Defective TNF-alpha-mediated hepatocellular apoptosis and liver damage in acidic sphingomyelinase knockout mice

This study addressed the contribution of acidic sphingomyelinase (ASMase) in TNF-alpha-mediated hepatocellular apoptosis. Cultured hepatocytes depleted of mitochondrial glutathione (mGSH) became sensitive to TNF-alpha, undergoing a time-dependent apoptotic cell death preceded by mitochondrial membrane depolarization, cytochrome c release, and caspase activation. Cyclosporin A treatment rescued mGSH-depleted hepatocytes from TNF-alpha-induced cell death. In contrast, mGSH-depleted hepatocytes deficient in ASMase were resistant to TNF-alpha-mediated cell death but sensitive to exogenous ASMase. Furthermore, although in vivo administration of TNF-alpha or LPS to galactosamine-pretreated ASMase(+/+) mice caused liver damage, ASMase(-/-) mice exhibited minimal hepatocellular injury. To analyze the requirement of ASMase, we assessed the effect of glucosylceramide synthetase inhibition on TNF-alpha-mediated apoptosis. This approach, which blunted glycosphingolipid generation by TNF-alpha, protected mGSH-depleted ASMase(+/+) hepatocytes from TNF-alpha despite enhancement of TNF-alpha-stimulated ceramide formation. To further test the involvement of glycosphingolipids, we focused on ganglioside GD3 (GD3) because of its emerging role in apoptosis through interaction with mitochondria. Analysis of the cellular redistribution of GD3 by laser scanning confocal microscopy revealed the targeting of GD3 to mitochondria in ASMase(+/+) but not in ASMase(-/-) hepatocytes. However, treatment of ASMase(-/-) hepatocytes with exogenous ASMase induced the colocalization of GD3 and mitochondria. Thus, ASMase contributes to TNF-alpha-induced hepatocellular apoptosis by promoting the mitochondrial targeting of glycosphingolipids.

Effect of chronic ethanol feeding on glutathione and functional integrity of mitochondria in periportal and perivenous rat hepatocytes.

Chronic ethanol feeding selectively impairs the translocation of cytosol GSH into the mitochondrial matrix. Since ethanol-induced liver cell injury is preferentially localized in the centrilobular area, we examined the hepatic acinar distribution of mitochondrial GSH transport in ethanol-fed rats. Enriched periportal (PP) and perivenous (PV) hepatocytes from pair- and ethanol-fed rats were prepared as well as mitochondria from these cells. The mitochondrial pool size of GSH was decreased in both PP and PV cells from ethanol-fed rats either as expressed per 10(6) cells or per microliter of mitochondrial matrix volume. The rate of reaccumulation of mitochondrial GSH and the linear relationship of mitochondrial to cytosol GSH from ethanol-fed mitochondria were lower for both PP and PV cells, effects observed more prominently in the PV cells. Mitochondrial functional integrity was lower in both PP and PV ethanol-fed rats, which was associated with decreased cellular ATP levels and mitochondrial membrane potential, effects which were greater in the PV cells. Mitochondrial GSH depletion by ethanol feeding preceded the onset of functional changes in mitochondria, suggesting that mitochondrial GSH is critical in maintaining a functionally competent organelle and that the greater depletion of mitochondrial GSH by ethanol feeding in PV cells could contribute to the pathogenesis of alcoholic liver disease.

Mouse hepatic oval cells require Met-dependent PI3K to impair TGF-β-Induced oxidative stress and apoptosis.

