Ubiquitin–proteasome system inhibitors and AMPK regulation in hepatic cold ischaemia and reperfusion injury: possible mechanisms

In the present Hypothesis article, we summarize and present data from the literature that support our hypothesis on the potential mechanisms by which UPS (ubiquitin–proteasome system) inhibitors reduce I/R (ischaemia/reperfusion) injury in the liver. I/R is the main cause of primary liver failure and, consequently, minimizing the detrimental effects of this process could increase the number of suitable transplantation grafts and also enhance the survival rate of patients after liver transplantation. A potential strategy to reduce I/R injury is the use of UPS inhibitors either as additives to preservation solutions or as drugs administered to patients. However, there is still controversy over whether the use of UPS inhibitors is beneficial or deleterious with regard to liver injury. From our experience and the few studies that have investigated the role of UPS in hepatic I/R, we believe that the use of UPS inhibitors is a potential strategy to reduce I/R injury in liver transplantation and graft preservation. We hypothesize that one of the main mechanisms of action of UPS inhibitors may be the up-regulation of AMPK (AMP-activated protein kinase) activity and the consequent down-regulation of mTOR (mammalian target of rapamycin), which may finally influence autophagy and preserve the energy state of the cell

Noves dianes terapèutiques en el trasplantament de fetge amb empelt de mida reduïda

Peer Reviewe

Noves dianes terapèutiques en el trasplantament de fetge amb empelt de mida reduïda

[cat] Els objectius de la present tesi són els següents: · Objectiu 1: Té com a objectiu avaluar si el sistema Renina-angiotensina participa en els efectes beneficiosos del PC en un model experimental de trasplantament de fetge amb empelt de mida reduïda on hi intervenen tant la lesió per I/R com la regeneració hepàtica. · Objectiu 2: Té com a objectius avaluar si les MMPs estan implicades en el efectes protectors del PC en un model experimental de trasplantament de fetge amb empelt de mida reduïda i si estan regulades per la JNK. Primer estudi: En el primer estudi es va investigar si els bloquejadors de l'acció de l'angiotensina II ( l'antagonista del receptor 1 de la Ang II, l'antagonista del receptor 2 de la Ang II i l'inhibidor de l'enzim convertidor de l'angiotensina (ACE)) podien reduir la lesió hepàtica per isquèmia-reperfusió (I/R) i incrementar la regeneració hepàtica en el trasplantament hepàtic amb empelt de mida reduïda (ROLT), i si els efectes protectors del precondicionament hepàtic (PC) en el ROLT es podien explicar a través dels canvis en el nivells de Ang II. Els nostres resultats mostren que els empelts de mida reduïda generen Ang II després de ser sotmesos a un ROLT i que aquest fet està associat amb el increment de l'expressió de l'angiotensinogen i el ACE. A més, la inhibició de la Ang II no va demostrar que aquesta proteïna no participava en els efectes del PC. Tots els bloquejadors de l'acció de la Ang II van reduir la lesió hepàtica però cap d'ells va incrementar la regeneració hepàtica. L'antagonista del receptor de la Bradicinina (BK) va incrementar la regeneració hepàtica però no va reduir la lesió hepàtica en el ROLT. Finalment, la combinació de els bloquejadors de l'acció de la Ang II i de l'antagonista del receptor de la BK van reduir la lesió hepàtica i van incrementar la regeneració. Per tant, en conclusió, ja que bloquejadors de l'acció de la Ang II poden reduir la lesió hepàtica i que l'antagonista del receptor de la BK incrementa la regeneració hepàtica però cap d'ells pot tenir els dos efectes al mateix temps, seria d'interès clínic aplicar els dos components a l'hora en tractaments per reduir la fallada primària de l'empelt després d'un ROLT. Segon estudi: En aquest segon estudi es va estudiar la contribució de les metal·loproteïnases de matriu 2 i 9 (MMP2 i MMP9) als efectes protectors del PC en el ROLT. També es va investigar el paper de la c-Jun N-terminal cinasa (JNK) en aquests efectes i si aquesta proteïna regula la MMP2 en aquestes condicions. Els nostres resultats mostren que la MMP2, però no la MMP9, està involucrada en els efectes protectors del PC en el ROLT. La MMP2 va reduir la lesió hepàtica i va incrementar la regeneració del fetge. A més, la inhibició de la MMP2 va resultar una reducció dràstica de la supervivència dels animals després del ROLT. La inhibició de la JNK en el grup on s'aplicava el PC abans del ROLT, va disminuir la lesió hepàtica i va incrementar la regeneració. També es va observar que la JNK va induir la expressió i activitat de la MMP2 en el PC. Per altra banda, també es va observar que l'òxid nítric (NO) era responsable de la inducció de la JNK en el PC. Els nostres resultats obren noves possibilitats per a tractaments encaminats a reduir la fallada primària de l'empelt després del ROLT.[eng] "New Therapeutic Targets in Reduced-size Liver Regeneration" TEXT: In the first study, we examined whether Ang II blockers could reduce hepatic injury and improve regeneration in reduced-size orthotopic liver transplantation (ROLT) and whether the beneficial effects of ischemic preconditioning (PC) in ROLT could be explained by changes in Ang II. We show that small liver grafts generate Ang II after ROLT and that this is associated with increased angiotensinogen and ACE mRNA expression. Furthermore, inhibition of Ang II does not contribute to PC-induced protection in ROLT. All Ang II blockers reduced hepatic injury but none of them promoted liver regeneration. Bradykinin (BK) receptor antagonist improved liver regeneration but did not reduce hepatic injury in ROLT. Finally, the combination of Ang II blockers and BK receptor antagonist in ROLT reduced hepatic injury and improved liver regeneration. In conclusion, although Ang II blockers can reduce hepatic I/R injury and BK receptor antagonist can promote liver regeneration, neither confers both benefits at the same time. Consequently, it may be of clinical interest to apply both treatments simultaneously. In the second study, we studied the contribution of matrix metalloproteinase 2 (MMP2) and matrix metalloproteinase 9 (MMP9) to the beneficial effects of PC in ROLT. We also examined the role of c-Jun N-terminal kinase (JNK) and whether it regulates MMP2 in these conditions. We found MMP2, but notMMP9, is involved in the beneficial effects of PC in ROLT. MMP2 reduced hepatic injury and enhanced liver regeneration. Moreover, inhibition of MMP2 in PC reduced animal survival after transplantation. JNK inhibition in the PC group decreased hepatic injury and enhanced liver regeneration. Furthermore, JNK upregulated MMP2 in PC. In addition, we showed that Tissue inhibitors of matrix metalloproteinases 2 (TIMP2) was also upregulated in PC and that JNK modulation also altered its levels in ROLT and PC. Our results open up new possibilities for therapeutic treatments to reduce I/R injury and increase liver regeneration after ROLT which are the main limitations in living-donor transplantation

