The expression dynamics of transforming growth factor-β/Smad signaling in the liver fibrosis experimentally caused by Clonorchis sinensis

• DOI: 10.1186/s13071-015-0675-y
• Publication Date: 2015-02-03T16:16:25Z
• Authors: Chao Yan; Lin Wang; Bo Li; Bei-Bei Zhang; Bo Zhang; Yan-Hong Wang; Xiang-Yang Li; Jia-Xu Chen; Ren-Xian Tang; Kui-Yang Zheng
• Keywords: Liver Cirrhosis; 0301 basic medicine; Receptor, Transforming Growth Factor-beta Type I; Infectious and parasitic diseases; RC109-216; Smad2 Protein; Biochemistry; Mice; Endocrinology; Internal medicine; Smad4 Protein; Immunology and Microbiology; Mice, Inbred BALB C; Clonorchis sinensis; Hepatocyte Growth Factor; Pathogenesis and Management of Biliary Atresia; Transforming growth factor-β; Life Sciences; Immunohistochemistry; 3. Good health; Infectious Diseases; Liver; Medicine; Female; Smads; Signal Transduction; Receptor; Mechanisms and Treatment of Liver Fibrosis; Liver fibrosis; Immunology; TGF-ß Signaling; Protein Serine-Threonine Kinases; Smad7 Protein; Transforming Growth Factor beta1; Global Impact of Helminth Infections and Control Strategies; 03 medical and health sciences; Helminths; Health Sciences; Animals; Humans; Smad3 Protein; Biology; Hepatology; Research; FOS: Clinical medicine; Masson's trichrome stain; Fibrosis; Disease Models, Animal; Clonorchiasis; Parasitology; Surgery; Transforming growth factor; Receptors, Transforming Growth Factor beta; Hepatic fibrosis; SMAD

تليف الكبد هو السمة المميزة لداء كلونوركيسيس الذي يعاني منه الملايين من الناس في دول شرق آسيا. أظهرت الدراسات الحديثة أن تنشيط مسار إشارات TGF - β/SMAD يمكن أن ينظم بشكل فعال تكوين الليف الكبدي بما في ذلك البلهارسيا والتليف الكبدي الناجم عن Echinococcus multilocularis. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل حتى الآن عن التعبير عن عامل النمو المحول β (TGF - β) والجزيئات الأخرى في مسار إشارات TGF - β/SMAD الذي قد يلعب دورًا مهمًا في التليف الكبدي الناجم عن C. sinensis. تم تخدير ما مجموعه 24 فأرًا مصابًا بشكل فردي عن طريق الفم مع 45 ميتاسيركاريا، وتم تخدير كل من الفئران التجريبية وفئران التحكم المصابة بالسخرية في 4 أسابيع بعد الإصابة (أسبوع من الإصابة بالعدوى)، و 8 أسابيع من الإصابة بالعدوى عن طريق الفم و 16 أسبوعًا من الإصابة بالعدوى عن طريق الفم، على التوالي. لكل نقطة زمنية، تم جمع الكبد والمصل من كل حيوان لتحليل النتائج النسيجية ومختلف المعلمات الليفية بما في ذلك مستقبلات TGF - β 1 و TGF - β وتنشيط SMADS، بالإضافة إلى التعبير عن علامات التليف. أظهرت النتائج أن ترسب الكولاجين المشار إليه بمحتوى هيدروكسي برولين وتلوين ماسون ثلاثي الألوان قد زاد تدريجياً مع تطور العدوى. تم زيادة التعبير عن نسخ الحمض النووي الريبوزي المرسال من نوع الكولاجين α 1 (Col1a) بشكل مطرد خلال العدوى بأكملها. تمت زيادة مستويات الحمض النووي الريبوزي المرسال لـ SMAD2 و SMAD3 بالإضافة إلى بروتين SMAD3 في كبد الفئران المصابة بـ C. sinensis بعد 4 أسابيع من الإصابة (P < 0.05، مقارنة مع التحكم العادي) في حين أن مستقبلات TGF - β 1 و TGF - β من النوع الأول (TGFβRI) ومستقبلات TGF - β من النوع الثاني (TGFβRII) كانت تعبيرات الحمض النووي الريبوزي المرسال في الفئران المصابة بـ C. sinensis أعلى من تلك الخاصة بفئران التحكم العادية بعد 8 أسابيع من الإصابة (P < 0.05). ومع ذلك، بلغ التعبير الجيني لـ Smad4 و Smad7 ذروته عند 4 أسابيع من النبض (P < 0.05)، ثم انخفض بعد ذلك إلى المستوى القاعدي عند 8 أسابيع من النبض، و 16 أسبوعًا من النبض، على التوالي. كانت تركيزات TGF - β 1 في المصل في الفئران المصابة بعدوى C. sinensis عند 8 أسابيع من البوصة المميتة و 16 أسبوعًا من البوصة المميتة (P < 0.05) أعلى بكثير من تلك الموجودة في الفئران الضابطة. أشارت نتائج الدراسة الحالية لأول مرة إلى أن تنشيط مسار إشارات TGF - β/SMAD قد يساهم في تخليق الكولاجين من النوع الأول مما يؤدي إلى تليف الكبد الناجم عن C. sinensis.