We have previously shown that oval cells harboring a genetically inactivated Met tyrosine kinase (Met−/− oval cells) are more sensitive to TGF-β-induced apoptosis than cells expressing a functional Met (Metflx/flx), demonstrating that the HGF/Met axis plays a pivotal role in oval cell survival. Here, we have examined the mechanism behind this effect and have found that TGF-β induced a mitochondria-dependent apoptotic cell death in Metflx/flx and Met−/− oval cells, associated with a marked increase in levels of the BH3-only proteins Bim and Bmf. Bmf plays a key role during TGF-β-mediated apoptosis since knocking down of BMF significantly diminished the apoptotic response in Met-/- oval cells. TGF-β also induced oxidative stress accompanied by NADPH oxidase 4 (Nox4) mRNA up-regulation and decreased protein levels of antioxidant enzymes. Antioxidants inhibit both TGF-β-induced caspase 3 activity and Bmf up-regulation, revealing an oxidative stress-dependent Bmf regulation by TGF-β. Notably, oxidative stress-related events were strongly amplified in Met−/− oval cells, emphasizing the critical role of Met in promoting survival. Pharmacological inhibition of PI3K did impair HGF-driven protection from TGF-β-induced apoptosis and increased sensitivity of Metflx/flx oval cells to TGF-ß by enhancing oxidative stress, reaching apoptotic indices similar to those obtained in Met−/− oval cells. Interestingly, both PI3K inhibition and/or knockdown itself resulted in caspase-3 activation and loss of viability in Metflx/flx oval cells, whereas no effect was observed in Met−/− oval cells. Altogether, results presented here provide solid evidences that both paracrine and autocrine HGF/Met signaling requires PI3K to promote mouse hepatic oval cell survival against TGF-β-induced oxidative stress and apoptosis.

TGF-β dependent regulation of oxygen radicals during transdifferentiation of activated hepatic stellate cells to myofibroblastoid cells

Background: The activation of hepatic stellate cells (HSCs) plays a pivotal role during liver injury because the resulting myofibroblasts (MFBs) are mainly responsible for connective tissue re-assembly. MFBs represent therefore cellular targets for anti-fibrotic therapy. In this study, we employed activated HSCs, termed M1-4HSCs, whose transdifferentiation to myofibroblastoid cells (named M-HTs) depends on transforming growth factor (TGF)-β. We analyzed the oxidative stress induced by TGF-β and examined cellular defense mechanisms upon transdifferentiation of HSCs to M-HTs. Results: We found reactive oxygen species (ROS) significantly upregulated in M1-4HSCs within 72 hours of TGF-β administration. In contrast, M-HTs harbored lower intracellular ROS content than M1-4HSCs, despite of elevated NADPH oxidase activity. These observations indicated an upregulation of cellular defense mechanisms in order to protect cells from harmful consequences caused by oxidative stress. In line with this hypothesis, superoxide dismutase activation provided the resistance to augmented radical production in M-HTs, and glutathione rather than catalase was responsible for intracellular hydrogen peroxide removal. Finally, the TGF-β/NADPH oxidase mediated ROS production correlated with the upregulation of AP-1 as well as platelet-derived growth factor receptor subunits, which points to important contributions in establishing antioxidant defense. Conclusion: The data provide evidence that TGF-β induces NADPH oxidase activity which causes radical production upon the transdifferentiation of activated HSCs to M-HTs. Myofibroblastoid cells are equipped with high levels of superoxide dismutase activity as well as glutathione to counterbalance NADPH oxidase dependent oxidative stress and to avoid cellular damage.

NADPH oxidase NOX4 mediates stellate cell activation and hepatocyte cell death during liver fibrosis development.

A role for the NADPH oxidases NOX1 and NOX2 in liver fibrosis has been proposed, but the implication of NOX4 is poorly understood yet. The aim of this work was to study the functional role of NOX4 in different cell populations implicated in liver fibrosis: hepatic stellate cells (HSC), myofibroblats (MFBs) and hepatocytes. Two different mice models that develop spontaneous fibrosis (Mdr2−/−/p19ARF−/−, Stat3Δhc/Mdr2−/−) and a model of experimental induced fibrosis (CCl4) were used. In addition, gene expression in biopsies from chronic hepatitis C virus (HCV) patients or non-fibrotic liver samples was analyzed. Results have indicated that NOX4 expression was increased in the livers of all animal models, concomitantly with fibrosis development and TGF-β pathway activation. In vitro TGF-β-treated HSC increased NOX4 expression correlating with transdifferentiation to MFBs. Knockdown experiments revealed that NOX4 downstream TGF-β is necessary for HSC activation as well as for the maintenance of the MFB phenotype. NOX4 was not necessary for TGF-β-induced epithelial-mesenchymal transition (EMT), but was required for TGF-β-induced apoptosis in hepatocytes. Finally, NOX4 expression was elevated in patients with hepatitis C virus (HCV)-derived fibrosis, increasing along the fibrosis degree. In summary, fibrosis progression both in vitro and in vivo (animal models and patients) is accompanied by increased NOX4 expression, which mediates acquisition and maintenance of the MFB phenotype, as well as TGF-β-induced death of hepatocytes.