Noves dianes terapèutiques en el transplantament de fetge amb empelt de mida reduïda

Tesis doctoral per optar al Titol de Doctora per la Universitat de Barcelona: Programa de Doctorat de Biomedicina (Bienni 2006-2008).-- Aquesta tesi ha sigut realitzada a la Unitat d'Isquèmia-Reperfusió Experimental del Departament de Patologia Experimental de l'Institut d'Investigacions Biomèdiques de Barcelona-CSIC.Els objectius de la present tesi són els següents: · Objectiu 1: Té com a objectiu avaluar si el sistema Renina-angiotensina participa en els efectes beneficiosos del PC en un model experimental de trasplantament de fetge amb empelt de mida reduïda on hi intervenen tant la lesió per I/R com la regeneració hepàtica. · Objectiu 2: Té com a objectius avaluar si les MMPs estan implicades en el efectes protectors del PC en un model experimental de trasplantament de fetge amb empelt de mida reduïda i si estan regulades per la JNK. Primer estudi: En el primer estudi es va investigar si els bloquejadors de l'acció de l'angiotensina II ( l'antagonista del receptor 1 de la Ang II, l'antagonista del receptor 2 de la Ang II i l'inhibidor de l'enzim convertidor de l'angiotensina (ACE)) podien reduir la lesió hepàtica per isquèmia-reperfusió (I/R) i incrementar la regeneració hepàtica en el trasplantament hepàtic amb empelt de mida reduïda (ROLT), i si els efectes protectors del precondicionament hepàtic (PC) en el ROLT es podien explicar a través dels canvis en el nivells de Ang II. Els nostres resultats mostren que els empelts de mida reduïda generen Ang II després de ser sotmesos a un ROLT i que aquest fet està associat amb el increment de l'expressió de l'angiotensinogen i el ACE. A més, la inhibició de la Ang II no va demostrar que aquesta proteïna no participava en els efectes del PC. Tots els bloquejadors de l'acció de la Ang II van reduir la lesió hepàtica però cap d'ells va incrementar la regeneració hepàtica. L'antagonista del receptor de la Bradicinina (BK) va incrementar la regeneració hepàtica però no va reduir la lesió hepàtica en el ROLT. Finalment, la combinació de els bloquejadors de l'acció de la Ang II i de l'antagonista del receptor de la BK van reduir la lesió hepàtica i van incrementar la regeneració. Per tant, en conclusió, ja que bloquejadors de l'acció de la Ang II poden reduir la lesió hepàtica i que l'antagonista del receptor de la BK incrementa la regeneració hepàtica però cap d'ells pot tenir els dos efectes al mateix temps, seria d'interès clínic aplicar els dos components a l'hora en tractaments per reduir la fallada primària de l'empelt després d'un ROLT. Segon estudi: En aquest segon estudi es va estudiar la contribució de les metal·loproteïnases de matriu 2 i 9 (MMP2 i MMP9) als efectes protectors del PC en el ROLT. També es va investigar el paper de la c-Jun N-terminal cinasa (JNK) en aquests efectes i si aquesta proteïna regula la MMP2 en aquestes condicions. Els nostres resultats mostren que la MMP2, però no la MMP9, està involucrada en els efectes protectors del PC en el ROLT. La MMP2 va reduir la lesió hepàtica i va incrementar la regeneració del fetge. A més, la inhibició de la MMP2 va resultar una reducció dràstica de la supervivència dels animals després del ROLT. La inhibició de la JNK en el grup on s'aplicava el PC abans del ROLT, va disminuir la lesió hepàtica i va incrementar la regeneració. També es va observar que la JNK va induir la expressió i activitat de la MMP2 en el PC. Per altra banda, també es va observar que l'òxid nítric (NO) era responsable de la inducció de la JNK en el PC. Els nostres resultats obren noves possibilitats per a tractaments encaminats a reduir la fallada primària de l'empelt després del ROLT.Beca del Ministerio de Ciencia e Innovación.Peer reviewe

