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胃肠病学。作者手稿;PMC 2011年9月1日发布。
以最终编辑形式发布为:
预防性维修识别码:PMC2930026型
尼姆斯:美国国立卫生研究院210068
PMID:20546735

基因标记未检测到小鼠肝纤维化中胆管细胞的上皮-间充质转化(EMT)

关联数据

补充资料

摘要

背景

慢性损伤改变某些细胞群的命运,通过上皮-间充质转换(EMT)诱导上皮细胞生成成纤维细胞,通过间充质-上皮转换(MET)诱导间充质细胞生成上皮细胞。虽然EMT/MET对胚胎发生、肾纤维化和肺纤维化的作用已有充分的记录,但EMT/MET在肝纤维化中的作用尚不清楚。

目标

确定K19是否+胆管细胞产生肌成纤维细胞(EMT);和/或GFAP+肝星状细胞(HSCs)能够表达上皮标记物(MET)以应对实验性肝损伤。

方法

使用Cre-loxP系统对EMT进行研究,以绘制K19的细胞命运图+K19中的胆管细胞YFP公司或FSP-1YFP公司三苯氧胺诱导K19杂交产生的小鼠CreERT公司小鼠或FSP-1Cre公司带有Rosa26的小鼠f/f-YFP型老鼠。GFAP的MET+GFAP中研究了HSCGFP公司老鼠。小鼠接受胆管结扎(BDL)或CCl4-肝损伤,并分析肝脏中胚层和上皮标记物的表达。

结果

在Cre-loxP重组后,>40%的基因标记K19+胆管细胞表达YFP。所有小鼠均出现肝纤维化。然而,K19的特异性免疫染色YFP公司胆管细胞未显示EMT标记物α-SMA、结蛋白或FSP-1的表达。此外,FSP-1基因标记的细胞YFP公司表达并没有共同表达胆管细胞标记物K19或E-cadherin。基因标记的GFAPGFP公司HSC在肝损伤反应中不表达上皮或肝祖细胞标记物。

结论

通过基因标记鉴定的胆管细胞EMT与小鼠肝纤维化无关。同样,GFAPCre公司标记的HSC没有上皮标记物的共同表达,也没有证据表明在HSC中MET对纤维化肝损伤的反应。

关键词:肝纤维化、EMT、胆管细胞、MET

简介

肝硬化是慢性肝损伤的结果,其特征是细胞外基质蛋白(ECM)过度积累,主要是I型胶原1肝星状细胞(HSC)被认为是ECM的主要来源1但不是损伤肝脏中肌成纤维细胞的唯一来源2肝肌成纤维细胞也可能来源于门静脉成纤维细胞、间期(间隔)肌成纤维纤维细胞,以及在较小程度上来源于骨髓的间充质细胞另一种与实质器官纤维化有关的机制是上皮-间充质转化(EMT),即上皮细胞获得间充质细胞的特征4在此过程中,上皮细胞从上皮层分离,失去极性,上皮标记物(如细胞角蛋白-19(K19)、CK7、e-cadherin)和紧密连接蛋白(闭塞带-1、ZO-1)的表达,增加其运动性,获得(肌)成纤维细胞表型5上皮细胞转化为(肌)成纤维细胞后上调成纤维细胞特异性蛋白-1(FSP-1,a Ca2+-结合S100蛋白),已成为纤维生成和癌症过程中EMT的通用标记5,6.

EMT在胚胎发育过程中的器官发生中起着重要作用5在成人组织中,EMT是一种促进转移和癌症发展的机制7此外,几项研究表明,EMT发生在对损伤和慢性炎症的反应中,并促进纤维化5慢性损伤中的EMT最典型的特征是肾脏纤维化8Iwano等人利用gGT-LacZ转基因小鼠(可识别纤维化肾脏中的肾小管上皮细胞)证明,超过三分之一的肾间质成纤维细胞是通过EMT获得的6.其他研究将EMT与肺纤维化、类风湿关节炎和视网膜病变联系起来8同时,EMT衍生细胞对纤维化肝脏中肝肌成纤维细胞群的作用尚不清楚4典型的肌成纤维细胞,不依赖其来源或定位,通过特定的形态(产生应力纤维)、分泌ECM的能力(纤维连接蛋白和I型和III型胶原)以及α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达来鉴定2肝纤维化患者和小鼠肝细胞EMT的报告9.使用白蛋白的基因命运标记+肝细胞,Zeisberg等人报道了肝FSP-1的群体+成纤维细胞来源于成熟肝细胞以应对肝损伤10然而,在这些FSP-1中仅观察到α-SMA的最小表达+细胞(<10%)10与此数据一致,白蛋白-Cre与Rosa-LacZ小鼠和胶原α1(I)-GFP报告小鼠的遗传杂交,其中LacZ的转变+监测肝细胞转化成胶原表达的肌成纤维细胞体内,在纤维化肝中未检测到EMT衍生的肌成纤维细胞11.

