Celulele hepatice mature declanșează regenerarea ca răspuns la leziunile învecinate

Afectarea hepatică acută reprezintă o provocare majoră pentru medicina clinică, cu peste 2 milioane de decese la nivel global anual, cauzate de hepatite virale, ciroză sau cancer hepatic. Deși ficatul are o capacitate remarcabilă de regenerare, mecanismele celulare și moleculare care o susțin sunt încă insuficient înțelese. Studiul Universitatății Kyushu din Japonia a explorat acest proces prin analiza transcriptomică la nivel de celulă unică (scRNA-seq) în contextul leziunii hepatice induse de paracetamol (acetaminofen), identificând două populații celulare regenerative distincte, cu trăsături morfologice, funcționale și de proliferare divergente.
Tradițional, s-a presupus că regenerarea hepatică este realizată de o subpopulație de celule stem sau progenitoare localizate în canalul lui Hering. Cu toate acestea, cercetări recente sugerează că hepatocitele mature sunt de fapt principalele celule regenerative. În cazul hepatectomiei parțiale, studiile au arătat că ficatul rămas își poate recăpăta masa inițială, însă mecanismele de proliferare nu sunt complet elucidate. Mai mult, în contextul afectării hepatice acute, caracterizate prin necroză și inflamație, este posibil ca procesele regenerative să urmeze căi diferite față de cele implicate în hepatectomie.

Despre studiu

Studiul a utilizat date publice de scRNA-seq și evaluări histologice pentru a analiza regenerarea hepatică la șoareci după administrarea de acetaminofen (APAP). Analiza a identificat 14 clustere celulare de hepatocite, dintre care două (cluster 7 și cluster 0/1/8) s-au remarcat printr-o activitate proliferativă crescută. Acestea diferă semnificativ în ceea ce privește starea de diferențiere, capacitatea proliferativă, localizarea histologică și răspunsul la semnalizare.

• Clusterul 7 a fost alcătuit din celule cu caracteristici de diferențiere, cu expresie crescută a genelor asociate cu celule stem și căi de semnalizare implicate în proliferare (Egfr, Jun, Malat1).
• Clusterul 0/1/8 a inclus hepatocite mature care își mențin funcțiile metabolice (Alb, Trf), dar care intră totodată în ciclul celular, sugerând o formă de proliferare fără dediferențiere evidentă.

Celulele din clusterul 7 au fost localizate în imediata vecinătate a zonelor necrotice și au fost denumite INTR cells (interfacing necrotic area transient regenerative cells). Acestea au exprimat markerii TP53INP1 și c-Jun și au prezentat o capacitate de proliferare superioară comparativ cu celelalte hepatocite.

Rezultate

Apariția a două populații celulare proliferative distincte

ScRNA-seq a evidențiat că:

•  Clusterul 7 este caracterizat prin activarea căilor ErbB, MAPK, JAK-STAT și TNF, cu expresie crescută a genelor Jun, Egfr, Pik3r1, dar și a markerilor stem (Zeb1).
•  Clusterul 0/1/8 include hepatocite metabolic active și proliferează fără a activa intens căi de reprogramare celulară.

Celulele INTR sunt dependente de contactul cu necroza

Analizele histologice și imunohistochimice au arătat că:

•  Celulele INTR formează un strat subțire adiacent zonei necrotice.
•  Markerii INTR (c-Jun și TP53INP1) sunt expresi în peste 80% din celulele perinecrotice.
•  Injecția de țesut hepatic necrotic a indus apariția celulelor INTR, spre deosebire de injecția cu gel steril, confirmând că contactul direct cu necroza este esențial pentru conversia celulelor hepatice în celule INTR.

INTR și non-INTR au dinamici diferite ale ciclului celular

Prin imunocolorări pentru Ki67, Cyclin D1/B1 și analiza binucleării:

•  Celulele INTR au trecut prin două cicluri de diviziune până la 72 de ore, indicând o proliferare accelerată.
•  Celulele non-INTR au intrat tardiv în faza S și au proliferat mai lent.
•  Analiza DAPI și BrdU a confirmat aceste dinamici distincte, celulele INTR demonstrând replicare mai intensă și precoce.

Semnalizarea EGFR, JNK și mTOR influențează proliferarea

Inhibarea farmacologică a EGFR, c-Jun și mTOR a arătat că:

•  Proliferarea celulelor INTR este semnificativ afectată de aceste blocade, în special prin scăderea markerilor Ki67 și Cyclin D1.
•  Celulele non-INTR sunt mai rezistente la inhibare, dar pot activa semnalizarea c-Jun compensator, ceea ce sugerează o plasticitate de semnalizare mai mare.

INTR cells apar și în afectarea hepatică umană

Examinarea țesuturilor hepatice de la pacienți cu hepatită B acută, hepatită autoimună și hepatotoxicitate medicamentoasă a relevat:

•  Prezența celulelor TP53INP1- și c-Jun-pozitive în zonele perinecrotice.
•  Aceasta sugerează că mecanismul identificat la șoareci este conservat și la om, indiferent de etiologia necrozei hepatice.

Concluzii

Acest studiu redefinește înțelegerea regenerării hepatice în leziunile acute, evidențiind existența a două populații celulare proliferative cu roluri complementare:

•  Celulele INTR, localizate perinecrotic, dediferențiate, cu o capacitate proliferativă accelerată, activate prin contact cu necroza și reglate prin multiple căi de semnalizare.
•  Celulele non-INTR, hepatocite mature cu funcții metabolice păstrate, care proliferează lent și pot activa căi alternative în condiții de inhibare a semnalizării.

Aceste descoperiri sugerează că regenerarea hepatică nu este un proces uniform, ci unul complex și eterogen, în care contactul cu necroza joacă un rol esențial în inițierea unor fenotipuri regenerative specializate. În plus, ele pot contribui la dezvoltarea unor strategii terapeutice personalizate, care să stimuleze proliferarea hepatocitelor în mod selectiv în funcție de contextul tisular și de tipul de afectare hepatică.