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Publicação
Hepatic differentiation of skin-derived stem cells and their application within in vitro toxicity testing
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Orientador(es)
Resumo(s)
Steatosis is the hepatic accumulation of lipids. Despite being the least severe stage of Non-Alcoholic fatty liver disease, evaluation of steatosis is a mechanistic assay for toxin-induced liver injury, mandatory for the development of new chemical entities. Toxin-induced liver injury represent a major concern to the pharmaceutical industry. The discontinuation of the development of new compounds, in addition with the withdrawal of market drugs, represent an immense economic impact, prompting an immense pressure to develop a predictable human-based in vitro hepatic model.
HepG2 and HepaRG cell lines are the most used in vitro models for hepatotoxic evaluation. Nevertheless, this cell models neglect to represent the human hepatic metabolism. Alternatively, stem-cells derived hepatic cells, specifically human skin-derived precursors differentiated into hepatic cells (hSKP-HPC), are emerging as a new potential hepatotoxic in vitro study system.
So as to compare the potential of hSKP-HPC, to the other two hepatic cell lines, cells were incubated with three widely known steatogenic compounds, oleic acid, tetracycline and 2-ethylhexanol, and cell viability, lipid accumulation and gene expression analysis was performed.
Preliminary results revealed significant difference in sensitivity of the three cell lines to hepatotoxins. Indeed, HepaRG revealed the lowest accumulation of neutral lipids, where hSKP-HPC was shown to be exceptionally sensitive.
Moreover, different gene expression profiles between HepaRG and hSKP-HPC revealed distinct steatosis induction mechanisms. While tetracycline decreased efflux of FAs and increased de novo lipogenesis in hSKP-HPC, further contributing for steatosis phenotype, a compensatory mechanisms was found in HepaRG cells. A similar finding was made in HepaRG cells incubated with 2-ethylhexanol, where an increase uptake of FAs was perceived, while the opposite was found in hSKP-HPC cells. Despite these differences, some parallelisms in key pathogenic mechanisms were detected.
Ultimately, our preliminary results demonstrated that hSKP-HPC are a possible in vitro model for hepatotoxic evaluation.
A esteatose é definida como a acumulação hepática de lípidos. Apesar de ser a condição mais benigna dentro do espectro do fígado gordo não alcoólico, a esteatose é um mecanismo de lesão hepática induzida por toxinas, de análise obrigatória no desenvolvimento de novas entidades químicas. Lesões hepáticas induzidas por toxinas são uma grande preocupação da indústria farmacêutica. A descontinuação do estudo de novos compostos, assim como a retirada de medicamentos do mercado representam um enorme impacto económico, originando uma enorme pressão para o desenvolvimento de um modelo in vitro hepático humano fiável. As linhas celulares HepG2 e HepaRG são os modelos in vitro para avaliação hepatotóxica mais comuns. No entanto, estes modelos falham em representar fielmente o metabolismo hepático humano. Em alternativa, células hepáticas derivadas de células estaminais, especificamente células hepáticas diferenciadas de precursores derivados da pele humana (hSKP-HPC), estão a surgir como um novo sistema in vitro para o estudo de hepatotóxicos. De forma a comparar a potencialidade deste sistema, as linhas celulares anteriormente referenciadas foram incubadas com três compostos esteatogénicos: ácido oleico, tetraciclina, 2-etilhexanol, e a viabilidade celular, acumulação lipídica e análise de expressão genética foi realizada. Resultados preliminares revelam uma diferença significativa na sensibilidade das três linhas celulares às hepatotoxinas. De facto, as células HepaRG revelaram pouca acumulação de lípidos neutros, enquanto hSKP-HPC demostrou ser um modelo celular particularmente sensível. Adicionalmente, diferentes padrões de expressão genética entre as culturas celulares HepaRG e hSKP-HPC sugerem a ativação de diferentes mecanismos de indução de esteatose. Enquanto a incubação com tetraciclina originou uma diminuição dos níveis de mRNA de proteínas envolvidas com o efluxo de ácidos gordos e um aumento da lipogénese nas células hSKP-HPC, que contribuem para o fenótipo de esteatose, um mecanismo de feedback negativo foi visualizado nas células HepaRG. Uma observação também encontrada aquando o tratamento com 2-etilhexanol, onde um aumento do uptake de ácidos gordos foi considerado um mecanismo de indução de esteatose, enquanto o oposto foi encontrado nas células hSKP-HPC. Apesar destas diferenças, alguns paralelismos em mecanismos chave na indução de esteatose foram detetados. Em última analise, resultados preliminares demostram que hSKP-HPC é um modelo in vitro com potencial para avaliação hepatotóxica.
A esteatose é definida como a acumulação hepática de lípidos. Apesar de ser a condição mais benigna dentro do espectro do fígado gordo não alcoólico, a esteatose é um mecanismo de lesão hepática induzida por toxinas, de análise obrigatória no desenvolvimento de novas entidades químicas. Lesões hepáticas induzidas por toxinas são uma grande preocupação da indústria farmacêutica. A descontinuação do estudo de novos compostos, assim como a retirada de medicamentos do mercado representam um enorme impacto económico, originando uma enorme pressão para o desenvolvimento de um modelo in vitro hepático humano fiável. As linhas celulares HepG2 e HepaRG são os modelos in vitro para avaliação hepatotóxica mais comuns. No entanto, estes modelos falham em representar fielmente o metabolismo hepático humano. Em alternativa, células hepáticas derivadas de células estaminais, especificamente células hepáticas diferenciadas de precursores derivados da pele humana (hSKP-HPC), estão a surgir como um novo sistema in vitro para o estudo de hepatotóxicos. De forma a comparar a potencialidade deste sistema, as linhas celulares anteriormente referenciadas foram incubadas com três compostos esteatogénicos: ácido oleico, tetraciclina, 2-etilhexanol, e a viabilidade celular, acumulação lipídica e análise de expressão genética foi realizada. Resultados preliminares revelam uma diferença significativa na sensibilidade das três linhas celulares às hepatotoxinas. De facto, as células HepaRG revelaram pouca acumulação de lípidos neutros, enquanto hSKP-HPC demostrou ser um modelo celular particularmente sensível. Adicionalmente, diferentes padrões de expressão genética entre as culturas celulares HepaRG e hSKP-HPC sugerem a ativação de diferentes mecanismos de indução de esteatose. Enquanto a incubação com tetraciclina originou uma diminuição dos níveis de mRNA de proteínas envolvidas com o efluxo de ácidos gordos e um aumento da lipogénese nas células hSKP-HPC, que contribuem para o fenótipo de esteatose, um mecanismo de feedback negativo foi visualizado nas células HepaRG. Uma observação também encontrada aquando o tratamento com 2-etilhexanol, onde um aumento do uptake de ácidos gordos foi considerado um mecanismo de indução de esteatose, enquanto o oposto foi encontrado nas células hSKP-HPC. Apesar destas diferenças, alguns paralelismos em mecanismos chave na indução de esteatose foram detetados. Em última analise, resultados preliminares demostram que hSKP-HPC é um modelo in vitro com potencial para avaliação hepatotóxica.
Descrição
Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2016
Palavras-chave
Steatosis TILI Oleic acid Tetracycline 2-ethylhexanol In vitro toxicity testing Mestrado Integrado - 2016