在患者、大鼠和小鼠中,胆管细胞的EMT与原发性胆道纤维化(PCB)和NAFLD有关12,13这些研究,特别是在人类中的研究,主要依赖于免疫组织化学分析,并基于上皮和肌成纤维细胞标志物在相同细胞中的共同定位得出结论。胆管细胞特异性小鼠的产生(在诱导性细胞角蛋白-19启动子的控制下表达Cre14)和EMT特异性小鼠(在FSP-1启动子下表达Cre15)现在可以追踪胆管细胞的命运并研究其可能的EMT对损伤的反应。

由于EMT反映了固有的细胞可塑性,它与另一个过程密切相关,即间质-上皮转换(MET)4,其特征在于间充质细胞向上皮细胞的(反式)分化。有人认为,作为对慢性损伤的反应,肝星状细胞(HSC)可以经历MET,并在某些情况下获得上皮表型16在肝纤维化过程中,HSC通过从静止表型到肌成纤维细胞表型的激活表现出独特的可塑性。在静止状态下,HSC驻留在Diss空间并储存维生素A1它们表达神经标记物,如胶质纤维酸性蛋白(GFAP)、联丝素和突触素,以及间充质/中胚层标记物,例如结蛋白和波形蛋白1为应对慢性肝损伤,静止的HSC激活,失去维生素A滴并转化为肌成纤维细胞。激活后,HSC改变其形态,迁移到损伤部位,下调神经标记物并上调间充质标记物,例如胶原α1(I)、α-SMA和纤维连接蛋白。HSC前体可能起源于胚胎EMT4由于GFAP在静止的HSC中表达,因此可以在GFAP杂交产生的遗传标记HSC中研究METCre公司老鼠和报告老鼠。此外,新的单克隆抗体能够识别小鼠体内的多种肝上皮祖细胞,为研究MET和纤维化肝再生机制提供了新的试剂17.

材料和方法

老鼠

GFAP-Cre小鼠,ROSA26-Stopf/f-YFP型小鼠,Rosa26f/f/-mT/mG小鼠取自杰克逊实验室。K19号公路CreERT公司老鼠14与Rosa26杂交成纯合性f/f-YFP型报告小鼠并用三苯氧胺(5 mg/100µl玉米油×9次;Sigma T5648-1G)处理以实现Cre-LoxP重组。FSP-1型Cre公司老鼠是尼尔森博士的礼物。第2列(I)Cre公司小鼠是从杨博士那里获得的。请参见补充材料了解详细信息。

肝损伤的诱导和胶原沉积的测定

12周龄小鼠接受胆管结扎(BDL)或CCl治疗4如前所述,并按所述测量羟脯氨酸含量18.肝脏切片用天狼星红染色,在5个场/只小鼠中测量阳性面积,并使用ImageJ进行量化。

RT-PCR和实时定量PCR

使用ABI 7000序列检测系统(Applied Biosystems)、特异性引物和SYBRGreen在标准条件下进行实时定量RT-PCR。将每个样本的Ct值归一化为18s mRNA表达。与未经治疗或假对照组相比,数值表示为折叠诱导。

免疫荧光和免疫组织化学

用抗GFP抗体(Abcam)、抗α-SMA抗体(Abcam)、抗结蛋白抗体(Thermo Scientific)、抗FSP-1抗体(Neilson博士赠送)、抗GFAP抗体(Abcam)、抗全血细胞角蛋白(DakoCytomation)、Troma III(DSHB Hibridoma Bank)、FITC-偶联单克隆抗α-STA抗体(Sigma)或适当的同型对照物对福尔马林固定的冷冻肝组织进行染色,随后是二次Alexa Fluor抗体和与DAPI共染色的细胞核。。用抗α-SMA抗体(Abcam)和抗GFP抗体(Santa Cruz)进行免疫组化,然后用DAB染色(Vector)和血红素复染。

HSC分离和免疫染色

如前所述,胶原酶-蛋白酶灌注法用于分离HSC18分离的HSC固定在4%的福尔马林缓冲液中,并用抗GFP抗体和抗esmin抗体染色。

统计

所有数据显示为平均值±SEM。使用单因素方差分析和事后Bonferroni校正(SPSS 15.0软件)比较多组之间的差异。使用双尾非配对方法比较两组之间的差异t吨测试(SPSS 15.0软件)。P(P)小于0.05的值被认为是显著的。