<br/>La fibrosis hepática es un sello distintivo de la clonorquiasis que sufren millones de personas en los países de Asia oriental. Estudios recientes mostraron que la activación de la vía de señalización TGF-β/SMAD puede regular potentemente la fibrogénesis hepática, incluyendo Schistosoma spp. y la fibrosis hepática causada por Echinococcus multilocularis. Sin embargo, hasta la fecha se sabe poco sobre la expresión del factor de crecimiento transformante β (TGF-β) y otras moléculas en la vía de señalización TGF-β/SMAD que pueden desempeñar un papel importante en la fibrosis hepática causada por C. sinensis. Un total de 24 ratones se infectaron individualmente por vía oral con 45 metacercarias, tanto los ratones experimentales como los ratones de control infectados de forma simulada se anestesiaron a las 4 semanas posteriores a la infección (semana p.i.), 8 semanas p.i. y 16 semanas p.i., respectivamente. Para cada punto de tiempo, se recolectaron el hígado y el suero de cada animal para analizar los hallazgos histológicos y varios parámetros fibróticos que incluyen TGF-β1, receptores de TGF-β y activación de Smads aguas abajo, así como la expresión de marcadores de fibrosis. Los resultados mostraron que la deposición de colágeno indicada por el contenido de hidroxiprolina y la tinción tricrómica de Masson aumentó gradualmente con el desarrollo de la infección. La expresión de los transcritos de ARNm de colágeno tipo α1 (Col1a) aumentó constantemente durante toda la infección. Los niveles de ARNm de Smad2, Smad3, así como la proteína de Smad3 en el hígado de ratones infectados con C. sinensis aumentaron después de 4 semanas p.i. (P < 0.05, en comparación con el control normal), mientras que la expresión de ARNm de TGF-β1, receptor de TGF-β tipo I (TGFβRI) y receptor de TGF-β tipo II (TGFβRII) en ratones infectados con C. sinensis fue mayor que la de los ratones de control normales después de 8 semanas p.i. (P < 0.05). Sin embargo, la expresión génica de Smad4 y Smad7 alcanzó su punto máximo a las 4 semanas p.i. (P < 0.05), y luego cayó al nivel basal a las 8 semanas p.i. y 16 semanas p.i., respectivamente. Las concentraciones de TGF-β1 en suero en los ratones infectados con C. sinensis a las 8 semanas p.i. y 16 semanas p.i. (P < 0.05) fueron significativamente más altas que las de los ratones de control. Los resultados del presente estudio indicaron por primera vez que la activación de la vía de señalización TGF-β/SMAD podría contribuir a la síntesis de colágeno tipo I que conduce a la fibrosis hepática causada por C. sinensis.<br/>La fibrose hépatique est une caractéristique de la clonorchidie dont souffrent des millions de personnes dans les pays d'Asie de l'Est. Des études récentes ont montré que l'activation de la voie de signalisation TGF-β/Smad peut réguler puissamment la fibrogénèse hépatique, y compris la fibrose hépatique causée par Schistosoma spp. et Echinococcus multilocularis. Cependant, on sait peu de choses à ce jour sur l'expression du facteur de croissance transformant-β (TGF-β) et d'autres molécules dans la voie de signalisation TGF-β/Smad qui peuvent jouer un rôle important dans la fibrose hépatique causée par C. sinensis. Un total de 24 souris ont été infectées individuellement par voie orale avec 45 métacercaires, les souris expérimentales et les souris témoins infectées par simulation ont été anesthésiées à 4 semaines après l'infection (semaine p.i.), 8 semaines p.i. et 16 semaines p.i., respectivement. Pour chaque temps de prélèvement, le foie et le sérum de chaque animal ont été collectés pour analyser les résultats histologiques et divers paramètres fibrotiques, notamment le TGF-β1, les récepteurs du TGF-β et