AMP-activated protein kinase as a target for preconditioning in transplantation medicine

Letter to the EditorPeer Reviewe

Melatonin protects steatotic and nonsteatotic liver grafts against cold ischemia and reperfusion injury

Chronic organ-donor shortage has required the acceptance of steatotic livers for transplantation purposes despite the higher risk of graft dysfunction or nonfunction associated with the cold ischemia-reperfusion injury. This study evaluated the use of melatonin as an additive to Institute Georges Lopez (IGL-1) solution for protecting nonsteatotic and steatotic liver grafts against cold ischemia-reperfusion injury. In the current investigation, we used an ex vivo isolated perfused rat liver model. Steatotic and nonsteatotic livers were preserved for 24 hr (4°C) in University of Wisconsin or IGL-1 solutions with or without melatonin, as well as in University of Wisconsin solution alone. Thereafter, livers were subjected to 2-hr reperfusion (37°C). We assessed hepatic injury (transaminases) and function [bile production and sulfobromophthalein (BSP) clearance, vascular resistance], as well as other factors potentially implicated in the high vulnerability of steatotic livers against ischemia-reperfusion injury (oxidative stress and related inflammatory mediators including nitric oxide and cytokines). We also evaluated well-known cytoprotective factors as hemeoxygenase 1 (HO-1). Fatty livers preserved in IGL-1 solution enriched with melatonin showed lower transaminase levels and higher bile production and BSP clearance when compared to those obtained for livers maintained in IGL-1 solution alone. A significant diminution of vascular resistance was also observed when melatonin was added to the IGL-1 solution. The melatonin benefits correlated with the generation of nitric oxide (through constitutive e-NOS activation) and the prevention of oxidative stress and inflammatory cytokine release including tumor necrosis factor and adiponectin, respectively. The addition of melatonin to IGL-1 solution improved nonsteatotic and steatotic liver graft preservation, limiting their risk against cold ischemia-reperfusion injury. © 2010 John Wiley & Sons A/S.This study was supported by the Ministerio de de Sanidad y Consumo (PI 081988), CIBER-ehd, Instituto Carlos III, Madrid and Ministerio de Asuntos Exteriores y de Cooperacion Internacionales (A/020255/08 y A/02987/09), Madrid. Mohamed Amine Zaouali is fellowship-holder from the Societat Catalana de Trasplantament, Barcelona. Eleonora Boncompagni was a recipient of a Short term - Sheila Sherlock Fellowship from the European Association for the Study of Liver (EASL).Peer Reviewe

