アルコールで活性化されたヒトおよびマウス肝細胞の一次培養肝細胞は、遺伝子発現プロファイルの類似性を共有する

Primary Alcohol-Activated Human and Mouse Hepatic Stellate Cells Share Similarities in Gene-Expression Profiles.

• Xiao Liu
• Sara Brin Rosenthal
• Nairika Meshgin
• Jacopo Baglieri
• Sami G Musallam
• Karin Diggle
• Kevin Lam
• Raymond Wu
• Stephanie Q Pan
• Yibu Chen
• Ken Dorko
• Sharon Presnell
• Chris Benner
• Mojgan Hosseini
• Hidekazu Tsukamoto
• David Brenner
• Tatiana Kisseleva

抄録

アルコール性肝疾患（ＡＬＤ）は、米国における肝硬変の主要な原因であり、細胞外マトリックス蛋白質の広範な沈着と線維性瘢痕の形成を特徴とする。肝細胞性星状細胞（Hepatic stellate cell: HSCs）は、ALDの線維化におけるコラーゲン1型産生筋線維芽細胞の主要な供給源である。しかし、ヒトおよびマウスの造血幹細胞のアルコール誘発活性化のメカニズムは完全には解明されていない。我々は、ALD患者（n=3）から分離した初代培養ヒト造血幹細胞（hHSCs）の遺伝子発現プロファイルをRNAシーケンス解析を用いて比較した。さらに、ALD患者の初代培養ヒト造血幹細胞の遺伝子発現プロファイルを、アルコール活性化マウス造血幹細胞（胃内アルコール給餌マウス）やCCl活性化マウス造血幹細胞（mHSCs）の遺伝子発現プロファイルと比較した。比較トランスクリプトーム解析の結果、アルコール活性化マウス造血幹細胞は、アルコール活性化マウス造血幹細胞とCCl活性化マウス造血幹細胞に加えて、共通の造血幹細胞活性化因子（[コラーゲンI型α1鎖]、[アクチンα1、骨格筋]、[プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター-1]、[メタロプロテアーゼ組織阻害因子1]、[リシルオキシダーゼホモログ2]）を発現しており、ヒトとマウスの造血幹細胞の活性化には共通のメカニズムが存在することが明らかになりました。さらに、アルコールで活性化されたマウス造血幹細胞は、ALD造血幹細胞の遺伝子発現プロファイルを最もよく再現していた。我々は、初代培養アルコール活性化型造血幹細胞および単離されたばかりの造血幹細胞において、類似かつ特異的にアップレギュレートされている遺伝子を同定した。 (クラス I トランザクテーター、不変鎖)、(マトリックスメタロペプチダーゼ 9)、(カテプシン S)、(TYRO タンパク質チロシンキナーゼ結合タンパク質)、(インテグリン β-2)などの遺伝子を同定した（CCl 活性化 mHSCs と比較）。 我々は、胃内アルコール飼育マウスから得られたアルコール活性化mHSCの遺伝子を同定した。これらの遺伝子は、2つの種におけるアルコール誘発性造血幹細胞の活性化に特異的であり、したがって、ALDの実験モデルにおける抗線維化治療のターゲットまたはリードアウトになる可能性がある。

Alcoholic liver disease (ALD) is a leading cause of cirrhosis in the United States, which is characterized by extensive deposition of extracellular matrix proteins and formation of a fibrous scar. Hepatic stellate cells (HSCs) are the major source of collagen type 1 producing myofibroblasts in ALD fibrosis. However, the mechanism of alcohol-induced activation of human and mouse HSCs is not fully understood. We compared the gene-expression profiles of primary cultured human HSCs (hHSCs) isolated from patients with ALD (n = 3) or without underlying liver disease (n = 4) using RNA-sequencing analysis. Furthermore, the gene-expression profile of ALD hHSCs was compared with that of alcohol-activated mHSCs (isolated from intragastric alcohol-fed mice) or CCl-activated mouse HSCs (mHSCs). Comparative transcriptome analysis revealed that ALD hHSCs, in addition to alcohol-activated and CCl-activated mHSCs, share the expression of common HSC activation ( [collagen type I alpha 1 chain], [actin alpha 1, skeletal muscle], [plasminogen activator inhibitor-1], [tissue inhibitor of metalloproteinase 1], and [lysyl oxidase homolog 2]), indicating that a common mechanism underlies the activation of human and mouse HSCs. Furthermore, alcohol-activated mHSCs most closely recapitulate the gene-expression profile of ALD hHSCs. We identified the genes that are similarly and uniquely up-regulated in primary cultured alcohol-activated hHSCs and freshly isolated mHSCs, which include (macrophage colony-stimulating factor 1 receptor), (pleckstrin), (lysosmal-associated transmembrane protein 5), (class I transactivator, the invariant chain), , (matrix metallopeptidase 9), , (cathepsin S), (TYRO protein tyrosine kinase-binding protein), and (integrin beta-2), and other genes (compared with CCl-activated mHSCs). We identified genes in alcohol-activated mHSCs from intragastric alcohol-fed mice that are largely consistent with the gene-expression profile of primary cultured hHSCs from patients with ALD. These genes are unique to alcohol-induced HSC activation in two species, and therefore may become targets or readout for antifibrotic therapy in experimental models of ALD.

© 2020 The Authors. Hepatology Communications published by Wiley Periodicals, Inc., on behalf of the American Association for the Study of Liver Diseases.