结果

研究设计

本研究旨在确定慢性肝损伤是否通过EMT诱导1)胆管细胞参与肌成纤维细胞群;和2)HSC接受MET以促进上皮细胞(肝细胞和胆管细胞)的再生,并作为肝祖细胞的兼性来源。基于Cre-loxP系统的遗传方法被用于在细胞命运改变之前标记感兴趣的细胞。研究EMT在肝纤维化、胆管细胞特异性K19中的作用CreERT公司老鼠14将他莫昔芬诱导的CreERT敲入内源性细胞角蛋白-19基因座,与ROSA26杂交f/f-YFP型报告鼠(图1A). 双转基因K19YFP公司Cre和YFP纯合的后代用三苯氧胺(5 mg/小鼠,图1C)最大标记K19+胆管细胞伴YFP。为了鉴定通过EMT、FSP-1过渡到新表型的细胞Cre公司小鼠与ROSA26杂交f/f-YFP型报告小鼠产生FSP-1YFP公司小鼠,其中表达FSP-1的细胞被YFP表达永久标记(图1B). 反过来,为了研究MET,通过交叉GFAP标记静止的HSCCre公司ROSA26小鼠f/f-mT/GFP小鼠(产生GFAPGFP公司小鼠),而活化的HSC通过交叉胶原蛋白-α2(I)标记Cre公司ROSA26小鼠f/f-YFP型小鼠(产生Col2(I)YFP公司老鼠;图1B).

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利用遗传细胞命运图对小鼠肝损伤反应中的EMT和MET进行了研究

A) K19的生成GFP公司研究K19中EMT的小鼠+胆管细胞。三苯氧胺给药后,K19胆管细胞的基因标记得以实现GFP公司老鼠。

B) 小鼠遗传杂交总结。在K19中研究了EMTGFP公司和FSP-1YFP公司老鼠。在GFAP中研究了METGFP公司和第2(I)列YFP公司.

C) 研究设计:K19YFP公司在损伤之前和整个损伤过程中,用三苯氧胺(5mg/只)、BDL(3w)或CCl治疗小鼠4-(0.5µl/g/玉米油;6 w)。显示了三苯氧胺给药方案(蓝色箭头)和肝损伤诱导方案(红色箭头)。

诱导肝纤维化研究胆管细胞EMT

研究EMT在肝纤维化、胆管细胞特异性K19中的作用YFP公司用BDL或CCl对小鼠造成21天的肝损伤4(0.5µl/g×16次)持续2个月(图1C). 同样,FSP-1YFP公司小鼠,GFAPGFP公司和第2(I)列YFP公司小鼠受到BDL或CCl4使用相同的治疗方案。

所有小鼠均出现肝纤维化(图2A). BDL-operated K19的肝脏中羟脯氨酸含量增加了约3倍YFP公司老鼠,与假手术的室友相比。BDL肝脏中天狼星红染色达到9%,而非手术K19中为1.4%YFP公司老鼠。BDL与假手术小鼠的肝脏中检测到胶原蛋白α1(I)(↑6.8倍)、α-SMA(↑5.3倍)和FSP-1蛋白(↑6倍)mRNA表达水平升高(图2A和B). CCl中也获得了类似的结果4-处理过的K19YFP公司小鼠,如羟脯氨酸含量(↑是对照组小鼠的4倍)、天狼星红染色(↑11%对1.4%)、免疫组织化学和RT-PCR所示(图2A和C). 因此,我们认为BDL或CCl引起的肝损伤4导致纤维化,因此可以在这些小鼠中诱导EMT或MET。

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K19诱导肝纤维化YFP公司老鼠

A) 评估肝脏形态和纤维化K19YFP公司通过H&E、天狼星红染色、免疫组化检测小鼠α-SMA和FSP-1的表达。代表性图像以20倍和40倍的放大倍数显示。

B) ●●●●。通过羟脯氨酸、天狼星红和胶原α1(I)、α-SMA和FSP-1 mRNA表达定量胶原沉积,以应对BDL。(*p<0.05,n=10)

