Liver is an organ having an ability to regenerate by itself when it is damaged or removed. Since the research on the liver regeneration so far was regarding on the cellular multiplications not the formation of the shape, we intended to analyze the expression pattern of Hox genes during liver regeneration. RNA samples isolated from liver at the time of partial hepatectomy, 4 hours as well as 3 days later following regeneration were used to perform RT-PCR with Hox-specific degenerate primers. The PCR products were cloned, sequenced and analyzed through BLAST program. Genes belonging to the AbdB type Hox genes (paralogous groups IX-XIII) expressed predominantly during regeneration, while the other group (I-VII), especially Hoxal and bl seemed to be expressed continuously before and after regeneration. These data altogether imply that paralogous group IX and X genes including Hoxa10 and d10 seemed to be regeneration specific genes of liver.
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.
Im, Chang-Nim;Zheng, Ying;Kim, Sun Hye;Huang, Tai-Qin;Cho, Du-Hyong;Seo, Jeong-Sun
Interdisciplinary Bio Central
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v.5
no.4
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pp.9.1-9.7
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2013
Introduction: Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1 (TRAP1) is a mitochondrial heat shock protein (HSP), which belongs to HSP90 family. It plays important roles in regulating mitochondrial integrity, protecting against oxidative stress, and inhibiting cell death. Recent studies suggest that TRAP1 is linked to mitochondria and its metabolism. In this study, we established TRAP1 transgenic mice and performed partial hepatectomy (PH) on wild-type (WT) and TRAP1 transgenic mice to investigate the function of TRAP1 during liver regeneration. Results and Discussion: We found that TRAP1 was highly expressed in liver as well as kidney. In addition, liver regeneration slightly decreased together with increased fatty liver and inflammation at 72 hr after PH in TRAP1 transgenic mice compared with WT control group mice. Concomitantly, we observed decreased levels of p38 protein in TRAP1 transgenic mice compared with WT control group mice. These results suggest that TRAP1 plays a critical role in liver energy balance by regulating lipid accumulation during liver regeneration. Conclusions and Prospects: To our knowledge, we reported, for the first time, that liver regeneration slightly reduced together with increased fat accumulations after PH in TRAP1 transgenic mice compared with WT control group mice. Concomitantly, we observed decreased levels of p38 protein in TRAP1 transgenic mice compared with WT control group mice. Overexpression of TRAP1 might affect liver regeneration via disturbing mitochondrial function leading to fatty liver in vivo.
Kim, Ji-Yoon;Choi, Dongho;Kim, Joohwan;Kim, Young-Myeong;Lim, Hyunyoung;Sung, Jeong Min;Lee, Min Kyu;Choung, Yoo Jin;Chang, Ji Hee;Jeong, Mi Ae
BMB Reports
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v.53
no.3
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pp.148-153
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2020
Erythropoietin and iron have individually shown beneficial effects on early-phase liver regeneration following partial hepatectomy (PHx); however, there are limited data on the combined effect on late-phase liver regeneration after PHx. Here we examined combined effects of recombinant human erythropoietin (rhEPO, 3,000 IU/kg) and iron isomaltoside (IIM, 40 mg/kg) on late-phase liver regeneration following PHx and investigated the possible underlying mechanism. Rats administrated with rhEPO showed significantly higher liver mass restoration, interleukin-6 (IL-6, a hepatocyte mitogen) levels, and Ki-67-positive hepatocytes on day 7 after PHx than saline-treated controls. These beneficial effects were further enhanced on days 7 and 14 by co-treatment with IIM. This combination also significantly improved liver function indices, such as increased albumin production and decreased bilirubin levels, but did not alter serum levels of toxic parameters, such as aspartate transaminase and alanine transaminase. This study demonstrates that the combination of rhEPO and IIM synergistically improves late-phase liver regeneration and function after PHx, probably by promoting IL-6-mediated hepatocyte proliferation without adverse effects. Thus, this combination treatment can be a potential therapeutic strategy for patients undergoing resection for hepatic malignancies.
Hyo Jin Kim;Gyeongmin Kim;Kyun Yoo Chi;Jong-Hoon Kim
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.1
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pp.1-15
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2023
Liver organoids have gained much attention in recent years for their potential applications to liver disease modeling and pharmacologic drug screening. Liver organoids produced in vitro reflect some aspects of the in vivo physiological and pathological conditions of the liver. However, the generation of liver organoids with perfusable luminal vasculature remains a major challenge, hindering precise and effective modeling of liver diseases. Furthermore, vascularization is required for large organoids or assembloids to closely mimic the complexity of tissue architecture without cell death in the core region. A few studies have successfully generated liver organoids with endothelial cell networks, but most of these vascular networks produced luminal structures after being transplanted into tissues of host animals. Therefore, formation of luminal vasculature is an unmet need to overcome the limitation of liver organoids as an in vitro model investigating different acute and chronic liver diseases. Here, we provide an overview of the unique features of hepatic vasculature under pathophysiological conditions and summarize the biochemical and biophysical cues that drive vasculogenesis and angiogenesis in vitro. We also highlight recent progress in generating vascularized liver organoids in vitro and discuss potential strategies that may enable the generation of perfusable luminal vasculature in liver organoids.
