Az őssejtek részvétele a máj regenerációban = The participation of hepatic stem cells in liver regeneration

ÖSSZEFOGLALÁS A Thy-1 antigénnek, a csontvelői őssejtek markerének expresszióját leírták máj ovális sejtekben. Részletes morfológiai és sejtizolációs technikákkal bizonyítottuk, hogy ez az antigén nem az ovális sejtekben, hanem a velük szoros közelségben található myofibroblastokban termelődik. Új módszert dolgoztunk ki a máj felszínén levő lebenykék méretének objektív meghatározására, ennek segítségével megállapítottuk, hogy a hepatocyták és a progenitor sejtek részvételével zajló májregeneráció során egyaránt a máj tömege kizárólag a lebenykék megnagyobbodása révén pótlódik, ez eltér az egyedfejlődéstől, melynek korai postnatalis fázisában új lebenykék is képződnek. A TCPOBOP, primer hepatocyta mitogén által kiváltott proliferativ választ nem gátolja a TGF-béta, ugyanez a vegyszer képes jelentős mértékű májsejt osztódást kiváltani cirrhotikus májakban is. Megfigyeltük, hogy az ép humán májban az epeutak terminalis szakaszai a periportalis kötőszövetet elhagyva beterjednek a májparenchymába, de ott csak a humán májban is csökevényes formában jelenlevő interlobularis vascularis septumokban vannak jelen. Ezek az epeut szakaszok jellegzetes CD56+/CD133+/CD10- immunfenotipussal rendelkeznek. Patológiás humán májakban a ductuláris proliferációknak három típusát sikerült elkülönítenünk az immunfenotipus alapján: I. primitiv ductulusok (CD56+/EMA-/CD10-); II. epeúti obstructioval járó ductulusok (CD56-/EMA+/CD10-) és III. hepatocyta irányu differenciálódás jeleit mutató ductulusok (CD56+/EMA+/CD10+). | SUMMARY Thy-1, an established marker of bone marrow stem cells has been described on hepatic oval cells. We have refuted this result and proved by detailed morphological analysis and examinations of isolated cells that Thy-1 is expressed by a special subpopulation of myofibroblasts.We have developed a novel technique to make accurate measurements on surface hepatic lobules and observed by means of this technique that the liver regenerates exclusively by the enlargement of preexistent hepatic lobules. This is different from the ontogenic growth, when new lobules are formed as well in the early postnatal period. The proliferative response elicited by the primary hepatocyte mitogen TCPOBOP is not inhibited by TGB-beta. In addition, this compound was able to initiate an intense mitogenic response in cirrhotic livers. The terminal segments of the biliary tree in human liver spread into the parenchyma but are confined to the rudimentary interlobular vascular connective tissue septa, that is they do not enter into the hepatic lobules. These terminal biliary branches are characterized by a unique CD56+/CD133+/CD10- immunophenotype. Ductular reactions in pathological human liver samples could be diveded in 3 groups based on the immunophenotype: I. primitive ductules (CD56+/EMA-/CD10-); II. ductules of biliary obstruction (CD56-/EMA+/CD10-) and III. ductules showing hepatocytic differentiation (CD56+/EMA+/CD10+)

Az őssejtek részvétele a máj regenerációban és a carcinogenezisben = The role of stem cells in liver regeneration and carcinogenesis