C) CCl导致胶原沉积和纤维生成基因表达增加4治疗(*p<0.05,n=10)。

诱导小鼠Cre/LoxP重组以研究EMT/MET

在K19中分析了他莫昔芬诱导的Cre-loxP重组YFP公司在肝损伤之前或之后的小鼠,并与未经治疗的小鼠(无他莫昔芬)进行比较。如预期,只有K19YFP公司接受三苯氧胺的小鼠表达YFP,用抗GFP抗体进行特异性免疫染色检测(图3A补充图1S). 接下来,在对照组或肝损伤K19中评估Cre-loxP重组的效率YFP公司老鼠。如预期,K19YFP公司抗胰细胞角蛋白抗体对胆管细胞染色阳性(图3A)特异性定位于胆管,通过H&E或Troma III抗体免疫染色鉴定(补充图2S和3S). 计算标记胆管细胞的百分比,并与全胰细胞角蛋白(Pan-CK)阳性胆管细胞(100%)进行比较,在假手术K19中占32±2%YFP公司老鼠(图3A和C). 总胆管梗阻导致胆管上皮细胞增殖,在BDL K19中YFP标记的胆管百分比增加到46±7%YFP公司老鼠。YFP的类似数量+用CCl处理的小鼠中检测到胆管细胞4(41±5%)或玉米油(27±6%)。在FSP-1中量化基因标记细胞的数量YFP公司、GFAPGFP公司和第2(I)列YFP公司在诱导肝损伤前后表达组成性Cre的小鼠。YFP的数量+BDL FSP-1的肝脏细胞显著增加YFP公司与假对照组相比,小鼠肝细胞总数(100%)为31±3%至3±1%。CCl中也获得了类似的结果4-处理过的FSP-1YFP公司小鼠(24±2%对2±0.6%),表明FSP-1的诱导是肝纤维化的一般特征。

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K19肝损伤的诱导YFP公司老鼠

A) 他莫昔芬诱导K19细胞Cre-loxP重组Cre公司如YFP的免疫组织化学(上图)和泛细胞角蛋白(Pan-CK)和YFP的免疫荧光(下图)所示。显示胆管(bd)、肝动脉(ha)和门静脉(pv)。

B) 在K19中定量Cre-loxP重组Cre公司老鼠。条形图显示与Pan-CK相比YFP标记的胆管细胞数量+胆管细胞(100%)(p<0.05,n=10)。

C) 评估三苯氧胺处理的K19中Cre-loxP重组的效率YFP公司小鼠与总Pan-CK的比较+胆管细胞(100%);在GFAP中GFP公司或第2(I)列YFP公司根据基因标记GFP的数量,小鼠处于分离的肌成纤维细胞组分(100%)中+或YFP+单元格。

D) 肝损伤增加K19的数量+、FSP-1和GFAP+细胞。比较BDL和半手术小鼠或CCl中标记细胞的数量4-和玉米油处理的小鼠,并表示为各组计算的比率。

CCl公司4损伤还诱导HSC激活,YFP数量增加就表明了这一点+在从Col2(I)分离的肌成纤维细胞(100%)的制剂中检测到的细胞YFP公司老鼠(图3C). 针对CCl4诱导损伤,Col2(I)中基因标记的HSC数量从21±4%到95±3%不等YFP公司小鼠,GFAP从82±7%增加到84±4%GFP公司老鼠。总之,在所有转基因小鼠中都实现了Cre-loxP重组,并导致K19的特异性标记+胆管细胞,FSP-1+细胞和静止GFAP+并激活Col2(I)+HSC。基因标记K19的数量+胆管细胞,FSP-1+细胞和GFAP+HSC因受伤而增加(图3D)与对照组小鼠比较。

肝纤维化中胆管细胞的EMT与肌成纤维细胞群无关

在K19中研究了EMT在肝纤维化发病机制中的作用YFP公司小鼠,其中K19+胆管细胞及其子代被YFP表达永久标记。除了现有的胆管细胞外,重复使用三苯氧胺还可诱导新胆管细胞中YFP的表达,以应对损伤。YFP公司+胆管细胞位于门脉区(图4A). YFP中的EMT+在K19中评估胆管细胞YFP公司并通过在有K19表达史的细胞中共同表达间充质标志物(α-SMA,结蛋白)来确定。在YFP中未检测到HSC标记GFAP的表达+胆管细胞。用检测肌成纤维细胞的抗α-SMA和抗结蛋白抗体进行免疫染色,发现α-SMA或结蛋白在YFP中没有共同定位+BDL-operated K19的肝脏细胞YFP公司老鼠。同样,双阳性YFP+α-SMA+或YFP+结蛋白+CCl中未观察到细胞4-处理过的K19YFP公司这表明胆管细胞的EMT对实验性肝纤维化不会产生肌成纤维细胞。为了证实这些结果,使用梯度离心法从BDL损伤的K19的纤维化肝脏中纯化肌成纤维细胞群YFP公司或第2(I)列YFP公司老鼠。在K19的培养物中未检测到YFP阳性细胞YFP公司在对照实验中,小鼠97±3%的肌成纤维细胞来源于Col2(I)YFP公司小鼠,表达YFP。因此,我们的结果表明,基因标记胆管细胞的EMT对HSC或肌成纤维细胞没有贡献,正如使用两种实验性肝纤维化模型所证明的那样。

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胆管细胞中的EMT对肝损伤反应中的肌成纤维细胞群没有作用

