zonificación metabólica, lesión hepática aguda inducida por fármacos y regeneración

la unidad hepática funcional consiste en el lóbulo hepático, que tiene una vena central y tríadas portal hexagonales o poligonales que consisten en la vena porta, la arteria hepática y el conducto biliar. La vena central está conectada a las tríadas portales a través de los sinusoides que atraviesan las placas hepáticas., Aunque todos los hepatocitos son morfológicamente similares, sus funciones son bastante diversas y están determinadas por su ubicación a lo largo del eje porto-central de la unidad funcional hepática, el lóbulo hepático. Los hepatocitos periportales están especializados en funciones hepáticas oxidativas como la gluconeogénesis, la ß-oxidación de ácidos grasos y la síntesis de colesterol, mientras que los hepatocitos pericentrales son más importantes para la glucólisis, la lipogénesis y la desintoxicación de drogas basada en el citocromo P450. La zonificación metabólica está formada por un gradiente de señalización Wnt/ß-catenina ., Un estudio reciente reveló que los receptores LGR4 / 5 y sus ligandos afines RSPO potencian la señalización de Wnt/ß-catenina y controlan la zonificación hepática .

los hepatocitos Centrilobulares expresan abundantemente el citocromo P450 (Cyps), que metabolizan el alcohol y varias hepatotoxinas químicas como el acetaminofeno, el tetracloruro de carbono (CCl4) y la tioacetamida, para generar radicales libres altamente reactivos que dañan los hepatocitos. Una sola administración de fármacos como CCl4 induce necrosis de los hepatocitos y desorganización de los sinusoides que rodean la vena central., La proliferación de hepatocitos comienza dentro de las 24 h, alcanza su punto máximo alrededor de las 48 h, y termina en 72 h en ratones . Junto con la proliferación de hepatocitos, el remodelado sinusoide ocurre en el área necrótica. Antes de estas respuestas, los hepatocitos dañados por los radicales libres producen patrones moleculares asociados al daño (DAMPs) Para inducir la inflamación, por lo que las células no parenquimatosas activadas contribuyen a la regeneración. Las células inflamatorias residentes y reclutadas de la médula ósea juegan un papel crucial en la regeneración y remodelación del área dañada., La célula de Kupffer activada, un macrófago hepático residente, secreta interleucina-6 (IL-6) que induce directamente la expresión hepática de múltiples genes asociados con proteínas de fase aguda, ciclo celular, redox y antiapoptosis para facilitar la proliferación de hepatocitos remanentes . HSCs y LSECs también juegan un papel crucial en la proliferación de hepatocitos y remodelación sinusoidal después de la lesión hepática. Las CMH estimuladas por la inflamación contribuyen al inicio de la regeneración hepática secretando el factor de crecimiento hepatocítico (HGF)., Además, las HSC activadas comienzan a producir matriz extracelular (ECM) incluyendo colágenos para fijar la arquitectura del tejido lesionado de una manera similar al proceso de curación de heridas . El ECM sirve como un andamio para la proliferación de hepatocitos y mantiene la estabilidad mecánica en la región dañada. Los Lsec activados por la inflamación aguda también secretan HGF y Wnt2 para promover la regeneración hepática ., Hemos reportado que el Sema3e producido por los hepatocitos dañados induce la contracción de LSECs, lo que apoya la activación de HSCs y la infiltración de leucocitos en el área dañada . Dado que el insulto del hígado es transitorio, estas células activadas por la inflamación se asentarán eventualmente, seguido de la resolución de la ECM y la revascularización. Por lo tanto, la activación de las células no parenquimatosas en el área lesionada y la proliferación de hepatocitos no dañados deben estar bien orquestadas para restaurar la masa original, las funciones y la estructura del hígado en la inflamación aguda.,

lesión hepática crónica y fibrosis

la inflamación crónica es una respuesta inmune que persiste durante meses, en la que la inflamación y los procesos de remodelación y reparación de los tejidos ocurren simultáneamente. Puede ser inducida por una serie de insultos diferentes, incluyendo la infección por el virus de la hepatitis, la ingesta excesiva de alcohol, reacciones autoinmunes, toxinas y trastornos metabólicos. Sin embargo, independientemente de la etiología, la inflamación crónica induce fibrosis que eventualmente conduce a cirrosis y carcinoma hepatocelular., En la hepatitis crónica, las HSC activadas se convierten en miofibroblastos y juegan un papel dominante en la fibrosis al producir una gran cantidad de colágeno. Además, la regulación ascendente de un inhibidor tisular de metaloproteinasas – 1 (TIMP-1) en el hígado fibrótico contribuye a la deposición de colágeno al inhibir la resolución de la ECM. La producción persistente de factores de crecimiento para HSCs, citocinas fibrogénicas y quimiocinas por varios tipos de células hepáticas están involucradas en la fibrogénesis en la inflamación crónica., Entre ellos, el TGF-ß producido por las células inmunitarias promueve directamente la fibrogénesis al inducir la transcripción del colágeno tipo I y III a través de la vía de señalización Smad . La IL-1ß y el TNF-α No inducen la activación de las CMH, sino que median en la supervivencia de las CMH activadas y, por lo tanto, contribuyen a la fibrosis hepática . Un estudio reciente ha revelado la implicación de la IL-33, una citocina de un miembro de la familia IL-1 en la fibrosis hepática. La IL-33 secretada de hepatocitos dañados estimula las células linfoides innatas tipo 2 (ILC2) para producir IL-13, que a su vez promueve la activación de las células HSC a través de la activación STAT6 .,