Global gene expression profile was analyzed by microarray analysis of rat liver RNA after acute acetaminophen (APAP) administration. A single dose of 1g/kg body weight of APAP was given orally, and the liver samples were obtained after 24, 48 h, and 2 weeks. Histopathologic and biochemical studies enabled the classification of the APAP effect into injury (24 and 48 h) and regeneration (2 weeks) stages. The expression levels of 4900 clones on a custom rat gene microarray were analyzed and 484 clones were differentially expressed with more than a 1.625-fold difference(which equals 0.7 in log2 scale) at one or more time points. Two hundred ninety seven clones were classified as injury-specific clones, while 149 clones as regeneration-specific ones. Characteristic gene expression profiles could be associated with APAP-induced gene expression changes in lipid metabolism, stress response, and protein metabolism. We established a global gene expression profile utilizing microarray analysis in rat liver upon acute APAP administration with a full chronological profile that not only covers injury stage but also later point of regeneration stage.
Recently, the incidence of metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) is increasing due to the high prevalence of metabolic conditions, such as obesity and type 2 diabetes mellitus. Steatotic liver is a hotspot for cancer metastasis in MASLD. Altered lipid metabolism, a hallmark of MASLD, remodels the tissue microenvironment, making it conducive to the growth of metastatic liver cancer. Tumors exacerbate the dysregulation of hepatic metabolism by releasing extracellular vesicles and particles into the liver. Altered lipid metabolism influences the proliferation, differentiation, and functions of immune cells, contributing to the formation of an immunosuppressive and metastasis-prone liver microenvironment in MASLD. This review discusses the mechanisms by which the steatotic liver promotes liver metastasis progression, focusing on its role in fostering an immunosuppressive microenvironment in MASLD. Furthermore, this review highlights lipid metabolism manipulation strategies for the therapeutic management of metastatic liver cancer.
Kim, Ji-Hyun;Han, Kyu-Boem;Choi, Yong-Soo;Lee, Young-Jun;Yoon, Kwang-Ho;Han, Man-Deuk;Kim, Wan-Jong
Applied Microscopy
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v.42
no.3
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pp.115-123
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2012
Human placenta extract (hPE) has therapeutic potential against certain diseases such as burn injury, liver cirrhosis and chronic wound through stimulating tissue repair processes. However, the effects of hPE on liver regeneration in animals are unknown. This study investigated the effect of hPE on the expression of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) during liver regeneration induced by partial hepatectomy (PH) in rats. The activities of AST, ALT and ALP increased during a few days after PH. A high level of ALP was particularly seen at day 3 in the control group. All the levels of experimental groups were normalized by day 5 after PH. On immunohistochemistry, the expression of PCNA increased at the early days, showed a peak at day 3 after PH. The PCNA staining was more obvious in the experimental group over the whole period. By western blotting, PCNA seemed to be more strongly expressed in the hPE injected group in the early stage and fell to almost undetectable levels at day 7. On immunocytochemical observations, the number of PCNA-gold particles in the nuclei at day 1 of the hPE treated groups was more than those of the untreated groups. The results suggest that hPE could accelerate liver regeneration induced by PH involving the expression of PCNA in rats.
The effects of ginseng saponins, G-Rbl and G-Rc on the rat liver LDH A-gene transcnptional activity was investigated during pro-replicative phase of rat liver after partial hepatectomy. Changes in LDH A-mRNA levels in regenerating rat liver after intraperitoneal administrations of G-Rbl of G-Rc were tested by slot blot hybridization methods. The results showed that G-Rbl (1 mg/100g B.W) and G-Rc (1 ma/100g B.W) caused marked increases of LDH A-mRNA contents by respectively 1.9- and 1.5-fold in rat liver at 5·hours after partial hepatectomy. Dose dependent effect of G-Rbl and G-Rc (1-25 mg/100g B.W) on the LDH A-mRNA levels on regenerating rat liver were also analyzed. The maximal in- creases of liver LDH A-mRNA levels were observed with the doses of 1 mg for G-Rbl and 5 mg for G-Rc However, when the administration doses of G-Kbl and G-Rc were increased to 20 mg, G-Rbl caused a marked decrease of LDH A-mRNA level to 61% of those in sham-operated rat liver In contrast, G-Rc slightly decreased the liver LDH A-mRNA contents by 30% as compared to those of the maximum value but still maintained 22% higher LDH A-mRNA levels then those of sham-operated rate liver. On the basis of these experimental results, we conclude that ginseng saponin, G-Rb 1 and G·Rc have stimulatory effect at the lower concentration (1 mg/100g B.W) and inhibitory effect at the higher concentration (20 moi loos 5.W) on the LDH A-gene transcription during regeneration of rat liver, Additionally we also investigated the stimulatory effects of ginsenosides on the protein and DNA synthetic activities in hepatocyte primary cell cultures isolated from regenerating rat liver. Both of G·Rc and -Re increased the synthetic rates of hepatocytes proteins and DNA at the administration doses of 50 ug and 100 ug/3 ml/dish respectively representing 1.3-1.6 fold increases. From these results we postulate that G-Rc and -Re may have a mitogen enhancer activity for the hepatocyte proliferation during rat liver regeneration period. Keywords Inductive effects of ginsenosides, G-Rb, -Rc, and -Re, rat LDH A-gene transcription, the sin thetic rate of proteins and DNA in regeneration rat liver.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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