Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

нарушена

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по медицина, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по биология на развитието, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедри по педиатрия и биология на развитието, Медицински факултет на Вашингтонския университет, 660 South Euclid Avenue, Box 8208, Сейнт Луис, МО 63110 === Търсене на още статии от този автор

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по медицина, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по педиатрия, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедра по биология на развитието, Медицинско училище във Вашингтонския университет, Сейнт Луис, Мисури

Катедри по педиатрия и биология на развитието, Медицински факултет на Вашингтонския университет, 660 South Euclid Avenue, Box 8208, Сейнт Луис, МО 63110 === Търсене на още статии от този автор

Потенциален конфликт на интереси: Няма какво да се докладва.

Вижте Редакцията на страница 1875

Резюме

Черният дроб има забележителен регенеративен потенциал, който позволява възстановяване от функционални дефицити, причинени след чернодробно увреждане. Моделът за частична хепатектомия на гризачи е най-широко използваната експериментална система за изследване на механизмите, които контролират този силно регулиран отговор. 1 Анализите, използващи тази парадигма, идентифицират много сигнали, които се регулират по време и са необходими за нормалната регенерация на черния дроб. 2-6 Независимо от това все още не съществува интегрирано разбиране за механизмите, които регулират чернодробната регенерация, а сигналите, които инициират и прекратяват чернодробната регенерация, остават непълно дефинирани.

Чернодробната маса се поддържа или възстановява след нараняване пропорционално на телесната маса. 3, 6 Това наблюдение, взето заедно с централната роля на черния дроб като основен посредник между усвояването на хранителните хранителни вещества и извънхепаталната консумация на енергия, 7 ни доведе до изследване на регулацията и функционалната роля на системните метаболитни промени в отговор на частичната хепатектомия по време на чернодробна регенеративна реакция. По-рано съобщавахме, че генетичните и фармакологичните интервенции, които потискат преходната чернодробна стеатоза, характерна за ранния регенеративен отговор, водят до нарушена регенерация на черния дроб. 8 Ние също така характеризираме хипогликемичния отговор на частична чернодробна резекция и инхибиторния ефект на добавките на глюкоза върху регенерацията на черния дроб. 9 Заедно тези данни предполагат модел, при който хипогликемията, която следва частична хепатектомия, предизвиква системна липолиза и натрупване на мазнини, получени от периферни запаси в ранния регенериращ черен дроб. Докладваните тук проучвания са предприети за допълнително характеризиране на значимостта на промените в периферния мастен метаболизъм по време на регенерацията на черния дроб.

Съкращения

BrdU, бромодезоксиуридин; CCl4, въглероден тетрахлорид; C/EBP, CCAAT/свързващ протеин енхансер; fld, мастна дистрофия на черния дроб; MR, магнитен резонанс; SOCS3, супресор на цитокиновата сигнализация 3; STAT3, преобразувател на сигнал и активатор на транскрипция 3.

Материали и методи

Животновъдство, частична хепатектомия и лечение с въглероден тетрахлорид.

Хистология, имунохистохимия, Messenger RNA (mRNA) и протеинова експресия, състав на тялото, чернодробни триглицериди и анализи на плазмен лептин и инсулин.

Вижте помощни материали и методи за подробни методи.

Статистически анализ.

Данните бяха анализирани с помощта на софтуера SigmaPlot и SigmaStat (SPSS, Чикаго, Илинойс). Несдвоен студент т тест за двойни сравнения и дисперсионен анализ за множество групи бяха използвани със значимост (алфа), зададена на 0,05. Данните се отчитат като средна стойност ± стандартна грешка.

Резултати

Частичната хепатектомия предизвиква системен катаболизъм преди началото на хепатоцелуларната пролиферация.

Системен катаболизъм след частична хепатектомия. (A) Обща, (B) слаба и (C) мастна маса (процент от съответната първоначална маса) след частична хепатектомия или фалшива операция (*P

Системен катаболизъм след CCl4. (A) Общо, (B) постно и (C) маслена маса след CCl4 или превозно средство (Veh; *P # P

CCl4 предизвиква системен катаболизъм.