Las quimiocinas también juegan un papel en la fibrosis hepática a través de las células no inmunes, así como las células inmunes en el hígado. Dos tipos de receptores para CXCL12 (también llamados SDF1), CXCR4 y CXCR7, regulan un equilibrio entre la regeneración y la fibrosis después de la lesión hepática a través del cambio fenotípico del nicho vascular hepático ., CXCR4 y CXCR7 se expresan diferencialmente en LSECs dependiendo de la condición del hígado dañado, y la regulación ascendente cxcr7 después de una lesión aguda contribuye a la regeneración hepática mediante el despliegue de factores pro-regenerativos como Wnt2 y HGF a través de la inducción del factor de transcripción Id1. En contraste, la señalización constitutiva de FGFR1 en LSEC bajo hepatitis crónica induce el predominio de CXCR4 sobre CXCR7 al aumentar la expresión de CXCR4, lo que lleva a un cambio de nicho vascular pro-regenerativo al fenotipo Pro-fibrótico acompañado por la proliferación de HSCs activadas., Por otro lado, CCL2, también llamado MCP-1 secretado de la célula de Kupffer y HSC, contribuye al reclutamiento de monocitos Ccr2+ Ly6C+ en el hígado. Los macrófagos Ly6Chi reclutados son proinflamatorios Y Pro fibróticos y producen IL-1ß, TNF-α, TGF-ß y PDGF Para inducir la supervivencia, activación y proliferación de miofibroblastos . Como tal, los macrófagos hepáticos contribuyen a la fibrogénesis hepática, mientras que juegan un papel crucial en la resolución de la MEC ., Se ha notificado que los macrófagos restauradores Ly6Clo presentan fenotipos pro-resolución con una mayor expresión de metaloproteinasas de matriz fibrinolítica (MMPs), incluyendo MMP9 y MMP12, genes relacionados con la fagocitosis y factores de crecimiento . Así, después de la inflamación aguda, el cambio fenotípico de los macrófagos proinflamatorios a macrófagos restauradores junto con la desaparición de los macrófagos Pro fibróticos juega un papel importante en la regeneración hepática y la resorción de la MEC., Thus, interactions among immune and non-immune cells in response to persistent inflammatory factors can be a fork toward hepatic regeneration or fibrosis in chronic hepatitis (Fig. 2).

cambios fenotípicos de células no parenquimatosas asociados con la regeneración hepática o fibrosis después de una lesión

células madre/progenitoras hepáticas y ductulares reacción

los hepatocitos tienen una larga vida útil, y los nuevos hepatocitos se derivan de hepatocitos preexistentes. Por lo tanto, a diferencia de las células madre intestinales, la homeostasis hepática no parece requerir una población de células madre residentes., Además, en la lesión hepática aguda, debido a que los hepatocitos remanentes proliferan para restaurar las células perdidas, las células madre no son necesariamente necesarias. Sin embargo, en la lesión hepática crónica, se ha creído que las células progenitoras hepáticas (LPC) u células ovaladas contribuyen a la regeneración hepática. Fundamentalmente, las LPC se definen como células bi-potenciales similares al hepatoblasto fetal, que pueden diferenciarse tanto de hepatocitos como de BECs ., Las lesiones hepáticas crónicas a menudo acompañan a la «reacción ductular», que se caracteriza histológicamente como emergencia ectópica y expansión de células con marcadores positivos del conducto biliar alrededor de la vena porta. Durante mucho tiempo se ha postulado que la reacción ductular representa la activación de LPC adultos que pueden residir en el árbol biliar o en los canales de Hering, la estructura de unión que conecta los hepatocitos y los conductos biliares., El concepto de LPCs ha sido un paradigma en la regeneración del hígado sobre la lesión crónica, y la mayoría de los estudios se han centrado en si y cómo lpcs pueden proliferar y diferenciarse a los hepatocitos para reponer las funciones perdidas del hígado. Teniendo en cuenta que las LPCs se expanden en el caso de la hepatitis crónica, se supone que las LPCs se activan en respuesta a la inflamación. De hecho, se han reportado implicaciones de varias citocinas inflamatorias, como el factor de necrosis tumoral (TNF)-alfa, la interleucina-6 y el interferón-gamma, en la proliferación de LPC ., Entre esos factores, el inductor débil de apoptosis relacionado con el TNF (TWEAK) y el factor de crecimiento de fibroblastos 7 (FGF7) son de particular interés, ya que son capaces de inducir la activación de novo de LPC sin insultos inflamatorios, lo que sugiere que la célula de origen de LPC es sensible a estas señales extracelulares . Otros factores de crecimiento, como el HGF y el FEAG, también han influido en la regulación de la proliferación y/o diferenciación de las LPCs . Notch señalización es bien conocido por jugar un papel fundamental en la diferenciación de hepatoblastos fetales en BECs . En línea con esta noción, Boulter et al., reportó que Dagged 1, un ligando Notch expresado por miofibroblastos activados, promovió la especificación de LPC a BECs durante la regeneración biliar . En particular, los macrófagos que envuelven restos de hepatocitos expresaron Wnt3a, lo que mejora la señalización canónica de Wnt y se opone a la señalización de muesca en LPC para promover su especificación a los hepatocitos durante la regeneración hepática. Por lo tanto, las LPC son aparentemente una población de células madre/progenitoras «facultativas» que emergen alrededor de la vena porta para la regeneración, dependiendo del microambiente generado por la inflamación crónica.,