Pharmacological strategies against cold ischemia reperfusion injury

Importance of the field: Good organ preservation is a determinant of graft outcome after revascularization. The necessity of increasing the quality of organ preservation, as well as of extending cold storage time, has made it necessary to consider the use of pharmacological additives. Areas covered in this review: The complex physiopathology of cold-ischemia-reperfusion (I/R) injury - and in particular cell death, mitochondrial injury and endoplasmic reticulum stress - are reviewed. Basic principles of the formulation of the different preservation solutions are discussed. What the reader will gain: Current strategies and new trends in static organ preservation using additives such as trimetazidine, polyethylene glycols, melatonin, trophic factors and endothelin antagonists in solution are presented and discussed. The benefits and mechanisms responsible for enhancing organ protection against I/R injury are also discussed. Graft preservation was substantially improved when additives were added to the preservation solutions. Take home message: Enrichment of preservation solutions by additives is clinically useful only for short periods. For longer periods of cold ischemia, the use of such additives becomes insufficient because graft function deteriorates as a result of ischemia. In such conditions, the preservation strategy should be changed by the use of machine perfusion in normothermic conditions. © 2010 Informa UK Ltd.This study was supported by the Ministerio de Sanidad y Consumo (PI081988), CIBER-ehd, Instituto Carlos III, Madrid and Ministerio de Asuntos Exteriores y de Cooperacion Internacionales (A/020255/08), (A/029087/09), Madrid. MA Zaouali is a fellow of the Societat Catalana de Trasplantament.Peer Reviewe

The use of a reversible proteasome inhibitor in a model of reduced-size orthotopic liver transplantation in rats

Ischemia/reperfusion injury (IRI), inherent in liver transplantation (LT), is the main cause of initial deficiencies and primary non-function of liver allografts. Living-related LT was developed to alleviate the mortality resulting from the scarcity of suitable deceased grafts. The main problem in using living-related LT for adults is graft size disparity. In this study we propose for the first time that the use of a proteasome inhibitor (Bortezomib) treatment could improve liver regeneration and reduce IRI after Reduced-Size Orthotopic Liver transplantation (ROLT). Rat liver grafts were reduced by removing the left lateral lobe and the two caudate lobes and preserved in UW or IGL-1 preservation solution for 1. h liver and then subjected to ROLT with or without Bortezomib treatment. Our results show that Bortezomib reduces IRI after LT and is correlated with a reduction in mitochondrial damage, oxidative stress and endoplasmic reticulum stress. Furthermore, Bortezomib also increased liver regeneration after reduced-size LT and increased the expression of well-known ischemia/reperfusion protective proteins such as nitric oxide synthase, heme oxigenase 1 (HO-1) and Heat Shock Protein 70. Our results open new possibilities for the study of alternative therapeutic strategies aimed at reducing IRI and increasing liver regeneration after LT. It is hoped that the results of our study will contribute towards improving the understanding of the molecular processes involved in IRI and liver regeneration, and therefore help to improve the outcome of this type of LT in the future. © 2012 Elsevier Inc.This study was kindly supported by the Ministerio de Sanidad y Consumo (project grant PIO81988) (Madrid, Spain). Susagna Padrissa-Altes and Mohammed Amine Zaouali wish to thank the Ministerio de Innovación y Ciencia and the Societat Catalana de Trasplantatment, respectively, for their fellowships.Peer Reviewe

Relevance of epidermal growth factor to improve steatotic liver preservation in IGL-1 solution

Aim Static preservation solution is critical for liver graft outcomes, especially when steatosis is present. Institut Georges Lopez (IGL)-1 solution protects fatty livers effectively against cold ischemia reperfusion injury. Its benefits are mediated by nitric oxide and prevention of oxidative stress. The supplementation of IGL-1 with epidermal growth factor (EGF) enhances steatotic graft preservation by increasing adenosine triphosphate content, thereby mitigating oxidative stress and mitochondrial damage. Methods After steatotic livers were preserved for 24 hours in IGL-1 solution with or without EGF supplements, they were perfused ex vivo for 2 hours at 37°C. The benefits of EGF were assessed by evidences of hepatic damage and functiontransaminases, bile production, and flow rateas well as by other factors presumably associated with the poor tolerance of fatty livers toward cold ischemia-reperfusion injury (IRI)energy metabolism, mitochondrial damage, oxidative stress, eNOS activity and proinflammatory interleukin (IL) beta content. Results Steatotic livers preserved in IGL-1 solutions supplemented with EGF (10 μg/L) showed lower transaminase levels, greater bile production, and ameliorated flow rates when compared to IGL-1 alone. In addition, energy metabolism deterioration, mitochondrial damage, oxidative stress, and cytokine IL-1 beta release were prevented. Conclusion EGF addition to IGL-1 increased fatty liver graft preservation, thereby reducing steatotic liver damage against cold IRI. © 2010 Elsevier Inc.This study was supported by the Ministerio de de Sanidad y Consumo (PI 081988), CIBER-ehd, Instituto Carlos III, Madrid and Ministerio de Asuntos Exteriores y de Cooperación Internacionales (A/020255/08 and A/02987/09), Madrid. Mohamed Amine Zaouali is fellowship-holder from the Societat Catalana de Trasplantament.Peer Reviewe