A) 在BDL-或CCl中4-受伤的K19YFP公司小鼠,基因标记的YFP+400倍放大后显示,胆管细胞未共同表达肌成纤维细胞标记物(α-SMA、Desmin或GFAP)。

B) 从BDL-operated K19中分离的肌成纤维细胞部分YFP公司小鼠缺乏EMT-衍生YFP+细胞,用抗GFP抗体固定检测。作为对照,从CCl分离的97%的电镀细胞肌成纤维细胞中检测到YFP的表达4-处理后的Col2(I)YFP公司小鼠(p<0.05)。

C) ●●●●。K19肝组织YFP公司小鼠用抗FSP-1抗体染色。FSP-1-GFP报告小鼠(n=7)的肝脏切片用抗GFP和抗Pan-CK抗体染色。同样,FSP-1YFP公司用抗GFP和抗Pan-CK抗体对小鼠(n=8)进行染色。代表性图像以40倍和400倍的放大倍数显示。

胆管细胞不上调FSP-1对纤维化肝损伤的反应

我们假设胆管细胞可能经历不完全的EMT,因此会表达FSP-1,而不会转化为肌成纤维细胞。BDL或CCl的生命4-受伤K19YFP公司对小鼠进行EMT标记FSP-1表达分析。尽管FSP-1+和K19YFP公司+细胞位于门户区域,彼此非常接近,没有共同定位(图4C,面板a)。

接下来我们检测了FSP-1在上皮细胞上的表达。我们使用FSP-1-GFP报告小鼠,它们在FSP-1启动子的控制下表达GFP,并标记当前表达FSP-1的细胞6对FSP-1-GFP小鼠进行BDL处理,并用抗胰腺角蛋白(Pan-CK)抗体对肝脏进行染色,以观察胆管细胞。Pan-CK阳性胆管细胞位于FSP-1-GFP小鼠的门静脉区,但从未与FSP-1-GWP重叠+细胞,表明胆管细胞不表达FSP-1(图4C,面板b)。CCl也获得了类似的结果4治疗小鼠。自FSP-1表达以来+上皮来源的细胞在EMT过程中可能是短暂的,我们接下来检查了表达FSP-1的细胞的命运。为了解决这个问题,FSP-1YFP公司FSP-1杂交产生的小鼠Cre公司带有Rosa26的小鼠f/f-YFP型小鼠,用于鉴定FSP-1的子代+即使这些细胞完成EMT并下调FSP-1的表达。来自BDL或CCl的肝脏4-处理过的FSP-1YFP公司用抗GFP和抗Pan-CK抗体对小鼠进行联合染色(图4C,面板c)。YFP考试+细胞未显示Pan-CK的共同表达,表明胆管细胞在肝损伤之前或期间不表达FSP-1。与此一致的是,用抗Pan-CK免疫染色的胆管细胞+抗体在对BDL或CCl的反应中不表达α-SMA4(补充图4S).

EMT在胚胎发育期间最具特征,通常发生在E6.5天(原肠胚形成)和E9.5天之间19由于原肠胚形成期间K19在组织中强烈上调(>90%细胞)14,在E9.5天,通过给妊娠K19注射三苯氧胺在胚胎中诱导Cre-loxP重组YFP公司老鼠。胚胎(E9.5处标记)含有K19-YFP+细胞。YFP的大多数+细胞位于皮肤、上皮衬里、肺部和肝脏(补充图5S). FSP-1型+与K19-YFP共同定位的细胞+细胞,主要在肺中,表明表达K19的细胞在胚胎发生期间经历EMT。此外,用抗α-SMA或抗结蛋白抗体进行免疫染色也能鉴定出双阳性细胞。尤其是desmin+K19号公路YFP公司+在发育中的胃肠道中发现了细胞。因此,K19YFP公司小鼠非常适合在胚胎发生期间研究EMT。

肝星状细胞的细胞命运定位研究MET在肝纤维化中的作用

MET是一个与EMT相反的过程,肌成纤维细胞在此过程中分化为上皮样细胞4为了跟踪成年小鼠肝星状细胞对肝纤维化的反应,GFAPCre公司小鼠与Rosa26杂交f/f-mT/GFP小鼠产生GFAPGFP公司老鼠(图5A和3C)。3厘米). 这些小鼠通过GFAP中GFP的表达证明了成功的Cre-loxP重组+细胞,但不是番茄红+肝细胞。诱导肝损伤GFP公司用CCl处理小鼠4通过抗α-SMA、抗结蛋白、抗Pan-CK和E-cadherin抗体的免疫染色来评估HSC在急性损伤反应或恢复期间接受MET的能力。正如预期的那样,活化的HSC增殖,迁移到纤维间隔,并表达成肌纤维细胞标记物α-SMA和结蛋白(图5B). 双正α-SMA+GFP公司+和结蛋白+GFP公司+细胞被膜标记的GFP信号包围,通过伪红色胞浆染色观察细胞。虽然在GFAP的纤维化区域检测到上皮标记物E-钙粘蛋白GFP公司肝脏,它没有与GFAP共同定位GFP公司+高速列车(图5B). Pan-CK也获得了类似的结果+胆管细胞虽然位于HSC附近,但与GFAP没有共同定位绿色荧光粉+电池(图B和C)。