una cuestión controvertida sobre el papel de LPC en la regeneración

en marcado contraste con LPC alrededor de la vena porta, Wang et al. se identificó una población de células proliferantes y auto-renovadoras adyacentes a la vena central mediante el rastreo de linaje utilizando el gen Wnt-responsivo Axin2 en ratones . Estas células pericentrales expresaron el marcador progenitor hepático temprano Tbx3, son diploides, y por lo tanto difieren de los hepatocitos maduros, que son en su mayoría poliploides. Las células endoteliales adyacentes de la vena central proporcionan señales Wnt que mantienen dichas células pericentrales, constituyendo así el nicho., Los descendientes de las células pericentrales se diferencian en hepatocitos poliploides tbx3 negativos y pueden reemplazar todos los hepatocitos a lo largo del lóbulo hepático durante la renovación homeostática, aunque su contribución a la reparación hepática después de la lesión sigue siendo desconocida. Sin embargo, un estudio más reciente mostró que los hepatocitos LGR4+ en todo el lóbulo contribuyen a la homeostasis hepática sin dominancia zonal, contradictoria con la célula madre pericentral . Además, Font-Burgada et al., mostró que hay un subconjunto de hepatocitos periportales, «hepatocitos híbridos», que expresan bajos niveles de Sox9 y algunos genes enriquecidos por el conducto biliar, y se ha afirmado que los hepatocitos híbridos son las células que median principalmente la reparación de la lesión hepática .

por el contrario, muchos estudios recientes que emplean enfoques de rastreo genético de linaje in vivo han demostrado que los LPC y/o los Bec preexistentes no contribuyen o rara vez contribuyen a nuevos hepatocitos en modelos de ratones, lo que plantea dudas sobre el concepto de que los LPC sirven como respaldo para la regeneración de hepatocitos ., Estos resultados aparentemente contradictorios con respecto al origen de nuevos hepatocitos en la lesión hepática crónica pueden deberse a las diferencias en los modelos de lesión empleados. Si los hepatocitos sanos permanecen en el hígado lesionado, proliferan para restaurar las funciones normales, pero las LPC de origen biliar pueden dar lugar a nuevos hepatocitos cuando la mayoría de los hepatocitos están gravemente dañados. Por ejemplo, la deleción genética específica de hepatocitos de la E3 ubiquitina ligasa Mdm2 indujo a los hepatocitos a apoptosis, necrosis y senescencia en esas células. Bajo tal condición severa, los LPC se activan para reconstituir el hígado funcional .,

Los experimentos de rastreo de linaje han avanzado significativamente nuestra subestimación de LPC y la reacción ductular, mientras que la célula de origen de LPC todavía está bajo intenso debate. Utilizando enfoques de imágenes recientemente establecidos para capturar la morfología tisular tridimensional (3D) in situ, recientemente hemos informado que la reacción ductular representa esencialmente los cambios dinámicos y adaptativos de las células ductales que mantienen la estructura similar a los conductos y la conexión con los conductos biliares portales ., El rastreo Clonal reveló además la heterogeneidad de los BECs en términos de actividad de proliferación in vivo y que los BECs en la periferia proliferan de manera estocástica . Si bien queda por demostrar si existe una clase específica de BEC que funciona como LPC mediante la producción de hepatocitos, cabe señalar que las células marcadores positivos de BEC que emergen en la lesión hepática crónica, que han sido consideradas como LPC, están conectadas a los conductos biliares.