Ovális sejtes reakció indulásakor a patkány májában sajátos fenotípusú CK19+/7- ductulusok hámsejtjei kezdenek proliferálni. Ez alapján arra lehet következtetni, hogy a máj őssejtek ebben a kompartmentben találhatóak. A CK19+/7- ductulusok hosszú, olykor elágazódó képleteket alkotnak, melyek nem terjednek be a hepatocyták közé. Ez a sajátos epeút fenotipus csak postnatalisan alakul ki. Az ovális sejtek többféle megoszlásban is képesek hepatocytákká differenciálódni, de celluláris szinten a differenciálódási program azonosnak tűnik. A folyamat HNF4 expresszióval és a bazális membrán degradálódásával kezdődik, amit gyorsan követ az epeút markerek (OV6,Cx43, integrin 1) eltűnése, a hepatocyta tulajdonságok (CYP, CD26, Cx32, integrin 1) megjelenése. A differenciálódás folyamata felgyorsítható hepatocyta mitogénekkel. Az ezt követő regeneráció szérum szinten is javuló májfunkcióval jár kísérleti állatokban. Csontvelő sejtekből nem sikerült transzdifferenciálódás útján hepatocytákat előállítanunk. Eredményeink szerint az ovális sejteken leírt haemopoetikus marker (Thy-1) is valójában az ovális sejtekkel szoros kontaktusban levő stellát sejtekben expresszálódik. A májukban fokozott mértékben TGF-t termelő transzgén egerekben a tioacetamid indukált májfibrosis felgyorsulása a regresszió lelassulása volt megfigyelhető. | There are biliary ductules in the rat liver with a unique CK19+/7- phenotype. This special immunophenotype develops only in the postnatal life These are the ductules which are proliferating first at the beginning of oval cell proliferation, indicating that they may harbour the hepatic stem cell compartment. These ductules, contrary to the traditional view of canals of Hering form occasionally long, winding and branching tubules but they do not spread into the liver lobule. The oval cells are able to differentiate into hepatocytes in different distributions. But the differentiation program on cellular level seems identical. The process is initiated by the upregulation of HNF-4 and the degradation of the basement membrane. This is followed by the disappearance of biliary markers (e.g. OV6,Cx43, 6 integrin) and expression of hepatocytic markers (CYP enzymes, Cx32, 1 integrin, CD26). The differentiation can be accelerated by primary hepatocyte mitogens. The improved hepatic function can be detected after the differentiation even in the serum of the animals. We did not succeed to generate hepatocytes from bone marrow cells by transdifferentiation. We also studied the expression of a haemopoetic stem cell marker, Thy-1 in our oval cell proliferation model and found it to be present not on the oval cells, as it had been reported, but on the stellate cells. Accelerated liver fibrosis and decelerated regression was observed following thioacetamide treatment in transgenic mice overexpressing TGF-beta in their liver

Konzorcium, fő p.: Rosszindulatú daganatok ereződésének mintázata és molekuláris mechanizmusa = Consortional main: Vascularization patterns of cancer and molecular pathways behind

Vizsgálataink során a májáttétek arteriális ereződésére nyertünk bizonyítékokat és új ereződési formáját írtuk le. Pontosítottuk a daganatos intuszuszceptív érsokszorozódás celluláris mechanizmusát. Kisérletes agyi áttétekben az érinkorporációs folyamat részleteit tártuk fel, míg nyirokcsomó áttétekben a vaszkuláris invázió jelenségét igazoltuk. Bemutattuk, hogy a posztnatális vaszkulogenezishez hasonlóan daganatos betegekben a posztnatális limfatikus vaszkulogenezis is reaktiválódik prekurzorok révén, aminek prognosztikai szerepe lehet. Csontáttétes veserákokban a HIF-jelpálya EGFR-kapcsolt sajátosságait figyeltük meg. Bemutattuk, hogy az in vivo EPO kezelés képes csökkenteni kisérleti daganat HIF-jelpályájának aktivitását. Kimutattuk hogy a HIF-inaktiváló ZnSO4 kezelésnek jelentős progressziófékező hatása van melanoma modellben. Igazoltuk, hogy daganatokban az apelin új angiogén citokin. Adatokat szolgáltattunk arra hogy vastagbélrákok anti-VEGF kezelésének hatásossága a daganat K-RAS státuszától független. Bemutattuk hogy anti-VEGF kezelés EPO-val történő kombinálása hatékonyan csökkenti kisérleti daganat vérellátását. Kimutattuk, hogy VEGFR gátló kezelés hatására kisérleti daganatokban a VEGFR-független intuszuszceptív érsokszorozódás aktiválódik. | We have provided evidences for the arterial blood supply of liver metastases and defined novel vascularization forms. Studies identified details of the cellular mechanism involved in intususceptive angiogenesis of experimental tumors. We have defined details of the vessel incorporation of experimental brain metastases and provided first evidences for the existence of vascular invasion in lymph node metastases. Studies identified for the first time, that similar to postnatal vasculogenesis, lymphatic vasculogenesis is also reactivated by specific precurzors in cancer patients which might have prognostic significance. We have found in bone-metastatic renal cell cancer the further activation of the HIF-pathway associated with EGFR. We provided the first evidence that EPO administration in vivo inhibits activation of the HIF-pathway in experimental tumors. In experimental melanoma model we found that the HIF-inactivating ZnSO4 treatment has significant anti-metastatic effect. For the first time, our studies provided evidence for apelin as cancer angiogen. Clinical studies provided data on the RAS-status independent efficacy of anti-VEGF therapy of colorectal cancer. On the other hand, we have shown that combination of anti-VEGF therapy with EPO administration efficiently decreases perfusion of experimental tumors. Finaly, we have also shown that VEGFR inhibitor therapy of experimental cancer activates the VEGFR-independent intususceptive angiogenesis