Hepatocyte nuclear factor 4alpha transactivates the mitochondrial alanine aminotransferase gene in the kidney of Sparus aurata

Alanine aminotransferase (ALT) plays an important role in amino acid metabolism and gluconeogenesis. The preference of carnivorous fish for protein amino acids instead of carbohydrates as a source of energy lead us to study the transcriptional regulation of the mitochondrial ALT (mALT) gene and to characterize the enzyme kinetics and modulation of mALT expression in the kidney of gilthead sea bream (Sparus aurata) under different nutritional and hormonal conditions. 5′-Deletion analysis of mALT promoter in transiently transfected HEK293 cells, site-directed mutagenesis and electrophoretic mobility shift assays allowed us to identify HNF4α as a new factor involved in the transcriptional regulation of mALT expression. Quantitative RT-PCR assays showed that starvation and the administration of streptozotocin (STZ) decreased HNF4α levels in the kidney of S. aurata, leading to the downregulation of mALT transcription. Analysis of the tissue distribution showed that kidney, liver, and intestine were the tissues with higher mALT and HNF4α expression. Kinetic analysis indicates that mALT enzyme is more efficient in catalyzing the conversion of L-alanine to pyruvate than the reverse reaction. From these results, we conclude that HNF4α transactivates the mALT promoter and that the low levels of mALT expression found in the kidney of starved and STZ-treated fish result from a decreased expression of HNF4α. Our findings suggest that the mALT isoenzyme plays a major role in oxidazing dietary amino acids, and points to ALT as a target for a biotechnological action to spare protein and optimize the use of dietary nutrients for fish culture.

Cell fusion reprogramming leads to a specific hepatic expression pattern during mouse bone marrow derived hepatocyte formation In Vivo

The fusion of bone marrow (BM) hematopoietic cells with hepatocytes to generate BM derived hepatocytes (BMDH) is a natural process, which is enhanced in damaged tissues. However, the reprogramming needed to generate BMDH and the identity of the resultant cells is essentially unknown. In a mouse model of chronic liver damage, here we identify a modification in the chromatin structure of the hematopoietic nucleus during BMDH formation, accompanied by the loss of the key hematopoietic transcription factor PU.1/Sfpi1 (SFFV proviral integration 1) and gain of the key hepatic transcriptional regulator HNF-1A homeobox A (HNF-1A/Hnf1a). Through genome-wide expression analysis of laser captured BMDH, a differential gene expression pattern was detected and the chromatin changes observed were confirmed at the level of chromatin regulator genes. Similarly, Tranforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) and neurotransmitter (e.g. Prostaglandin E Receptor 4 [Ptger4]) pathway genes were over-expressed. In summary, in vivo BMDH generation is a process in which the hematopoietic cell nucleus changes its identity and acquires hepatic features. These BMDHs have their own cell identity characterized by an expression pattern different from hematopoietic cells or hepatocytes. The role of these BMDHs in the liver requires further investigation.

Redirecció de l'especificitat de les cél·lules T contra epítops del VIH restringit per la HLA-A2 mitjaçant transferència genética

