Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Máj-regeneráció őssejtekből Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Dr. Balogh Péter és Dr. Engelmann Péter Transzdifferenciáció és regeneratív medicina – 8. előadás Máj-regeneráció őssejtekből

A májlebeny szerkezete Centrális véna Bile canaliculi Centrális véna Májkapu (triádok) Szinuszoidok Epe kivezető cső Májkapu Limiting plate Májartéria elágazása Portális véna elágazása Periportális (6-8 sejt) Centrilobuláris (8-10 sejt) Glutamin szintetáz + (1-3 sejt)

A máj-regeneráció klinikai jelentősége Hagyományos máj-transzplantációhoz megfelelő máj mennyisége kevés Máj sejt transzplantáció – csak kis mennyiségben áll rendelkezésre Feltételezett őssejtek megválasztása – változó mértékű siker

A máj regeneráció főbb szakaszai 1. Migráció Fizikai/kémiai/genetikai hatás Gadolinium klorid/ monocrotaline 3. Elhalt sejtek eltávolítása Szervkárosodás MMP-9 Elpusztult sejt Centrális véna Kupffer sejtek (fagocitózis) Centrális véna SDF-1 HGF (SCF) Mozgósítás Őssejtek (c-kit, c-met, CXCR4) Immunszuppresszió Enkapszuláció Ko-transzplantáció Effektor sejtek Monocrotaline Doxorubicin Májkárosodás VEGF 2. Integráció VEGF HGF TGF FGF Centrális véna Szervkárosodás Véráramlás megváltozása Értágítók Szinusz endotél permeábilitása Gap junction-ok MMP-9 MMP-2 MT1-MMP Változékony in vivo sejt fenotípus 70-80%-os sejtpusztulás

A máj és hasnyálmirigy fejlődéstani viszonya ? Ovális sejt progenitor Hasnyálmirigy progenitor(ok) Hasnyálmirigy ovális sejt Máj ovális sejt Epevezeték Májsejt Endokrin sejt Hasnyálmirigy- kivezető sejt Hasnyálmirigy- sejt

A hepatoblaszt differenciálódás transzkripcionális szabályozása HGF C/EBP HNF-6 Tbx3 HNF-1 Wnt BMP+FGF FoxM1B ECM HNF-4 Notch2 Epevezeték-sejt Májsejt Albumin ? ECM C/EBP Központi TF hálózat Jagged Hex HNF-6/OC-2 TGF HNF-4 HNF-1 HNF-6 Parenchyma Periportális LRH-1 Foxa2 HNF-1 Sox9 HNF-1 Májköteg-érés Epevezeték-sejt érés

Ovális sejtek – felnőtt máj őssejtek/progenitor sejtek Eredet: vitatott (prekurzoraik az epevezeték-rendszerhez tartoznak) Kettős differenciáció: májsejt és epevezeték-sejt Fenotípus: Érett hepatocita (albumin, citokeratin 8 és 18), epevezeték-sejt (cytokeratin 7 és 19, OV-6, A6), embrionális hepatoblaszt (AFP), és hemopoetikus őssejt (Thy -1, Sca-1, c- kit) markerek expressziója

A máj-regeneráció célsejtjei Hepatociták: A máj metabolikus tevékenysége Epevezeték-sejtek: Epevezetékek kialakítása Mindkettő embrionális endodermális epitél-származék.

A májregeneráció szakaszai és formái Sebészeti részleges májeltávolítás – hepatocitákból kiinduló regeneráció (gyakran poliploid sejtek) Lehetséges források: hepatociták, ovális sejtek és extrahepatikus őssejtek (HSC?) A sejtvonal-elköteleződés meghatározása: albumin, glükóz-6-foszfát, transzferrin és transztiretin (máj eredetű). Fibrotikus regeneráció: fibrociták átalakulása miofibroblasztokká Parenhimális regeneráció: hepatociták regenerálása

A máj parenhimális regenerációja Őssejt-vándorlás a májban a sérült parenhima felé a károsodott sejtekből felszabaduló kemotaktikus faktorok hatására (pl. SDF-1, HGF és SCF). Fokozott MMP-9 expresszió következtében ECM átalakulás és fokozott ér-permeabilitás. A helyi mikrokörnyezet átalakulása a bejutó sejtek integrációjának és osztódásának elősegítésére, részben a helyben képzett faktorok hatására (HGF, FGF, TGFa). Az elpusztult sejteket a Kupffer-sejtek fagocitálják.

Ovális sejt-aktiváció és felszaporodás A máj sérülése aktiválja az ovális sejteket (esetleg az epeutak falában elhelyezkedő prekurzoraikat) ÉS egyéb sejteket (csillag-sejtek, makrofágok/Kupffer-sejtek, NK sejtek, endotél, stb.) Májon belüli sejt-vándorlás a sérülés helyére Osztódás és kétirányú differenciálódás (májsejt/epeút-sejt).

Májon kívüli sejtek a májregenerációban Autológ: Csontvelői/mezenhimális őssejtek – fibroblasztos regeneráció Allogén: Embrionális májsejtek ill. embrionális őssejtből differenciált májsejtek

iPS sejtek átalakítása májsejtekké iPS sejtek kialakítása: transzkripciós faktorokkal való indukció Embrioid test képződése Endodermális elkötelezés kiváltása: Activin A és bFGF kezelés Májsejt-differenciálódás: hepatocita növekedési faktor (HGF) kezelés Értékelés: gén-expresszió, albumin termelés, glikogén-tárolás, urea-képzés, indukálható citokróm aktivitás

Összefoglalás A májkárosodás okától és típusától függően különböző regenerációs folyamatok zajlanak le, így (a) májsejt-vesztés esetén a regeneráció a hepatocitákból, (b) toxikus károsodás esetén máj-epeút progenitor ovális sejtekből indul ki. Az ovális sejtek mint felnőtt májsejt/epeútsejt progenitorok valószínűleg fakultatív őssejtként támogatják a máj- regenerációt, de a folyamatban valószínűleg extrahepatikus sejtek is részt vesznek.