A tumorsejtek szabályozási zavarai - a diagnosis és a terápia alapja = Disturbances in cancer cell regulation - a basis to design diagnosis and therapy

A project a daganatok viselkedését befolyásoló olyan molekuláris történésekkel foglalkozott, amelyek felhasználhatók diagnosztikai markerként vagy terápiás célpontként. Ennek eredményeként mutattuk ki NSCLC-ben az EGFR mutációk jellegét és gyakoriságát, valamint azt, hogy EGFR-gátlókkal szemben rezisztens tüdőráksejtekben a TRAIL apoptózist tud kiváltani, különösen IKK-gátlóval együtt. A TGFb ugyancsak apoptózist indukált limfomákban, amely rapamycinnel (mTOR-gátló) fokozható volt. A daganatnövekedés szempontjából szolid tumorokban elengedhetetlen az angiogenezis. Kiderült, hogy a vérerek pl. májmetasztázisok esetében több módon is biztosíthatják a daganatsejtek táplálását, ami eltérő mechanizmusra utal és eltérő terápiát igényel. Felhívtuk a figyelmet a limfangiogenezis fontosságára is. A daganat matrixában levő szabályozók közül a szindekán-1 különböző konstrukcióit sikerült előállítani és ezekkel vizsgálni az egyes domének hatását. A daganatok kialakulásával vagy transzformációjukkal kapcsolatos vizsgálatok során limfomákban vált bizonyítottá az aberráns szomatikus mutáció és az aktiváció indukált citidin deamináz szerepe, a májrák megjelenésekor pedig az ovális sejtek és a Hering csatornák jellegzetességeinek tisztázása, részben az őssejtekhez való viszonyuk, részben marker jellegük alapján. A vizsgálatokba a 3 év során 15 PhD hallgató kapcsolódott be, és 7-en sikeresen megvédték értekezésüket. | The project intended to study molecular events influencing behavior of cancer cells in order to use them either as diagnostic markers or therapeutic targets. Along this line the frquency and types of EGFR mutations were described in NSCLC (adenocc), and also the successful use of TRAIL to induce apoptosis, especially in combination with IKK-inhibitors, in lung cancer cells resistant against anti-EGFR agents. Another key regulator, TGFb was also able inducing apoptosis in lymphoma cells, given with rapamycin (mTOR-inhibitor). For solid tumors angiogenesis is essential for survival. It was shown that liver metastases can obtain vasculature in different manners, which suggest different mechanisms and the necessity of alternative approaches in anti-angiogenesis. The importance of lymphangiogenesis was also documented. Besides vessels tumor matrix contains several regulatory factors, as syndecan-1. Some of its artificial constructs were applied to understand the functions of the structural domains. Many experiments were concerned with development and transformation of cancer. In lymphomas the role of aberrant somatic mutations and the activation induced cytosine deaminase served special attention. In the liver the relation of oval cells and Hering chanelles to stem cells was described and proposed as diagnostic markers. This project sponsored the scientific activity of 15 PhD students and helped in some cases (7) to defend successfully their thesis

Ductular reaction correlates with fibrogenesis but does not contribute to liver regeneration in experimental fibrosis models

BACKGROUND AND AIMS: Ductular reaction is a standard component of fibrotic liver tissue but its function is largely unknown. It is supposed to interact with the matrix producing myofibroblasts and compensate the declining regenerative capacity of hepatocytes. The relationship between the extent of fibrosis-ductular reaction, proliferative activity of hepatocytes and ductular reaction were studied sequentially in experimental hepatic fibrosis models. METHODS: Liver fibrosis/cirrhosis was induced in wild type and TGFbeta overproducing transgenic mice by carbon tetrachloride and thioacetamide administration. The effect of thioacetamide was modulated by treatment with imatinib and erlotinib. The extent of ductular reaction and fibrosis was measured by morphometry following cytokeratin 19 immunofluorescent labeling and Picro Sirius staining respectively. The proliferative activity of hepatocytes and ductular reaction was evaluated by BrdU incorporation. The temporal distribution of the parameters was followed and compared within and between different experimental groups. RESULTS: There was a strong significant correlation between the extent of fibrosis and ductular reaction in each experimental group. Although imatinib and erlotinib temporarily decreased fibrosis this effect later disappeared. We could not observe negative correlation between the proliferation of hepatocytes and ductular reaction in any of the investigated models. CONCLUSIONS: The stringent connection between ductular reaction and fibrosis, which cannot be influenced by any of our treatment regimens, suggests that there is a close mutual interaction between them instead of a unidirectional causal relationship. Our results confirm a close connection between DR and fibrogenesis. However, since the two parameters changed together we could not establish a causal relationship and were unable to reveal which was the primary event. The lack of inverse correlation between the proliferation of hepatocytes and ductular reaction questions that ductular reaction can compensate for the failing regenerative activity of hepatocytes. No evidences support the persistent antifibrotic property of imatinib or erlotinib

