Máj-regeneráció őssejtekből

1. Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

2. Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter Transzdifferenciáció és regeneratív medicina – 8. előadás Máj-regeneráció őssejtekből

3. A májlebeny szerkezete Centrális véna Bilecanaliculi Centrális véna Májkapu (triádok) Szinuszoidok Epe kivezető cső Májkapu Májartéria elágazása Portális véna elágazása Periportális (6-8 sejt) Centrilobuláris (8-10 sejt) Glutamin szintetáz + (1-3 sejt) Limiting plate

4. A máj-regeneráció klinikai jelentősége • Hagyományos máj-transzplantációhoz megfelelő máj mennyisége kevés • Máj sejt transzplantáció – csak kis mennyiségben áll rendelkezésre • Feltételezett őssejtek megválasztása – változó mértékű siker

5. A máj regeneráció főbb szakaszai 1. Migráció 3. Elhalt sejtek eltávolítása Fizikai/kémiai/genetikai hatás Gadoliniumklorid/ monocrotaline Szervkárosodás Elpusztult sejt MMP-9 Centrális véna Kupffer sejtek (fagocitózis) Centrális véna SDF-1 HGF (SCF) Mozgósítás Őssejtek (c-kit, c-met, CXCR4) Immunszuppresszió Enkapszuláció Ko-transzplantáció Effektor sejtek Monocrotaline Doxorubicin Májkárosodás VEGF 2. Integráció VEGF HGF TGF FGF Centrális véna Szervkárosodás Véráramlás megváltozása Értágítók Szinusz endotél permeábilitása Gapjunction-ok Változékony invivo sejt fenotípus MMP-9 MMP-2 MT1-MMP 70-80%-os sejtpusztulás

6. A máj és hasnyálmirigy fejlődéstani viszonya ? Ovális sejt progenitor Hasnyálmirigy progenitor(ok) Hasnyálmirigy ovális sejt Máj ovális sejt Epevezeték Májsejt Endokrin sejt Hasnyálmirigy- kivezető sejt Hasnyálmirigy- sejt

7. A hepatoblaszt differenciálódás transzkripcionálisszabályozása Hepatoblaszt HGF C/EBP HNF-6 Tbx3 HNF-1 Wnt BMP+FGF FoxM1B ECM HNF-4 Notch2 Epevezeték-sejt Májsejt Albumin ? ECM C/EBP Hex Jagged Központi TF hálózat HNF-6/OC-2 TGF HNF-4 HNF-1 HNF-6 Parenchyma Periportális HNF-1 LRH-1 Foxa2 Sox9 HNF-1 Májköteg-érés Epevezeték-sejt érés

8. Oválissejtek – felnőtt máj őssejtek/progenitor sejtek • Eredet: vitatott (prekurzoraik az epevezeték-rendszerhez tartoznak) • Kettős differenciáció: májsejt és epevezeték-sejt • Fenotípus: Érett hepatocita(albumin, citokeratin 8 és 18), epevezeték-sejt (cytokeratin 7 és 19, OV-6, A6), embrionális hepatoblaszt (AFP), és hemopoetikus őssejt (Thy -1, Sca-1, c-kit) markerek expressziója

9. A máj-regeneráció célsejtjei • Hepatociták: A máj metabolikus tevékenysége • Epevezeték-sejtek: Epevezetékek kialakítása • Mindkettő embrionális endodermálisepitél-származék.

10. A májregeneráció szakaszai és formái • Sebészeti részleges májeltávolítás – hepatocitákból kiinduló regeneráció (gyakran poliploid sejtek) • Lehetséges források: hepatociták, oválissejtek ésextrahepatikus őssejtek (HSC?) • A sejtvonal-elköteleződés meghatározása: albumin, glükóz-6-foszfát, transzferrinés transztiretin (máj eredetű). • Fibrotikus regeneráció: fibrociták átalakulása miofibroblasztokká • Parenhimális regeneráció: hepatociták regenerálása

11. A máj parenhimális regenerációja • Őssejt-vándorlás a májbana sérült parenhima felé a károsodott sejtekből felszabaduló kemotaktikus faktorok hatására (pl. SDF-1, HGF és SCF). • Fokozott MMP-9 expressziókövetkeztében ECM átalakulás és fokozott ér-permeabilitás. • A helyi mikrokörnyezet átalakulásaa bejutó sejtek integrációjának és osztódásának elősegítésére, részben a helyben képzett faktorok hatására (HGF, FGF, TGFa). Az elpusztult sejteket aKupffer-sejtekfagocitálják.

12. Ovális sejt-aktiváció és felszaporodás • A máj sérülése aktiválja az ovális sejteket (esetleg az epeutak falában elhelyezkedő prekurzoraikat) ÉS egyéb sejteket (csillag-sejtek, makrofágok/Kupffer-sejtek, NK sejtek, endotél, stb.) • Májon belüli sejt-vándorlás a sérülés helyére • Osztódás és kétirányú differenciálódás (májsejt/epeút-sejt).

13. Májon kívüli sejtek a májregenerációban • Autológ:Csontvelői/mezenhimális őssejtek – fibroblasztos regeneráció • Allogén: Embrionális májsejtek ill. embrionális őssejtből differenciált májsejtek

14. iPS sejtek átalakítása májsejtekké • iPS sejtek kialakítása: transzkripciós faktorokkal való indukció • Embrioid test képződése • Endodermális elkötelezés kiváltása: Activin A és bFGF kezelés • Májsejt-differenciálódás: hepatocita növekedési faktor (HGF) kezelés • Értékelés: gén-expresszió, albumin termelés, glikogén-tárolás, urea-képzés, indukálható citokróm aktivitás

15. Összefoglalás • A májkárosodás okától és típusától függően különböző regenerációs folyamatok zajlanak le, így (a)májsejt-vesztés esetén a regeneráció a hepatocitákból, (b) toxikus károsodás esetén máj-epeút progenitor ovális sejtekből indul ki. • Az ovális sejtek mint felnőtt májsejt/epeútsejtprogenitorok valószínűleg fakultatív őssejtként támogatják a máj-regenerációt, de a folyamatban valószínűleg extrahepatikus sejtek is részt vesznek.