Medisch onderzoek Sectie 1
Modellering van menselijke iPSC-hepatocyten van alfa-1 antitrypsine heterozygositeit onthult metabole ontregeling en cellulaire heterogeniteit. Andrew A. Wilson
Het rekruteringssecretarisblok ("R-SB") fenomeen en endoplasmatisch reticulumopslagziekten. Francesco Callea
Diploïde hepatocyten stimuleren de fysiologische leververnieuwing bij volwassen mensen. Olaf Bergmann
Veroudering en leverziekte. David A. Brenner
Waarom ontwikkelen sommige Alpha's een leverziekte en andere niet?
Modellering van menselijke iPSC-hepatocyten van alfa-1-antitrypsine-heterozygositeit onthult metabolische ontregeling en cellulaire heterogeniteit
Andrew A. Wizoon
Deze studie toont aan dat MZ iHeps een cellulair fenotype vertoont dat intermediair is met genetisch gematchte ZZ- en MM-vergelijkers. Door middel van multi-omics-profilering hebben we aangetoond dat de AAT-verwerking verstoord is in zowel ZZ- als MZ-iHeps en geassocieerd is met stroomafwaartse metabole ontregeling, verminderde mitochondriale functie en cellulaire heterogeniteit gekenmerkt door takspecifieke UPR-genexpressie. Deze bevindingen bieden belangrijk inzicht in de mechanistische onderbouwing van ZAAT-aangedreven hepatocytschade die zou kunnen bijdragen aan het verhoogde risico op klinische leverziekte waargenomen bij zowel individuen die heterozygoot als homozygoot zijn voor de Z-mutatie.
Het fenomeen Recruitment-Secretory Block (“R-SB”) en
Endoplasmatisch reticulumopslagziekten
Francesco Callea
In dit artikel bespreken we de biologische en klinische implicaties van het fenomeen Recruitment-Secretory Block (“R-SB”). Het fenomeen verwijst naar de reactie van de lever met betrekking tot de eiwitsecretie onder omstandigheden van klinische stimulatie. Onze basiskennis van het proces is te danken aan
het experimentele werk in diermodellen. Onder basale omstandigheden wordt de eiwitsynthese voornamelijk uitgevoerd door periportale (zone 1) hepatocyten die worden beschouwd als de “professionele” synthetiserende eiwitcellen. Onder stimulatie worden mid-lobulaire en centro-lobulaire (zones 2 en 3) hepatocyten progressief gerekruteerd volgens lobulaire gradiënten en dragen ze bij aan de toename van de synthese en secretie. Het secretieblok, bediend door exogene middelen, veroorzaakt intracellulaire retentie van alle secretoire eiwitten. Het Pi MZ-fenotype van alfa-1-antitrypsinedeficiëntie (AATD) is de sleutel gebleken voor in vivo onderzoek naar de reactie van de lever, aangezien synthese en blokkering van de secretie gelijktijdig plaatsvinden. De M-fractie van AAT wordt gestimuleerd voor synthese en regelmatig geëxporteerd, terwijl de Z-fractie grotendeels in de cel wordt vastgehouden. Om die reden wordt het fenomeen ‘Recruitment-Secretory Block’ (‘R-SB’) genoemd. Het fenomeen “R-SB” verklaart waarom:
de MZ-individuen kunnen het serumtekort corrigeren; (b) de resulterende immonohistochemische en elektronenmicroscopische (EM) patronen zijn zeer eigenaardig en specifiek voor de diagnose van de Z-mutatie in weefselcoupes bij afwezigheid van genotypering; (c) de term vervoerder is niet langer van toepassing op de
heterozygote toestand aangezien alle Pi MZ-individuen opslag ondergaan en de opslag vatbaar maakt voor leverschade. De opslag vertegenwoordigt de echte elementaire laesie en weerspiegelt bijgevolg het fenotypegenotype
correlatie; (d) de plaats en functie van de extrahepatische AAT en de relatie tussen intra- en extracellulaire AAT; (e) last but not least het concept van Endoplasmic Reticulum Storage Disease (ERSD) en van een nieuwe ziekte, erfelijke hypofibrinogenemie met hepatische opslag (HHHS).