Existeixen creixents evidències què la resposta dels limfòcits T CD8+ alpha beta citotòxics (CTLs) és un element fonamental en la infecció produïda pel VIH. Les CTLs VIH especifiques es consideren molt importants en la reducció de la càrrega viral i en la contenció de la infecció. Encara que la combinació dels antiretrovirals (HAART) ha suposat una millora considerable en la lluita contra el VIH induint una important reducció de la càrrega viral i augmentant el nombre de cèl•lules T CD4+, diverses complicacions han fet ressaltar la necessitat de noves alternatives terapèutiques. Les complicacions inclouen: manca de recuperació d’una resposta immune sòlida contra el VIH, toxicitat a llarg termini de la teràpia i el descobriment que les cèl•lules T CD4+ constitueixen un reservori pel virus. Les noves alternatives controlaran la replicació viral i reconstituiran la immunitat. L’eficàcia de la immunoteràpia cel•lular amb transferència adoptiva de CTLs virals específics s’ha provat en diferents infeccions virals humanes, incloent el VIH. Proposem una modificació de la immunoteràpia adoptiva redirigint l’especificitat de les cèl•lules T contra el VIH mitjançant la transfecció dels gens del TCR. En aquest assaig preclínic, ens aprofitarem de la tecnologia dels animals transgènics per les molècules de HLA, amb la finalitat de generar TCRs d’alta afinitat dirigits contra epitops del VIH restringits per la molècula HLA. Aquests TCRs seran induïts in vivo i seleccionats in vitro. Les cadenes alpha i beta dels TCRs VIH específics procedents de les CTLs seran clonades mitjançant tècniques de biologia molecular. Aquests TCRs VIH específics seran transferits a cèl•lules T CD8+ humanes i la seva especificitat i capacitat citolítica contra cèl•lules diana que presentin antígens de VIH-1 s’estudiaran mitjançant la combinació de diverses tècniques noves (FCC, transfecció mitjançant Nucleoefector). Finalment, una construcció retroviral adient per la seva transducció en cèl•lules T humanes s’establirà amb un TCR òptim seleccionat.

Paper dels exosomes en la comunicació entre cèl•lules presentadores d'antigen

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Institut Gustave-Roussy, França, entre febrer i març del 2007. L'objectiu principal del projecte consisteix en estudiar la interacció dels exosomes , obtinguts a partir d'un model in vitro com són les cél•lules dendrítiques derivades de monòcits, amb els subtipus de cel•lules dendrítiques mieloides i plasmacitoides, valorant la seva capacitat de captació i evaluant els canvis fenotípics i funcionals per part de les cèl•lules diana.

Akt fosforila FoxG1 en cèl·lules de glioma

En un treball recent s’ha descrit l’amplificació del gen del factor de transcripció FoxG1, homòleg de l'oncogen víric aviar Qin, en mostres de meduloblastoma, un tipus de tumor cerebral que representa el 20% dels tumors cerebrals infantils malignes (Adesina et al.¸2007). El tumor cerebral més freqüent i agressiu en l’adult és el glioma, especialment la seva forma més maligna: el glioblastoma multiforme (glioma de grau IV segons la classificació de l'OMS). En aquest treball hem estudiat l'expressió proteica del factor de transcripció FoxG1, homòleg de l'oncogen víric aviar Qin, en mostres de glioma. Vam analitzar 15 mostres de glioma, detectant FoxG1 en 9 d’elles, i amb diferents nivells d’expressió. Intentant aprofundir en el coneixement de la funció i la regulació de FoxG1, vam estudiar si FoxG1 podia ser fosforilat. Vam detectar, tant per assaig cinasa com per espectrometria de masses, que FoxG1 és un substracte directe de la cinasa Akt, el principal efector de la via de PI3K (phosphoinositide 3-kinase). En la línia cel•lular de glioblastoma U373MG, vam observar que Akt endogen fosforila FoxG1 en un pèptid situat a l’extrem C-terminal del domini forkhead. Aquesta fosforilació és contrarestada per un inhibidor farmacològic de PI3K. Al contrari del que passa en FoxO on la fosforilació per Akt inhibeix l’activitat de FoxO promovent la seva exportació del nucli, la fosforilació de FoxG1 per Akt no promou cap canvi en la seva localització subcel•lular, i FoxG1 es manté nuclear. Actualment estem estudiant els efectes biològics de la fosforilació de FoxG1 per Akt.