За да се изследва дали описаният по-горе системен метаболитен отговор е специфичен за частична хепатектомия или по-често срещан отговор при чернодробна недостатъчност, промени в телесната маса са определени в друг модел на чернодробна регенерация, предизвикан от прилагането на CCl4. 15, 16 Както се вижда след частична хепатектомия, лечението с CCl4 индуцира специфични катаболични промени в общата, слаба и мастна маса преди началото на хепатоцелуларната пролиферация, с по-ранно възстановяване на слабите запаси спрямо мастните тъкани (фиг. 2A-F). Мишките, лекувани с CCl4, поемат приблизително една четвърт повече храна през първите 24 часа (подкрепяща фиг. 1В). Заедно тези данни показват, че системният катаболизъм преди началото на хепатоцелуларната пролиферация се среща при два различни модела на регенерация на черния дроб.

Метаболитни промени след една трета срещу две трети частична хепатектомия. (A) Обща, постна и мастна маса (*P = 0,03, **P = 0,02 спрямо две трети частична хепатектомия); (B) кръвна глюкоза (*P = 0,03 спрямо две трети частична хепатектомия, P = 0,5 срещу фалшив; **P = 0,002 спрямо фалшив); (C) съдържание на чернодробни триглицериди (*P = 0,04 спрямо две трети частична хепатектомия, P = 0,3 срещу фалшив; **P

Системният катаболен отговор на частична хепатектомия е пропорционален на количеството резециран черен дроб.

Регенерация на черния дроб през fld мишки. Имунохистохимичен анализ на включване на хепатоцелуларен BrdU 36 часа след частична хепатектомия (A, B) и H&E оцветяване на черния дроб 48 часа след частична хепатектомия (D, E) в контрола (fld/ +) и мастна чернодробна дистрофия (fld/fld) Lpin1-нулеви мишки (показана е лента от 100 µm; върховете на стрелките идентифицират митози). (C) Обобщение на хепатоцелуларната пролиферация 0‐72 часа след частична хепатектомия в контрола и fld мишки (*P = 0,003); илюстрирана е и хепатоцелуларна пролиферация при съпоставени с щам мишки от див тип (+/+) 36 часа след частична хепатектомия. (F) Обобщение на митотичната честота 48‐72 часа след частична хепатектомия в черния дроб от контрола и fld мишки. H&E, хематоксилин и еозин.

Чернодробната регенерация е нарушена при липодистрофия fld Мишки.

Експресия на чернодробен циклин D1, p21 и p27 след частична хепатектомия в fld мишки. (A) Експресия на иРНК на Cyclin D1 (*P = 0,02 спрямо fld) и протеини. (Б) Представителен имуноблот. (В) Обобщение на денситометричния анализ на репликатите (*P = 0,04 спрямо fld). (D-F) Експресия на p21 и p27 протеин: (D) представителни имуноблоти; (E, F) резюме на денситометричен анализ на повторения; *P ≤ 0,04 спрямо fld.

fld Мишките съдържат по-малко чернодробни триглицериди след частична хепатектомия в сравнение с контролите.

След това бяха изследвани промени в системния метаболизъм след частична хепатектомия fld мишки. Резултатите показаха, че регенериращият черен дроб от fld мишките съдържаха значително по-малко триглицериди от контролите (фиг. 6А). Съдържанието на триглицериди също е намалено в покой fld черен дроб, което вероятно отразява както системния мастен дефицит на fld мишки и повишеното съдържание на чернодробни триглицериди на изходно ниво в генетичния фон на BALBc. 23. fld мишки показаха по-малко тежка хипогликемия 12-24 часа след частична хепатектомия (фиг. 6В) и по-високи плазмени нива на инсулин 48-72 часа след операцията (фиг. 6С) в сравнение с контролите. Тези констатации са в съответствие с предварителната характеристика на fld мишки като инсулиноустойчиви, 24 и показват, че системните метаболитни промени, характерни за регенерацията на черния дроб при дивия тип животни fld мишки.