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基因标记的静止或激活HSC对CCl不进行MET反应4受伤或恢复期间

A) GFAP肝组织形态学研究GFP公司小鼠在受伤前(上面板)和CCl后出现4管理(下部面板)。静止和激活的HSC用膜结合GFP表达标记(绿色箭头),肝细胞保留mTRed表达(白色箭头;放大200倍)。

B) 基因标记GFAP+静止的HSC对CCl不表达MET标记4或在GFAP恢复期间Cre公司小鼠(n=10)。图像显示了具有抗α-SMA、抗Desmin、E-cadherin(E-cad)或Pan-CK抗体的同一组织切片的形态学(上面板)和共染色(下面板),并使用Alexa-Ffluor-633结合的α-SMA二级抗体、Desmin二级抗体(以伪红色显示)、E-cadtherin和Pan-CK二级抗体进行可视化(伪蓝色;600倍放大).

C) GFAP的连续肝脏切片GFP公司小鼠表现出基因标记GFAP的差异定位+HSC和Pan CK+胆道细胞对CCl的反应4.

D) 基因标记的活化HSC在CCl中不进行MET4-处理后的Col2(1)YFP公司小鼠(n=10)。第2列(1)YFP公司小鼠上调所有活化HSC中的YFP,并共同表达α-SMA和结蛋白,但缺乏Pan-CK表达(放大200倍)。

作为评估MET的替代方法,胶原蛋白α2(I)-Cre小鼠与Rosa26杂交f/f-YFP型分析小鼠和胶原蛋白表达激活的HSC(以及任何其他肌成纤维细胞)对CCl的反应中MET标记的表达4-诱导性肝损伤(图5D). 然而,与GFAP类似GFP公司小鼠,ColYFP公司+细胞与Pan-CK没有共同定位+胆管细胞。

为了进一步分析星状细胞可塑性的概念,来自CCl的肝脏4-处理过的GFAPGFP公司用小鼠卵圆细胞特异性标记物对小鼠进行染色17最近产生了几种抗体,可识别DDC诱导小鼠的祖细胞。尽管这些抗体识别CCl中的少量祖细胞4-我们没有发现任何GFAPGFP公司+这些标记物的标记HSC染色(图6).

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肝干细胞在CCl反应中不表达肝祖细胞标记物4

GFAP中未同时表达祖细胞标记GFP公司+HSC。CCl的生命4-处理过的GFAPGFP公司用识别导管区和导管周区肝祖细胞的抗体对小鼠进行染色。每个免疫染色(伪红色)显示了组织结构(左)和联合染色(右)。代表性图像以600倍的放大倍数显示。

讨论

慢性炎症和持续性肝损伤可能导致具有固有细胞可塑性的正常生理失调,导致EMT和/或MET。尽管这两个过程都可能促进再生,但它们也可能加速肝纤维化的进展。使用两种肝纤维化模型BDL和CCl4,我们已经确定基因标记的K19+胆管细胞不接受EMT。而FSP-1+细胞广泛存在于纤维化肝脏中,该标记物在Pan-CK中没有上调+胆管细胞。此外,纤维化肝损伤并没有促使肝星状细胞表达上皮细胞标记物,如全细胞角蛋白或E-cadherin。HSC也缺乏肝祖细胞标记物。综上所述,目前的研究提供了证据表明,胆管细胞中的EMT和HSC中的MET对实验性肝纤维化或肝再生没有帮助。

最近的研究报道,EMT在人类、大鼠和小鼠的胆道纤维化中起作用12主要采用免疫组织化学分析,通过EMT特异性标记物FSP-1在CK-7中的共同定位来鉴定胆管细胞中的EMT+细胞12,13 20虽然这些研究表明CK-7中存在共染色+EMT对细胞外基质沉积和纤维化的作用没有文献记载。此外,EMT完全基于FSP-1和CK-7的共同表达,或检测EMT激活的信号转导通路对损伤的反应9未经胆管细胞分化为间充质表型的细胞。总之,在人类和啮齿动物中检测EMT提供了几个困难:1)免疫组织化学抗体的特异性,如CK-7,可能识别与K19稍有不同的人群+或平移CK+胆管细胞;2) 早期EMT典型的FSP-1和上皮标记物(CK-7、Pan-CK或K19)的共同表达可能是暂时的。因此,发现这些标记物没有共同表达并不排除EMT的发生;3) 共定标研究可能通过荧光探针漏出或通过重叠表达不同标记的细胞被误解为单个细胞而产生假阳性。为了克服这些障碍体内相关细胞K19的标记+在本研究中,胆管细胞和监测其在整个肝损伤期间的表型变化被认为是一种选择方法。