In het licht van het opkomende fenomeen dat in vitro is beschreven, namelijk dat M en Z AAT heteropolymeren kunnen vormen zowel in hepatocyten als in de bloedsomloop, hebben we het gehele klinische en experimentele materiaal dat gedurende veertig jaar is verzameld, beoordeeld om te evalueren in hoeverre de
polymerisatieverschijnsel treedt in vivo op. Het artikel vat de overeenkomsten en verschillen samen tussen AAT en fibrinogeen, evenals tussen de gerelateerde ziekten, AATD en HHHS. Mutaties in de gammaketen van fibrinogeen ondergaan inderdaad een aggregatieproces binnen de RER van hepatocyten
gelijk aan AATD Bovendien heeft dit werk het intrigerende fenomeen opgehelderd dat ten grondslag ligt aan een nieuw syndroom, erfelijke hypofibrinogenemie en hypo-APO-B-lipoproteïnemie met opslag in de lever van fibrinogeen en APO-B-lipoproteïnen. Er wordt gehoopt dat deze studies kunnen bijdragen aan toekomstig onderzoek en strategieën kunnen selecteren die gericht zijn op het gelijktijdig corrigeren van de hepatocytische opslag, waardoor leverschade en plasmadeficiëntie van de twee eiwitten worden voorkomen.
Diploïde hepatocyten stimuleren de fysiologische leververnieuwing
bij volwassen mensen
Olaf Bergmann
grafisch abstract
Gebaseerd op geboortedatering met radiokoolstof, a
uitgebreid model van hepatocyten
vernieuwing bij mensen laat zien dat de lever
blijft een jong orgel. Hepatocyten
vertonen een continu en levenslang karakter
omzet, die sterk afhankelijk is van
hun ploïdieniveau.
Retrospectieve geboortedata uit de 14e eeuw stellen de leeftijd van de menselijke lever vast (<3 jaar)
De vernieuwingspercentages van volwassen hepatocyten zijn onafhankelijk van de leeftijd van de proefpersoon
Diploïde hepatocyten vertonen een ruim zevenvoudig hoger geboortecijfer vergeleken met polyploïde
De bijdrage van hogere ploïdieniveaus aan de diploïde hepatocytenpool is beperkt
Veroudering en leverziekte
David A. Brenner
Het volume en de bloedstroom van de lever nemen geleidelijk af met het ouder worden. Volgens onderzoeken waarbij echografie wordt gebruikt, neemt het levervolume met 20-40% af naarmate men ouder wordt. Dergelijke veranderingen houden verband met een afname van de bloedstroom in de lever.IndividuenBij personen van 65 jaar of ouder was er sprake van een afname van ongeveer 35% in het bloedvolume van de lever vergeleken met personen jonger dan 40 jaar. Ondertussen constateerden de onderzoeken waarbij de lever werd gescand met radio-isotopen niet een afname van het totale levervolume, maar van de massa van de functionele levercellen. Studies hebben gemengde resultaten gerapporteerd over door veroudering veroorzaakte veranderingen in de lever. Mensen vertonen een lichte daling van de serumalbumineconcentratie of handhaven het normale niveau tijdens het natuurlijke verouderingsproces. De neurale vet- en cholesterolvolumes in de lever nemen geleidelijk toe naarmate men ouder wordt, en de niveaus van cholesterol in het bloed, lipoproteïnecholesterol met hoge dichtheid en neutrale vetwaarden nemen ook in de loop van de tijd toe. Ondertussen neemt het metabolisme van het lipoproteïne-cholesterol met lage dichtheid met 35% af. De serum-γ-glutamyltransferase- en alkalische fosfatasespiegels zijn verhoogd bij veroudering. Hoewel het serumaminotransferase het normale niveau handhaaft, wordt het serumbilirubine geleidelijk verlaagd naarmate mensen ouder worden.
