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Estudio de la plasticidad celular en la enfermedad hepática crónica: Reacción ductular y reprogramación de los hepatocitos

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Universitat de Barcelona. Facultat de Medicina i Ciències de la Salut

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[spa] En un contexto de daño crónico severo, se ha observado que la plasticidad de las dos principales poblaciones epiteliales, los hepatocitos y los colangiocitos, juega un papel crucial en la respuesta al daño. En estas circunstancias, tiene lugar por un lado la activación y proliferación de la reacción ductular en las áreas periportales, y, por otro lado, la reprogramación de los hepatocitos, dando lugar a las células hepatobiliares, que tienen un fenotipo intermedio entre los hepatocitos y las células biliares. La hipótesis de este trabajo es que ambos procesos tienen lugar en la enfermedad hepática crónica, y que se asocian a una deficiente regeneración del hígado y a la progresión de la enfermedad. Además, creemos que el microambiente hepático podría jugar un papel fundamental en la modulación de la plasticidad celular. Por último, pensamos que interferir sobre los fenómenos de plasticidad constituye una estrategia terapéutica prometedora para mejorar la función hepática en el contexto del daño crónico severo.
Para responder a esta hipótesis, hemos evaluado el impacto de las células de la reacción ductular y las células hepatobiliares en la progresión de la enfermedad hepática por alcohol, y hemos identificado los mecanismos moleculares que promueven la plasticidad celular en la hepatitis alcohólica. Curiosamente, hemos observado que, aunque ambos procesos aumentan conforme progresa la enfermedad hepática por alcohol, sólo las células hepatobiliares aumentan de manera significativa en los pacientes con hepatitis alcohólica respecto a pacientes con cirrosis descompensada, además, muestran una correlación positiva con la severidad de la enfermedad y la pérdida de identidad hepatocitaria. Además, mediante la combinación de la técnica de microdisección por captura láser y RNA-seq, hemos descrito el perfil transcriptómico de las células de la reacción ductular y de las células hepatobiliares. Por un lado, hemos mostrado que las células de la reacción ductular presentan un perfil pro-inflamatorio y que se asocian con la inflamación sistémica y el reclutamiento de neutrófilos. Asimismo, hemos establecido un modelo de organoides in vitro que mimetiza el perfil de expresión génica de la reacción ductular. Por otro lado, hemos descrito que las células hepatobiliares presentan un fenotipo intermedio entre las células biliares y los hepatocitos y que expresan vías de inflamación similares a las células de la reacción ductular. Por último, hemos identificado la vía de Cxcr4 como un mecanismo potencial en la reprogramación de los hepatocitos y en la progresión del daño. En resumen, los resultados de esta tesis aportan nuevos conocimientos sobre los mecanismos involucrados en la plasticidad celular en un contexto de daño hepático crónico. Además, estos estudios sugieren que, estrategias dirigidas a reducir el fenotipo inflamatorio de la reacción ductular, así como a revertir la desdiferenciación de los hepatocitos y potenciar la diferenciación, pueden ser interesantes para mejorar la función hepática en los casos de enfermedad hepática avanzada.

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[eng] In the context of severe chronic damage, it has been observed that the plasticity of the two main epithelial populations, hepatocytes and cholangiocytes, plays a crucial role in the response to damage. Under these circumstances, two phenomena take place, activation and proliferation of the ductular reaction in the periportal areas on the one hand, and reprogramming of hepatocytes on the other hand. The latter give rise to hepatobiliary cells, which have an intermediate phenotype between hepatocytes and biliary cells. The hypothesis of this work is that both processes occur in chronic liver disease, and that they are associated with impaired liver regeneration and disease progression. Furthermore, we believe that the hepatic microenvironment could play a key role in modulating cellular plasticity. Finally, we believe that interfering with plasticity phenomena is a promising therapeutic strategy to improve liver function in the context of severe chronic damage.

To address this hypothesis, we have assessed the impact of ductular reaction cells and hepatobiliary cells on the progression of alcohol-related liver disease, and we have identified the molecular mechanisms that promote cellular plasticity in alcoholic hepatitis. Interestingly, we have observed that, although both processes increase as disease progresses, only hepatobiliary cells are significantly increased in patients with alcoholic hepatitis compared to patients with decompensated cirrhosis, and show a positive correlation with disease severity and loss of hepatocyte identity. In addition, by combining laser capture microdissection and RNA-seq, we have described the transcriptomic profile of ductular reaction cells and hepatobiliary cells. On the one hand, we have shown that ductular reaction cells have a pro-inflammatory profile and that they are associated with systemic inflammation and neutrophil recruitment. We have also established an in vitro organoid model that mimics the gene expression profile of ductular reaction cells. Furthermore, we have described that hepatobiliary cells have an intermediate phenotype between biliary cells and hepatocytes and express inflammatory pathways similar to ductular reaction cells. Finally, we have identified the Cxcr4 pathway as a potential mechanism in hepatocyte reprogramming and damage progression. In summary, the results of this thesis provide new insights into the mechanisms involved in cellular plasticity in the context of chronic liver damage.

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Tesis Doctorals - Facultat - Medicina i Ciències de la Salut

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Estudio de la plasticidad celular en la enfermedad hepática crónica: Reacción ductular y reprogramación de los hepatocitos