我们用基因标记K19+成年小鼠胆管细胞研究EMT对纤维化肝损伤的反应。他莫昔芬诱导K19CreERT公司选择小鼠有以下几个原因:1)为了避免K19的基因标记+在胚胎发育期间发生的细胞中,三苯氧胺诱导的Cre-ERT基因被敲入K19启动子的遗传位点14; 2) 经抗K19和Pan-CK抗体免疫染色证实,K19启动子对肝内胆管细胞高度特异;3) 在整个肝损伤过程中,监测K19标记的胆管细胞中间充质标志物(FSP-1、α-SMA和结蛋白)的上调,追踪单个细胞的初始(上皮)和最终(间充质)表型;4) BDL对胆道上皮的损伤最大,伴随着胆道的增生,这种情况被认为是诱发EMT的条件。因此,使用K19YFP公司小鼠(K19CreERT公司小鼠×Rosa26f/f-YFP型小鼠),我们已经证明具有K19表达史的细胞不表达α-SMA或结蛋白,这是肌成纤维细胞典型表达的间充质标记物。此外,K19标记的胆管细胞没有共同表达FSP-1,这是一种与EMT相关的标记物,表明纤维肝损伤不会诱导胆管细胞发生EMT。

我们的结果与Omenetti等人报告的结果不同12和Roderfeld等人20在CK-7阳性胆道细胞中显示FSP-1的共同表达。有几个因素可以解释这种差异。第一,诱导型K19Cre公司小鼠在损伤时标记出高度特异性的成熟胆管细胞群。而且,与之前报道的CK-7不同+单元格,此K19+胆管细胞亚群可能与EMT无关。与此假设一致,K19的种群+/CK7型在成年大鼠体内鉴定出胆管细胞。这些K19+/CK7(CK7)给予2-乙酰氨基芴(AAF)后,胆管细胞增殖,位于胆管树的较小分支,包括Hering管21第二,尽管我们已经证明K19+胆管细胞在BDL肝损伤后增殖,胆管细胞是异质性的。这一事实不仅得到K19的鉴定支持+/CK-7公司胆管细胞,但也通过Hering管中存在的卵圆细胞和其他肝祖细胞17第三,肝纤维化的发展往往取决于损伤模型和转基因/敲除小鼠的选择。因此,例如,Omenetti等人研究了Ptc缺乏小鼠,而Roderfeld等人使用Abcb4−/−老鼠。我们当前的研究重点是K19中的EMT+实验性纤维化野生型小鼠的胆管细胞。为了加强我们的发现,我们分析了可能经历过EMT的细胞,并在某些时候上调FSP-1以应对损伤。然而,基因标记的FSP-1+这些细胞不表达胆管细胞标记物(Pan-CK),这证明胆管细胞不表达FSP-1,也不会对实验性肝纤维化进行EMT反应。当然,与患者肝纤维化进展的年份相比,所有这些基因小鼠实验都受到研究持续时间短(通常为2-8周)的限制。因此,患者胆管细胞的EMT最初由上皮细胞和肌纤维母细胞样标记物的共同表达定义2224,无法排除。

不幸的是,使用Cre-LoxP系统对纤维化EMT的遗传学研究有其自身的局限性。特定细胞群体的遗传标记是通过将在细胞特异性启动子控制下表达Cre的小鼠与报告小鼠杂交来实现的,报告小鼠普遍表达β-女孩yfp公司转录被阻断的基因用鞭子抽打停止磁带25报告小鼠的选择至关重要,并且Rosa26f/f-YFP型小鼠优于Rosa26f/f-β-加仑随着年龄的增长,非特异性β-gal在组织中的积累增加。小鼠细胞命运定位存在两个问题:Cre的特异性和Cre-lox重组的效率。由于Cre表达的特异性可以通过免疫染色证实,Cre-lox重组的效率仅取决于Cre浓度。因此,在小鼠中很少能实现100%的Cre-lox重组。在ER-Cre小鼠中尤其困难,其中Cre的表达受他莫昔芬给药的调节,并且受给药剂量、途径和频率的强烈影响26许多成熟的Cre-或ER-Cre小鼠的Cre-Lox重组不完全,这给小鼠的条件性基因消融带来了问题27然而,Cre-lox系统仍然是监测小鼠特定细胞群及其后代的最可靠工具。因此,使用白蛋白-Cre小鼠,肝细胞中没有实现完全的Cre-LoxP重组,但仍显示缺乏EMT对损伤的反应11通过每次实验检查大量小鼠和每只小鼠的细胞,可以在细胞命运定位研究中克服Cre-LoxP重组效率低下的问题。这样可以获得具有统计意义的结果。由于我们无法在1000多个K19中确定任何共表达EMT标记的基因标记细胞YFP公司+细胞,(例如α-SMA和K19YFP公司,或desmin和K19YFP公司),当计算100%胆管细胞时,这个数字没有增加。

