The change of catechol-O-methyltransferase (COMT) activity during regeneration of rat liver was studied. Cytosolic, mitochondrial and microsomal COMTs activities were estimated in regenerating rat livers over a period of ten days after $70\%$ (median and left lateral lobes) partial hepatectomy. The values of Km and Vmax in the hepatic enzymes were also measured. The activities of cytosolic and microsomal COMTs in regenerating rat liver after partial hepatectomy were found to be significantly increased between the second and the third day. Whereas the mitochondrial COMT activity did not change. The Vmax values of the cytosolic and microsomal COMTs in the regenerating rat liver were significantly increased at the second day after partial hepatectomy, however, the Km values of the above hepatic enzymes did not vary in all the experimental groups. Therefore, the results suggest that the biosynthesis of COMT was increased during the regeneration of rat liver.
In the present study, liver regeneration rate (%) was increased up to 70% 3 days after partial hepatectomy (PH). Nitric oxide synthase (NOS) activity in liver tissue as well as serum nitrite/ nitrate content had no timed response, revealing no significant difference between shamoperated and partially hepatectomized rat liver. Contents of free methylarginines in liver tissue were increased biphasically in a time-dependent manner after PH. However, those in serum did not exhibit the same patterns as in liver. Taken together, the results suggest that $N^{G}$-monomethyl-L-arginine (MMA) and $ N^{G}, N^{G}$-dimethylarginine (DMA) play a role in inhibiting nitric oxide (NO) synthesis in regenerating rat liver because the increase of their contents was synchronized with NOS expression.
This study was undertaken to confirm whether or not the sympathetic nervous system takes part in the liver regeneration after partial hepatectomy. The male Sprague-Dawley rats were pretreated with I.P. injection of guanethidine 25 mg/kg: single dose (G-1); multiple doses once a day for 3 days (G-3), for 5 days (G-5), or for 6 days (G-6). The rats were subjected to partial hepatectomy $(70.4{\pm}1.99%)$ under light anesthesia of diethyl ether. 1) The systolic blood pressure of control rat was $98.0{\pm}3.9\;mmHg$ and was not affected by G-1. But after the pretreatment with G-3, G-5 or G-6, the pressure was markedly decreased by over 25 %. 2) Both of plasma norepinephrine and epinephrine levels showed the marked increases 3 hrs after the hepatectomy. However, the increases are entirely inhibited by G-1 or G-6. 3) All the liver contents of putrescine, spermidine and spermine showed the significant increases 6 hrs after the hepatectomy and were not affected by G-1 or G-6 with the exception of the inhibition of putrescine increase by only G-6. The present results suggest that the sympathetic activation appeared after partial hepatectomy seems not to play an important role in rat liver regeneration.
Yang, Insook;Son, Yeri;Shin, Jae Hoon;Kim, Il Yong;Seong, Je Kyung
BMB Reports
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v.55
no.8
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pp.401-406
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2022
Ahnak, a large protein first identified as an inhibitor of TGF-β signaling in human neuroblastoma, was recently shown to promote TGF-β in some cancers. The TGF-β signaling pathway regulates cell growth, various biological functions, and cancer growth and metastasis. In this study, we used Ahnak knockout (KO) mice that underwent a 70% partial hepatectomy (PH) to investigate the function of Ahnak in TGF-β signaling during liver regeneration. At the indicated time points after PH, we analyzed the mRNA and protein expression of the TGF -β/Smad signaling pathway and cell cycle-related factors, evaluated the cell cycle through proliferating cell nuclear antigen (PCNA) immunostaining, analyzed the mitotic index by hematoxylin and eosin staining. We also measured the ratio of liver tissue weight to body weight. Activation of TGF-β signaling was confirmed by analyzing the levels of phospho-Smad 2 and 3 in the liver at the indicated time points after PH and was lower in Ahnak KO mice than in WT mice. The expression levels of cyclin B1, D1, and E1; proteins in the Rb/E2F transcriptional pathway, which regulates the cell cycle; and the numbers of PCNA-positive cells were increased in Ahnak KO mice and showed tendencies opposite that of TGF-β expression. During postoperative regeneration, the liver weight to body weight ratio tended to increase faster in Ahnak KO mice. However, 7 days after PH, both groups of mice showed similar rates of regeneration, following which their active regeneration stopped. Analysis of hepatocytes undergoing mitosis showed that there were more mitotic cells in Ahnak KO mice, consistent with the weight ratio. Our findings suggest that Ahnak enhances TGF-β signaling during postoperative liver regeneration, resulting in cell cycle disruption; this highlights a novel role of Ahnak in liver regeneration. These results provide new insight into liver regeneration and potential treatment targets for liver diseases that require surgical treatment.
