice. In regenerated recipient livers, up to 100% of hepatocellular gene expression was of rat origin, demonstrating the creation of a functional mouse liver in which parenchyma is derived from xenogeneic (rat) hepatocytes. Immunotolerant Alb-uPA transgenic mice provide a tool for studying hepatocellular biology of any species, including humans, in a controlled experimental setting.

Participação da conexina 32 na fisiopatogênese da doença hepática gordurosa não alcoólica em camundongos

A doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) abrange alterações desde esteatose até esteato-hepatite não alcoólica (EHNA), podendo evoluir para fibrose, cirrose e carcinoma hepatocelular. A DHGNA é considerada a doença hepática mais comum na atualidade e com prevalência mundial alarmante. Esta doença caracteriza-se, basicamente, pela deposição de triglicérides nos hepatócitos, podendo evoluir com inflamação e fibrose, e está intimamente associada com resistência à insulina (RI), diabetes mellitus tipo 2 e obesidade. Os hepatócitos representam as principais células hepáticas e se comunicam através de junções do tipo gap, formadas principalmente por conexina 32 (Cx32). Esta proteína apresenta importante função no controle da homeostase tecidual, regulando processos fisiológicos e tem sido associada como agente protetor na hepatocarcinogênese e outros processos patológicos, porem pouco se sabe sobre sua participação na DHGNA. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a participação da Cx32 na fisiopatogênese da DHGNA, utilizando camundongos knockout para Cx32 (Cx32-KO) submetidos a uma dieta hiperlipídica deficiente em colina. Foram analisados dados biométricos, histopatológicos, função hepática, RI, citocinas inflamatórias, adipocinas, estresse oxidativo, peroxidação lipídica e a expressão de genes envolvidos na DHGNA. Os animais Cx32-KO apresentaram maior acumulo de triglicérides hepáticos em relação aos animais selvagens e, consequentemente, maior peso absoluto e relativo do fígado. Adicionalmente, apresentaram maior inflamação hepática demonstrado pela exacerbação da citocina TNF-α e supressão da IL-10, maior dano hepatocelular indicado pelo aumento das enzimas AST e ALT, aumento da peroxidação lipídica e alterações na expressão de genes chaves na fisiopatogênese da DHGNA, como SREBP1c. No entanto, não houve diferença nos marcadores histopatológicos, RI e estresse oxidativo hepático. Por fim, os animais Cx32-KO apresentaram maior produção de leptina e adiponectina no tecido adiposo. Todos esses resultados revelam que a Cx32 pode atuar como um agente protetor ao desenvolvimento da DHGNA, sugerindo seu potencial como novo alvo terapêutico

Avaliação de fatores virológicos associados ao desenvolvimento de carcinoma hepatocelular (CHC) em pacientes com hepatite B crônica