我们目前的研究还研究了肝星状细胞(HSCs)MET在肝损伤反应中的作用。再次,使用遗传方法,我们发现静止的GFAP+-标记非活化胶原蛋白-α2(I)+-CCl后标记的HSC表达上皮细胞或胆管细胞标记物4-激活或恢复。我们的发现与Yang等人不同,他们认为静止的HSC可能分化为肝细胞,因此属于卵圆细胞家族28由于神经标记物的表达,HSC被认为起源于胚胎发育过程中与脑星形胶质细胞相同的共同前体。此外,有人建议成人骨髓可以作为HSC补充的来源,以应对损伤29最近对大鼠的研究表明,除了上皮细胞外,Thy-1.1+卵圆形细胞也可能产生具有肌纤维母细胞表型的细胞30此外,祖细胞标记物CD133的表达增加了HSC可能来自成人肝脏中常见的肝前体细胞(或肝干细胞)的可能性28使用最近生成的单克隆抗体进行免疫染色,以检测导管和导管周围区域的卵圆细胞反应17,我们证明了来自CCl的GFP标记的HSC4-处理过的GFAPGFP公司小鼠缺乏卵圆细胞标记物。虽然我们的研究没有提供关于HSC、肝细胞和胆管细胞是否存在共同的肝前体细胞的信息,但它确实证明HSC和肌成纤维细胞没有经过MET变成上皮细胞。

表1

用于EMT和MET研究的转基因小鼠的遗传细胞命运定位:结果总结

对每只转基因小鼠说明基因标记的细胞类型;显示感兴趣的细胞与其他标记物共染色,并指示特定标记物共表达(++;+)或不表达(−)。

鼠标标签协同培训共同表达
K19号公路YFP公司K19号公路全细胞角蛋白+
Troma III型+
α-SMA
Desmin公司
FSP-1型
GFAP公司
FSP-1型YFP公司FSP-1型全细胞角蛋白
GFAP公司GFP公司α-SMA+
Desmin公司++
全细胞角蛋白
E-钙粘蛋白
椭圆形细胞
第2列(I)YFP公司胶原蛋白α2(I)E-钙黏蛋白
全细胞角蛋白
Desmin公司++
野生型广谱角蛋白α-SMA

补充材料

01

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02

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致谢

拨款支持:-2 P50 AA011999-11 NIH/NIAA;ALF肝脏学者研究奖。David Scholten博士由亚琛RWTH医学院轮换计划资助。

缩写

电子病历上皮-间充质转化
遇见胆管细胞、肝纤维化、间质-上皮转化
高速列车溶解和活化的肝星状细胞
CreERT公司他莫昔芬诱导的Cre
发动机控制模块细胞外基质
罗莎26f/f-YFP型老鼠Rosa26-flox-Stop-flox-EYFP报告小鼠
罗莎26f/f-mT/mGFPRosa26-flox-Tomato-Red红膜标记的-停止flox GFP膜标记的
K19号公路细胞角蛋白-19(胆管细胞标记物)
广谱角蛋白胰细胞角蛋白(胆管细胞标记物)
FSP-1型成纤维细胞特异性蛋白-1(EMT标记)
α-SMAα-平滑肌肌动蛋白(肌成纤维细胞标记物)
GFAP公司胶质纤维酸性蛋白
第2列(I)胶原蛋白α2(I)

脚注

出版商免责声明:这是一份未经编辑的手稿的PDF文件,已被接受出版。作为对客户的服务,我们正在提供这份早期版本的手稿。手稿在以最终可引用的形式出版之前,将经过编辑、排版和校对结果证明。请注意,在制作过程中可能会发现可能影响内容的错误,适用于该期刊的所有法律免责声明均适用。

披露——作者没有利益冲突。

作者贡献:D.S.设计研究并获取数据,C.O.获取数据,A.S.执行BDL,G.G提供物质支持,D.A.B.对手稿进行批判性修订,T.K.设计研究,撰写手稿。

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