Liver regeneration is a well-known systemic homeostatic phenomenon. The N6-methyladenosine (m6A) modification pathway has been associated with liver regeneration and hepatocellular carcinoma. m6A methyltransferases, such as methyltransferase 3 (METTL3) and methyltransferase 14 (METTL14), are involved in the hepatocyte-specific-regenerative pathway. To illustrate the role of METTL14, secreted from non-parenchymal liver cells, in the initiation phase of liver regeneration, we performed 70% partial hepatectomy (PH) in Mettl14 heterozygous (HET) and wild-type (WT) mice. Next, we analyzed the ratio of liver weight to body weight and the expression of mitogenic stimulators derived from non-parenchymal liver cells. Furthermore, we evaluated the expression of cell cycle-related genes and the hepatocyte proliferation rate via MKI67-immunostaining. During regeneration after PH, the weight ratio was lower in Mettl14 HET mice compared to WT mice. The expressions of hepatocyte growth factor (HGF) and tumor necrosis factor (TNF)-α, mitogens derived from non-parenchymal liver cells that stimulate the cell cycle, as well as the expressions of cyclin B1 and D1, which regulate the cell cycle, and the number of MKI67-positive cells, which indicate proliferative hepatocyte in the late G1-M phase, were significantly reduced in Mettl14 HET mice 72 h after PH. Our findings demonstrate that global Mettl14 mutation may interrupt the homeostasis of liver regeneration after an acute injury like PH by restraining certain mitogens, such as HGF and TNF-α, derived from sinusoidal endothelial cells, stellate cells, and Kupffer cells. These results provide new insights into the role of METTL14 in the clinical treatment strategies of liver disease.
The activities of aminopyrine demethylase which is marker enzyme of the microsomal drug-metabolizing system, NADPH-cytochrome a reductase and glutathione peroxidase were measured during the course of liver regeneration after about seventy percent hepatectomy in Wistar rats. In addition, the extent of lipid peroxidation and contents of cytochrome P-450 were also measured. Partial hepatectomy produced a significant depression in aminopyrine demethylase, to reach a minium about 24 hours after operation, but this activity was increased to normal value during regeneration. On the other hand, in sham-operated animals, this showed no change. All the activities of NADPH-chrome P-450 contents of liver microsomes were rapidly decreased at the early stage of regeneration. These values returned to normal after 7 days. By contrast, the activity of glutathione peroxidase was nearly unchanged. According to these results, at the early stage of regeneration, the decrease of cytochrome P-450 and NADPH-cytochrome c reductase activity lead to decrease of lipid peroxidation and drug metabolizing enzyme activity. But these phenomena were not detected after 7 days of regeneration.
Metallothionein (MT) is a low molecular weight, cysteine-rich, metal-binding, and non-enzymatic protein. The present study was carried out to investigate the expression of MT gene as well as the localization of MT in regenerating rat liver. In partial hepatectomized rats, MT mRNA was detected as early as 1 hr and reached a maximal level by 8 hr after the operation. Thereafter, this level decreased gradually until 24 hr, and it became similar to that of sham control. Meanwhile, time course of MT immunoreactivity using immunogold-labelling revealed that the number of gold particles in hepatocytes increased significantly by 12 hr, but decreased at 48 hr after partial hepatectomy. Ultrastructurally, immunogold particles indicating the presence of MT were distributed in both the cytoplasm and the nucleus of the rat hepatocytes, particularly the particles were distributed at rough endoplasmic reticulum and nucleolus and did not seem to adhere to mitochondria or lysosomes in proliferating hepatocytes. Briefly, high level of MT mRNA expression and the intense immunoreactivity and/or the specific localization of MT was observed during liver regeneration. These results suggest that MT possibly involves hepatocyte proliferation via the storage or the supply of various metal ions in the regenerating rat liver.