Mechanisms of vascularization in murine models of primary and metastatic tumor growth

Directed capillary ingrowth has long been considered synonymous with tumor vascularization. However, the vasculature of primary tumors and metastases is not necessarily formed by endothelial cell sprouting; instead, malignant tumors can acquire blood vessels via alternative vascularization mechanisms, such as intussusceptive microvascular growth, vessel co-option, and glomeruloid angiogenesis. Importantly, in response to anti-angiogenic therapies, malignant tumors can switch from one vascularization mechanism to another. In this article, we briefly review the biological features of these mechanisms and discuss on their significance in medical oncology

Circulating endothelial cells, bone marrow-derived endothelial progenitor cells and proangiogenic haematopoietic cells in cancer: From biology to therapy

Vascularization, a hallmark of tumorigenesis, is classically thought to occur exclusively through angiogenesis (i.e. endothelial sprouting). However, there is a growing body of evidence that endothelial progenitor cells (EPCs) and proangiogenic hematopoietic cells (HCs) are able to support the vascularization of tumors and may therefore play a synergistic role with angiogenesis. An additional cell type being studied in the field of tumor vascularization is the circulating endothelial cell (CEC), whose presence in elevated numbers reflects vascular injury. Levels of EPCs and CECs are reported to correlate with tumor stage and have been evaluated as biomarkers of the efficacy of anticancer/antiangiogenic treatments. Furthermore, because EPCs and subtypes of proangiogenic HCs are actively participating in capillary growth, these cells are attractive potential vehicles for delivering therapeutic molecules. The current paper provides an update on the biology of CECs, EPCs and proangiogenic HCs, and explores the utility of these cell populations for clinical oncology

Enhancer of zeste homologue 2 (EZH2) is a reliable immunohistochemical marker to differentiate malignant and benign hepatic tumors

BACKGROUND: The immunohistochemical demonstration of Enhancer of zeste homologue 2 (EZH2) proved to be a useful marker in several tumor types. It has been described to distinguish reliably hepatocellular carcinomas from liver adenomas and other benign hepatocellular lesions. However, no other types of malignant liver tumors were studied so far. METHODS: To evaluate the diagnostic value of this protein in hepatic tumors we have investigated the presence of EZH2 by immunohistochemistry in hepatocellular carcinomas and other common hepatic tumors.EZH2 expression was examined in 44 hepatocellular carcinomas, 23 cholangiocarcinomas, 31 hepatoblastomas, 16 other childhood tumor types (rhabdomyosarcoma, neuroblastoma, Wilms' tumor and rhabdoid tumor), 17 metastatic liver tumors 24 hepatocellular adenomas, 15 high grade dysplastic nodules, 3 biliary cystadenomas, 3 biliary hamartomas and 3 Caroli's diseases. RESULTS: Most of the malignant liver tumors were positive for EZH2, but neither of the adenomas, cirrhotic/dysplastic nodules, reactive and hamartomatous biliary ductules stained positively. CONCLUSIONS: Our immunostainings confirm that EZH2 is a sensitive marker of hepatocellular carcinoma, but its specificity is very low, since almost all the investigated malignant liver tumors were positive regardless of their histogenesis. Based on these results EZH2 is a sensitive marker of malignancy in hepatic tumors. In routine surgical pathology EZH2 could be most helpful to diagnose cholangiocarcinomas, because as far as we know this is the first marker to distinguish transformed and reactive biliary structures. Although hepatoblastomas also express EZH2, the diagnostic significance of this observation seems to be quite limited whereas, the structurally similar, other blastic childhood tumors are also positive. VIRTUAL SLIDES: The virtual slide(s) for this article can be found here: http://www.diagnosticpathology.diagnomx.eu/vs/1173195902735693