Aan veroudering gerelateerde veranderingen in levercellen omvattenvolumeveranderingen, polyploïdie (polyploïdiekernen),opeenhoping van dichte lichamen (lipofuscine) in levercellen, averminderd gebied van glad endoplasmatisch reticulum, en eenafnemend aantal en disfunctie van mitochondriën. Het volume van de levercellen neemt geleidelijk toe naarmate ze volwassener worden, maar begint af te nemen als gevolg van veroudering. Lipofuscinen zijn sterk verknoopte, niet-afbreekbare eiwitaggregaten die worden gevormd wanneer eiwitten die zijn beschadigd en gedenatureerd door oxidatieve stress, niet worden afgebroken in de levercellen. Dergelijke lipofuscinen veroorzaken een verhoogde vorming van reactieve zuurstofsoorten (ROS) in cellen en een verminderde overlevingskansen van cellen. Als gevolg van veroudering neigt hepatocytenpolyploïdie in de loop van de tijd vaker voor te komen, wat gepaard gaat met een verminderd aantal en disfunctie van de mitochondriën, en resulteert in een daling van het ATP-niveau. Ook wordt het oppervlak van het gladde endoplasmatisch reticulum verkleind, waardoor er minder glad endoplasmatisch reticulum wordt aangemaakt en de synthese van microsomale eiwitten in de lever wordt verminderd.
Waarom ontwikkelen sommige Alpha's een leverziekte en andere niet?
Varianten in autofagiegenen MTMR12 en FAM134A zijn vermeende modificatoren van het hepatische fenotype bij α1-antitrypsinedeficiëntie
Tafaleng, Edgar N.1; Li, Jie2; Wang, Yan1; Hidvegi, Tunda2; Soto-Gutierrez, Alex1; Locke, Adam E.2; Nicolaas, Thomas J.2; Wang, Yung-Chun2; Pak, Stephen2; Cho, Michael H.3; Zilverman, Edwin K3; Zilverman, Gary A.2; Jin, Sheng Chih2; Vos, Ira J.1; Perlmutter, David H.2
Abstract
Achtergrond en doelstellingen:
In de klassieke vorm van α1-antitrypsinedeficiëntie accumuleert een verkeerd gevouwen variant α1-antitrypsine Z in het endoplasmatisch reticulum van levercellen en veroorzaakt levercelbeschadiging door functiewinst-proteotoxiciteit in een subgroep van getroffen homozygoten, maar er is relatief weinig bekend. over vermeende modificatoren. Hier hebben we genomische sequencing uitgevoerd in een uniek getroffen familie met een indexgeval van leverfalen en 2 homozygote broers en zussen met minimale of geen leverziekte. Hun sequenties werden vergeleken met sequenties in goed gekarakteriseerde cohorten van homozygoten met of zonder leverziekte, en vervolgens werden kandidaat-sequentievarianten getest op veranderingen in de kinetiek van de afbraak van α1-antitrypsinevariant Z in van iPS afgeleide hepatocytachtige cellen afkomstig van de aangetaste cellen. broers en zussen zelf.
Aanpak en resultaten:
Specifieke varianten in autofagiegenen MTMR12 en FAM134A zouden elk de afbraak van α1-antitrypsinevariant Z in cellen van de indexpatiënt kunnen versnellen, maar zowel MTMR12- als FAM134A-varianten waren nodig om de afbraak van α1-antitrypsinevariant Z in cellen van een beschermde broer of zus te vertragen. , wat aangeeft dat overerving van beide varianten nodig is om de pathogene effecten van hepatische proteotoxiciteit op cellulair niveau te mediëren. Analyse van homozygote cohorten toonde aan dat meerdere patiëntspecifieke varianten in proteostasegenen waarschijnlijk de gevoeligheid voor leverziekten op populatieniveau kunnen verklaren.
Conclusies:
Deze resultaten valideren het concept dat genetische variatie in de autofagiefunctie de gevoeligheid voor leverziekte bij α1-antitrypsinedeficiëntie kan bepalen en leveren bewijs dat polygene mechanismen en meerdere patiëntspecifieke varianten waarschijnlijk nodig zijn voor proteotoxische pathologie.
Let op: dit is geen open publicatie