Чернодробни и системни метаболитни промени след частична хепатектомия в fld мишки. (A) Съдържание на чернодробни триглицериди (*P

fld Мишки показват нерегулирана чернодробна експресия p21 след частична хепатектомия.

Данните, описани по-горе, заедно с предишното ни характеризиране на инхибиторния ефект на допълнителната глюкоза върху регенерацията на черния дроб, предполагат, че смущения в системния метаболизъм на глюкозата могат да допринесат за потиснато регенериране в fld мишки. Нарушеният регенеративен отговор, свързан с добавянето на декстроза, се характеризира с увеличена експресия на CCAAT/енхансер свързващ протеин алфа (C/EBPα), p21 и p27. Следователно, чернодробната експресия на тези фактори е сравнена между fld и контролни мишки. Резултатите показаха, че експресията на мРНК на C/EBPα и C/EBPβ mRNA и p27 е сравнима при fld и контроли (поддържащи фиг. 2 и фиг. 5D-F); обаче, p21 протеинът е бил повишен през fld черен дроб (фиг. 5D-F). Тези данни повишават възможността нерегулираната експресия на p21 да допринесе за нарушена регенерация в fld мишки.

Плазмените нива на адипонектин и лептин се намаляват при fld мишки.

Адипонектин в плазмата и лептин след частична хепатектомия в fld мишки. (А) Представителен протеинов имуноблот и количествено обобщение на (В) нива на адипонектин (*P

Активиране на STAT3 и експресия на SOCS3 след частична хепатектомия в fld мишки. (А) Представителен протеинов имуноблот от чернодробен фосфорилиран (pSTAT3) и общ STAT3; (Б) количествено обобщение на чернодробния фосфорилиран: общо STAT3 (*P = 0,04); (C) чернодробна иРНК експресия на SOCS3 (*P ≤ 0,02, **P = 0,002 спрямо fld) в контрол и fld мишки след частична хепатектомия.

Дискусия

Благодарности

Благодарим на Trey Coleman за помощта при анализи на триглицериди и EchoMRI (Echo Medical Systems, Houston, TX).

Допълнителна поддържаща информация може да бъде намерена в онлайн версията на тази статия.

Описание на името на файла
HEP_23920_sm_suppfig1.tif1.1 MB Подкрепяща Фиг. 1. Прием на храна (грамове на мишка на ден и общо) след (A) частична хепатектомия или фалшива операция (* P = 0,04 спрямо фалшива) и (B) CCl4 или лечение с превозно средство (Veh) (* P = 0,002, ** P = 0,03, *** P = 0,01 спрямо превозно средство).
HEP_23920_sm_suppfig2.tif669.2 KB Подкрепяща Фиг. 2. Чернодробна иРНК експресия на C/EBPα и C/EBPβ след частична хепатектомия при контролни и fld мишки.
HEP_23920_sm_suppfig3.tif2.9 MB Подкрепяща Фиг. 3. Имунохистохимичен анализ на включването на хепатоцелуларен BrdU 36 часа след частична хепатектомия при мишки с добавка на лептин (A) и fld (B) (100 µm бар, показан на A). (C) Количествено обобщение на реплицирани анализи на включване на хепатоцелуларен BrdU в нелекувани и лекувани с лептин контролни и fld мишки 36 часа след частична хепатектомия (* P = 0,05; ** P = 0,01).
HEP_23920_sm_suppinfo.doc41,5 KB подкрепяща информация

Моля, обърнете внимание: Издателят не носи отговорност за съдържанието или функционалността на която и да е поддържаща информация, предоставена от авторите. Всички заявки (различни от липсващо съдържание) трябва да бъдат насочени към съответния автор на статията.