Liver regeneration is a result of highly coordinated proliferation of hepatocytes and non-parenchymal liver cells. At this process, induction of metallothionein (MT), which is low molecular and cysteine rich, has been reported. The present study was carried to find the ultrastructure of hepatocytes and determine the expression of MT in regenerating rat liver after partial hepatectomy. As a result, the remnant liver after PH grew fast from 1 day until 7 days. Various changes were morphologically observed. Disintegration of cell plates and liver lobule appeared shortly after PH. And hepatocytes showed the rapid proliferation, characterized by high nuclear cytoplasmic ratio, weak intercellular junctional complexes, chromatin condensation, increase of ribosomes and mitochondria, and temporary increase of lipid droplets. Finally, remodeling of the liver lobule was completed through the rearrangement of blood vessels and cell plates by 7 days after PH. On histochemistry, immunoreactivity indicating the presence of MT appeared moderately throughout the cytoplasm of control rat hepatocyte. After PH, positive reactions for MT increased at the cytoplasm and the nucleus. These results suggest that the remnant liver cells immediately entered cell proliferation and increase of MT expression after PH. It is thought that MT protein might be associated with transfer of some factors needed to cell division from the cytoplasm to the nucleus for regeneration of the liver after PH.
F. moniliforme MRC 826, a common fungal contaminant of com, has been known to produce a group of mycotoxins, the fumonisins. By thin layer chromatography, fumonisin $B_{1}$ was detected in the F. moniliforme MRC 826 com culture material(CM) extracts. This study was performed to compare the toxicity and carcinogenicity of F. moniliforme MRC 826 CM with those of aflatoxin $B_1(AFB_1)$ in rats. The toxicity was tested over a period of 7 days in ten female Sprague-Dawley (SD) rats. Treatment group were fed a 1 : 1 mixture(wt/wt) of ground CM and basal diet in powder form, while other negative control group were given basal diet alone. The principal pathological changes in rats treated with 50% CM were hepatocellular hydropic degeneration and renal tubular necrosis. The cancer-promoting activity of CM was evaluated in the rat liver diethylnitrosamine-two thirds partial hepatectomy(DEN-PH) model for carcinogenesis. 70 male SO rats(ca. 170 g) were randomized into 5 groups. Group I served as the positive controls and received the basal diet containing 2 ppm $AFB_{1}$ group 2 received 5% CM, group 3 received 2.5% CM, group 4 received 5% normal com and group 5 received 2.5% normal com. 5% treated group showed cancer promoting activity in rat liver using DEN as initiator and the induction of glutathione S-transferase placental form positive foci as an end point after 6 weeks of promotion.
A simple and selective isocratic HPLC method for the analysis of tissue polyamine contents is described and applied on the study of the changes of the hepatic polyamine contents after partial hepatectomy in male rats. The hepatic polyamines are extracted with 0.4 M perchloric acid containing 2 mM disodium EDTA, and then the extract is redissolved in 100 ul of 1 M sodium carbonate and incubated with 300 ul of FNBT-dimethylsulfoxide (1: 100) mixture. The N-2'-nitro-4'-trifluoromethylphenyl drivatives of polyamines are separated through a ERC-ODS column in an isocratic mode with an acetonitrile-water (80:20) mobile phase within 20 min. per a sample, while monitoring the effluent at 242 nm. This improved method which could detect subnanogram of each polyamines is highly specific and reproducible as evidenced by the application of it on the study of the changes of polyamine contents in the regenerating rat liver after partial hepatectomy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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