Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2017Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is histologically defined by atypical accumulation of hepatic lipid droplets, known as hepatic steatosis. The increased accumulation of triglycerides in the liver is a result of an abnormal lipid metabolism reflected by a greater input (uptake and synthesis) than the fatty acids output rate (oxidation and secretion). During the last decades liver toxicity has been not only the leading cause for pharmacovigilance safety reports and the withdrawing of previously approved drugs but also one of the major causes of discontinuation of the development of new chemical entities. Therefore, the issue of drug induced steatosis should be addressed during preclinical drug development. Since robust human-relevant in vitro models are lacking, it is necessary to develop predictable culture systems in toxicity testing.
HepG2 cells are one of the most used in vitro models to study hepatotoxicity, however, this cell model has some limitations and does not fully represent the human hepatic metabolism nor the population diversity. On the other hand, stem cell-derived hepatic cells, such as human skin-derived precursors differentiated into hepatic cells (hSKP-HPC), are emerging as suitable in vitro study system for preclinical evaluation of hepatotoxic compounds.
The present research work aims to characterize these cell systems for the study of steatogenic compounds, namely a fatty acid (Sodium Oleate), two drugs (Tetracycline and Sodium Valproate) and a chemical solvent (2-ethyhexanol). The induced steatosis was evaluated in each in vitro model through the observation of intracellular accumulation of lipids and through the analysis of the expression of important genes involved in intracellular lipid accumulation.
Preliminary results revealed that hSKP-HPC was the cell model with highest accumulation of neutral lipids, followed by undifferentiated hSKP. Nonetheless, the obtained gene expression profiles were inconclusive, especially for hKSP-HPC. However, previous findings had already demonstrated the potential of hSKPs as a human relevant in vitro model to identify drug induced hepatotoxicity and future research work is needed.
Stem cell technology is still an expanding area with potential use in hepatic toxicity testing. Yet, issues such as disparities between cell cultures and hepatic differentiations still need to be overcome.A doença de fígado gordo não alcoólico (NAFLD) é definida histologicamente como a acumulação atípica de gotículas lipídicas hepáticas, conhecida por esteatose hepática. A acumulação de triglicéridos no fígado é resultado de um metabolismo lipídico anormal que é refletido por um desequilíbrio entre a absorção e síntese de ácidos gordos e a oxidação e secreção. Ao longo das últimas décadas, a toxicidade hepática tem sido não só a principal causa para a retirada de fármacos do mercado, mas também, um dos maiores motivos para a descontinuação do processo de desenvolvimento e investigação de novas moléculas candidatas a fármacos. Assim, a esteatose potencialmente induzida por fármacos deve ser estudada durante a fase pré-clínica de desenvolvimento de fármacos. Para cumprir esse objetivo, é necessário o desenvolvimento de sistemas robustos in vitro de cultura de células de origem humana para estudo da hepatotoxicidade de modo a preencher as lacunas existentes.
As células HepG2 são um dos modelos in vitro mais utilizados para estudar a hepatotoxicidade, contudo, este possui algumas limitações não representando o metabolismo hepático humano na sua globalidade nem a diversidade populacional. Por outro lado, células hepáticas diferenciadas de células estaminais, obtidas a partir de precursores derivados da pele humana (hSKP-HPC) têm vindo a emergir como um novo modelo in vitro para a avaliação pré-clínica de compostos que possam induzir esteatose.
Este trabalho experimental visa caracterizar estes modelos celulares na investigação de compostos esteatogénicos tais como: um ácido gordo (oleato de sódio), dois fármacos (tetraciclina e valproato de sódio) e um solvente químico (2-etilhexanol). A indução da esteatose foi avaliada em cada modelo celular através da observação da acumulação intracelular de lípidos e da análise da expressão génica de diversos genes importantes no mecanismo celular da esteatose.
Os resultados obtidos revelaram que as hSKP-HPC foram o modelo celular com maior acumulação lipídica. Contudo, os perfis de expressão génica observados foram inconclusivos. Ainda assim, estudos anteriores demonstraram o potencial das hSKP-HPC como um relevante modelo in vitro que permite a deteção de esteatose induzida por fármacos.
A tecnologia das células estaminais é ainda uma área em expansão com aplicabilidade no estudo da hepatotoxicidade hepática. Porém, existem ainda diversas incertezas relacionadas com disparidades entre culturas celulares e processos de diferenciação hepática e, por isso mesmo, futuro trabalho de investigação deverá ser feito