l'activation des Smads en aval, ainsi que l'expression des marqueurs de la fibrose. Les résultats ont montré que le dépôt de collagène indiqué par la teneur en hydroxyproline et la coloration au trichrome de Masson augmentait progressivement avec le développement de l'infection. L'expression des transcrits d'ARNm de type collagène α1 (Col1a) a été régulièrement augmentée pendant toute l'infection. Les taux d'ARNm de Smad2, Smad3 ainsi que la protéine de Smad3 dans le foie des souris infectées par C. sinensis ont été augmentés après 4 semaines de p.i. (P < 0,05, par rapport au contrôle normal) alors que l'expression de l'ARNm du récepteur TGF-β1, TGF-β de type I (TGFβRI) et du récepteur TGF-β de type II (TGFβRII) chez les souris infectées par C. sinensis était supérieure à celle des souris témoins normales après 8 semaines de p.i. (P < 0,05). Cependant, l'expression génique de Smad4 et Smad7 a atteint un pic à 4 sem. p.i. (P < 0,05), puis a chuté au niveau basal à 8 sem. p.i. et 16 sem. p.i., respectivement. Les concentrations de TGF-β1 dans le sérum chez les souris infectées par C. sinensis à 8 sem. p.i. et 16 sem. p.i. (P < 0,05) étaient significativement plus élevées que celles des souris témoins. Les résultats de la présente étude indiquent pour la première fois que l'activation de la voie de signalisation TGF-β/Smad pourrait contribuer à la synthèse du collagène de type I qui conduit à une fibrose hépatique causée par C. sinensis.<br/>Liver fibrosis is a hallmark of clonorchiasis suffered by millions people in Eastern Asian countries. Recent studies showed that the activation of TGF-β/Smad signaling pathway can potently regulate the hepatic fibrogenesis including Schistosoma spp. and Echinococcus multilocularis-caused liver fibrosis. However, little is known to date about the expression of transforming growth factor-β (TGF-β) and other molecules in TGF-β/Smad signaling pathway which may play an important role in hepatic fibrosis caused by C. sinensis. A total of 24 mice were individually infected orally with 45 metacercariae, both experimental mice and mocked-infected control mice were anesthetized at 4 week post-infection (wk p.i.), 8 wk p.i. and 16 wk p.i., respectively. For each time-point, the liver and serum from each animal were collected to analyze histological findings and various fibrotic parameters including TGF-β1, TGF-β receptors and down-stream Smads activation, as well as fibrosis markers expression. The results showed that collagen deposition indicated by hydroxyproline content and Masson's trichrome staining was increased gradually with the development of infection. The expression of collagen type α1 (Col1a) mRNA transcripts was steadily increased during the whole infection. The mRNA levels of Smad2, Smad3 as well as the protein of Smad3 in the liver of C. sinensis-infected mice were increased after 4 wk p.i. (P < 0.05, compared with normal control) whereas the TGF-β1, TGF-β type I receptor (TGFβRI) and TGF-β type II receptor (TGFβRII) mRNA expression in C. sinensis-infected mice were higher than those of normal control mice after 8 wk p.i. (P < 0.05). However, the gene expression of Smad4 and Smad7 were peaked at 4 wk p.i. (P < 0.05), and thereafter dropped to the basal level at 8 wk p.i., and 16 wk p.i., respectively. The concentrations of TGF-β1 in serum in the C. sinensis-infected mice at 8 wk p.i. and 16 wk p.i (P < 0.05) were significantly higher than those in the control mice. The results of the present study indicated for the first time that the activation of TGF-β/Smad signaling pathway might contribute to the synthesis of collagen type I which leads to liver fibrosis caused by C. sinensis.<br/>