O objetivo principal deste estudo foi avaliar fatores virais associados com a evolução para o carcinoma hepatocelular (CHC) em pacientes com hepatite B crônica. Para tanto caracterizamos os subgenótipos do HBV, investigamos a ocorrência de mutações nos genes pré-core/core do HBV associadas à presença de CHC avaliamos por análise filogenética a associação de linhagens virais com a ocorrência de CHC e por fim a associação de outros fatores de risco com o desenvolvimento de CHC. Foram incluídos 119 amostras de soro de pacientes com infecção crônica pelo HBV, destas amostras 60 pertencem ao grupo 1 (CHC), que são pacientes com diagnóstico confirmado de carcinoma hepatocelular e 59 amostras pertencem ao grupo 2 (sem CHC) que são pacientes com hepatite crônica sem detecção prévia de nódulos hepáticos. Foram obtidas informações acerca da idade, sexo e naturalidade. Além disso, os pacientes responderam a um questionário sobre fatores de riscos associados ao desenvolvimento de CHC. Foram realizados exames bioquímicos, sorológicos, determinação da carga viral, e amplificação por nested PCR e sequenciamento das regiões S/polimerase e pré-core/core do genoma viral para posterior caracterização dos genótipos/subgenótipos do HBV e pesquisa de mutações associadas com evolução da doença hepática. Em relação à idade e sexo não houve grande variação entre os grupos. Quanto à naturalidade a maioria era procedente da região sudeste, seguido pela região nordeste; e por fim seis pacientes eram procedentes de outros países. Com base no sobrenome dos pacientes avaliou-se também a frequência de etnia oriental na casuística estudada, que foi similar nos 2 grupos. O perfil sorológico HBeAg negativo foi o mais frequente nos dois grupos de pacientes, assim como níveis de carga viral abaixo de 2.000 UI/mL. Em relação aos exames bioquímicos foram observadas diferenças estatisticamente significantes nos níveis séricos de AFP (p= 0,0013), FA (p= 0,0003) e GGT (p= 0,005). Dentre os fatores de risco analisados neste estudo, o consumo de amendoim foi o único que apresentou significância estatística (p= 0,003). A região S/pol foi amplificada e sequenciada com sucesso em 58 amostras (28 do grupo 1 e 30 do grupo 2). Entre as 58 amostras analisadas 4 genótipos e 8 subgenótipos do HBV foram identificados, sendo o subgenótipo A1 o mais frequente nos dois grupos. Não se observou diferença estatisticamente significante na distribuição dos subgenótipos entre os dois grupos de pacientes. Na topologia da árvore filogenética construída com sequências do HBV isoladas dos pacientes incluídos neste estudo e sequências disponíveis no GenBank não se observou padrões de agrupamento associados com o perfil clinico do paciente (com e sem CHC). Foram obtidas sequências de boa qualidade da região précore/ core em 44 amostras, sendo 20 amostras do grupo 1 e 24 do grupo 2. Diversas das mutações investigadas foram identificadas na região précore/ core, as quais foram avaliadas estatisticamente para verificar a existência de diferença na frequência das mesmas entre os grupos de pacientes estudados. Entre as mutações identificadas se destacaram com significância estatística as seguintes mutações: T1768A (p= 0,006), a combinação das mutações C1766T + T1768A (p= 0,043) e G1888H (p= 0,05). Na análise de regressão logística simples foi possível identificar que a chance de um paciente do grupo 2 desenvolver CHC aumenta 14,7 vezes na presença de infecção por cepas do HBV com a mutação T1768A, enquanto que a infecção com cepas do HBV que albergam a mutação G1888H reduz tal chance 2,5 vezes

Desenvolvimento de microesferas de vidro fosfato contendo hólmio para uso em radioterapia interna seletiva

A radioterapia interna seletiva é uma alternativa para o tratamento de alguns tipos de cânceres como o carcinoma hepatocelular (CHC), ou câncer de fígado primário. Neste tratamento, microesferas de vidro ou polimérica contendo em sua estrutura radionuclídeos emissores de partículas β- são introduzidas no fígado por meio da artéria hepática e migram, preferencialmente, para regiões hipervascularizadas, que são características da presença de tecido canceroso. Neste trabalho, foram propostos o desenvolvimento de vidros fosfato contendo hólmio para produção de microesferas e sua aplicação em radioterapia interna seletiva no Brasil. O vidro desenvolvido apresentou durabilidade química adequada, densidade de 2,7(3)g/cm3, alta estabilidade térmica e as impurezas encontradas não inviabilizam o tratamento. As microesferas foram produzidas pelos métodos da chama e da queda gravitacional e foram caracterizadas por diversas técnicas em que se observaram forma, granulometria, atividade e biocompatibilidade apropriados para o tratamento pretendido. Propõe-se que as microesferas possam ser submetidas a testes in vivo.

PGC-1 alfa como regulador inflamatório na esteato-hepatite não-alcoólica

A doença hepática gordurosa não-alcoólica (NAFLD, do inglês) é a manifestação clínica hepática da síndrome metabólica, cuja incidência aumenta consideravelmente em todo o mundo. A NAFLD pode progredir para um estado de esteatohepatite não-alcoólica (NASH, do inglês), caracterizado por inflamação hepatocelular, com ou sem fibrose. Dados na literatura mostram que o coativador-1 alfa do receptor ativado por proliferadores de peroxissoma gama (PGC-1alfa), além de estar envolvido em diversos processos metabólicos, representa uma estratégia terapêutica promissora na modulação da inflamação. Neste projeto investigamos as alterações inflamatórias no fígado induzida por dieta hiperlipídica e o papel do PGC-1alfa nesse processo. Camundongos C57black/6 receberam dieta hiperlipídica contendo 30% de gordura por 10 semanas. O peso dos animais foi avaliado semanalmente. Após a eutanásia, o tecido adiposo intra-abdominal (retroperitoneal e periepididimal) foi coletado e pesado. Analisamos o perfil glicêmico e lipídico sérico e expressão de genes envolvidos no metabolismo glicêmico e lipídico. Avaliou-se também o aspecto histológico e a inflamação do tecido hepático por quantificação das citocinas IL-6, TNF-alfa e IL-1beta. A dieta rica em gordura conduziu a um aumento dos depósitos de gordura intra-abdominal, hiperglicemia e hiperlipidemia. Os animais também apresentavam esteatohepatite, com aumento de citocinas pró-inflamatórias e diminuição na expressão de PGC-1alfa no tecido hepático. O envolvimento do PGC-1alfa na produção de mediadores inflamatórios por hepatócitos foi avaliado em células HepG2 utilizando RNA de interferência (RNAi). O knockdown da expressão de PGC-1alfa causou aumento na expressão e liberação de IL-6 em hepatócitos via aumento na fosforilação de IkBalfa e consequente ativação do NFkB. Portanto, nossos dados mostram que o PGC-1alfa inibe a produção de mediadores inflamatórios (IL-6) em hepatócitos, e fornecem novas evidências das conexões existentes entre as vias metabólicas e imunes