Desenvolupament d’un nou model murí humanitzat de pemfigoide ampul•lar obtingut a partir de cèl•lules mare humanes fol·liculars

Resum: El pemfigoid ampul•lar és una malaltia cutània autoimmune. La majoria dels pacients presenten autoanticossos contra proteïnes de la membrana basal de la pell, concretament en contra de la col·làgena XVII, específicament envers el epítop immunodominant, l’NC16A. La patogenicitat dels anticossos ha estat demostrada mitjançant experiments in vitro i in vivo. L’escassa homologia existent entre l’NC16A i el seu homòleg murí (NC14A), ha dificultat l’el·laboració de models animals d’aquesta malaltia. En aquest treball demostrem que el sèrum de pacients amb pemfigoid ampul•lar produeix separació dermo-epidèrmica en pell de ratolí humanitzada obtinguda a partir de cèl•lules mare humanes del provinents fol·licle pil·lós

Efectes de l’administració de tpa combinat amb dipyridamole sobre cèl•lules endotelials cerebrals humanes sotmeses a deprivació d’oxigen i glucosa

El DP és un agent usat de forma comú en la prevenció secundària de l’ictus per les seves propietats antiplaquetars. Ha estat proposat com a possible teràpia coadjuvant del tractament trombolític en fase aguda de l’ictus isquèmic amb rtPA neuroprotector per les seves propietats neuroprotectores, antiinflamatòries i antioxidants. En el present treball s’analitza la toxicitat de l’administració d’rtPA en cèl•lules endotelials cerebrals humanes sotmeses a isquèmia, així com els seus efectes sobre l’activació de MMPs. Posteriorment es combina l’administració d’rtPA amb Dipyridamole i s’analitzen els efectes en la toxicitat cel•lular i l’expressió d’MMPs.

Biomarcadors oculars en la malaltia d’Alzheimer precoç: Estudi de la capa de fibres nervioses i cèl•lules ganglionars de la retina i alteracions pupil•lars.

Actualment, no existeix un diagnòstic de certesa in vivo per la malaltia d’Alzheimer (MA), i l’ull podria aportar biomarcadors de la malaltia. 15 pacients amb MA i 15 controls es van sotmetre a un test d’hipersensibilitat a la pilocarpina i a OCT de capa de fibres nervioses (CFNR) i de cèl•lules ganglionars retinianes (CCG). Es trobà major hipersensibilitat a la pilocarpina i major gruix de la CCG en el grup de pacients. També una tendència a l’aprimament de la CFNR en estadis avançats de la MA. Aquestes proves representen un camí esperançador per trobar un test diagnòstic de la MA.

Relació entre el percentatge i número absolut de cèl·lules Natural Killer i de l’expressió dels seus receptors NKG2D i NKp46 i les diferents formes de presentació de la Tuberculosi. Resultats preliminars.

La tuberculosi pot localitzar-se al pulmó: TB-P o altres òrgans: TB-EP, segons el compromís del sistema immunitari de l’hoste, on hi intervenen les cèl.lules Natural Killer-NK. L’estudi analitza el percentatge i número absolut d’NK i l’expressió dels receptors d’activació, NKG2D - NKp46, en 15 malalts/TB-P, 15 malalts/TB-EP i 15 sans, trobant-se augmentades en percentatge en el grup TB-P, disminuïdes en número absolut en els TB-EP i TB-P, i valors més alts d’ NKG2D, sobretot, malalts de TB-EP. Les coincidències amb d’altres estudis i les troballes preliminars obren possibilitats a investigacions en el camp de la TB-EP i la reacció immune.

Milloria de l’aplicabilitat i la fiabilitat diagnòstica de l’elastografia per avaluar la rigidesa hepàtica en les malalties hepàtiques cròniques

L’elastografia de transició (ET) és un mètode no invasiu per avaluar la fibrosi hepàtica. El major problema és la baixa aplicabilitat (20% de resultats inadequats), relacionats amb obesitat del pacient i baixa experiència de l’explorador. En aquest estudi es planteja augmentar aplicabilitat i fiabilitat diagnòstica. L’estudi va incloure 868 registres. Amb una segona avaluació per personal experimentat i una tercera amb material específic es van obtenir registres adequats en la majoria dels prèviament inadequats. La fiabilitat diagnòstica va augmentar a la segona i tercera exploracions. Conclusió: La revaluació dels registres inadequats permet augmentar aplicabilitat i fiabilitat diagnòstica de la tècnica.