Fígado gordo não-alcoólico : uma entidade emergente com potencial oncogénico

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Low-cost disposable ALT electrochemical microsensors for in-vitro hepatotoxic assessment

Liver-on-chip systems are widely seen as having the potential to replace animal testing for long-term liver toxicity assessments. However, such systems necessitate solutions, such as electrochemical microsensors, to provide information about the cells exposed to chemical compounds in a confined space. This study describes the development of microsensors for the detection of alanine-aminotransferase (ALT), an intracellular enzyme found in hepatocytes, for monitoring the viability of in-vitro hepatic cell cultures. The electrochemical sensors were developed by using screen printed electrodes functionalized by drop-casting. These technologies are intended to produce disposable and low-cost sensors that can easily be exchanged once their performance is degraded. The sensors are capable of measuring ALT in a microfluidic environment through the detection of changes in glutamate concentration. The microsensors were found to be stable for more than 60 days and were successfully tested using hepatocellular lysates to assess their capability to quantify ALT activity in a hepatic cell culture. These results open the way to their integration in liver bioreactors to assess hepatocellular toxicity in-vitro.

Information extraction from clinical and radiology notes for liver cancer staging

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Expression of the CD44v2-10 isoform confers a metastatic phenotype: Importance of the heparan sulfate attachment site CD44v3

We expressed the full-length CD44v2-10 isoform in SKHep1 cells, a nonmetastatic human hepatocellular carcinoma cell line that does not express any endogenous CD44v isoforms. In SCID mice, expression of CD44v2-10 by SKHep1 cells had no effect on s.c. primary tumor development but caused pulmonary metastases in 41% (7 of 17) of animals compared with control SKHep1 cells (0 of 16; P < 0.01). CD44v2-10 expression by SKHep1 cells resulted in enhanced heparan sulfate (HS) attachment and an enhanced capacity to bind heparin-binding growth factors. Mutation of the v3 domain to prevent HS attachment and growth factor binding abolished the metastatic phenotype, demonstrating that HS modification of CD44v2-10 plays a critical role in the development of metastases in this model. However, in vitro proliferation, motility, and invasion were not altered by CD44v2-10 expression.

Patient and graft survival after liver transplantation for hereditary hemochromatosis: Implications for pathogenesis

The clinical outcome of patients who have undergone liver transplantation for hereditary hemochromatosis (HH) or who have received iron-loaded donor grafts is unclear. We reviewed 3,600 adult primary orthotopic liver transplants and assessed the outcomes in 22 patients with HH. We also evaluated graft function and iron mobilization in 12 recipients of iron-loaded donor grafts. All 22 subjects who received liver transplants for HH were male; 13 had other risk factors for liver disease. HH patients had comparatively poor outcomes following transplantation: survival at 1, 3, and 5 years posttransplantation were 72%, 62%, and 55%, respectively. Recurrent hepatocellular cancer was the most common cause of death. There was no convincing evidence of reaccumulation of iron in the grafted liver in HH; however, 1 subject demonstrated increased serum ferritin concentration and grade 2 hepatic siderosis. Liver iron stores were slow to mobilize in 7 of the 12 recipients of iron-loaded grafts. These recipients had appropriate early graft function, but 2 patients with heavy iron loading and increased hepatic iron developed hepatic fibrosis. In conclusion. (1) HH is an uncommon indication for liver transplantation, and the majority of patients requiring transplantation had other risk factors for chronic liver disease; (2) reaccumulation of liver iron in HH patients is very unusual, but increased iron stores may be slow to mobilize in normal recipients of iron-loaded grafts, potentially compromising late graft function; (3) post-liver transplant survival is reduced in HH, and affected patients require careful clinical evaluation of perioperative and postoperative risk factors. Our data suggest that iron excess in HH does not wholly depend on intestinal iron absorption but is also influenced by liver factors that moderate iron metabolism.