Epigenetic mechanisms in chronic liver disease and pediatric liver cancer

Abstract

Numerosas evidencias apoyan cada vez más la relevancia de los mecanismos epigenéticos en la progresión de la enfermedad hepática crónica y en el desarrollo de tumores hepáticos. Si bien estos procesos son esenciales en el establecimiento y preservación de la identidad celular, su alteración tiene un fuerte impacto en el desarrollo de la enfermedad hepática. El conocimiento de tales alteraciones epigenéticas es esencial para entender mejor los mecanismos fisiopatológicos que acontecen, destacando asimismo su reversibilidad, convirtiendo su modulación en potenciales herramientas terapéuticas. El presente trabajo se ha focalizado en la caracterización de mecanismos epigenéticos clave en la progresión de la fibrosis hepática y en el desarrollo del principal tumor hepático infantil denominado hepatoblastoma (HB), así como en el potencial terapéutico con nuevas moléculas inhibidoras de tales mecanismos desarrolladas en nuestra institución. Capitulo 1. La enfermedad crónica del hígado tiene como denominador común el desarrollo de fibrosis hepática. Este fenómeno comporta la activación de células estrelladas hepáticas hacia un fenotipo miofibroblástico secretor de matriz extracelular y responsable de la perpetuación del proceso fibrogénico. La adquisición de este fenotipo está fuertemente regulado por mecanismos epigenéticos, entre los que destacan la acetilacióndeacetilación de histonas. Por otro lado, las células estrelladas activadas sufren una desregulación de la vía del GMPc que provoca una caída de sus niveles debido a la actividad de la fosfodiesteresa 5 (PDE5). Es por ello que se evaluó los efectos de un inhibidor dual de histonas deacetilasas (HDAC) y PDE5 desarrollado en el CIMA (CM414) en un modelo clínicamente relevante de fibrosis en ratón (Mdr2-KO). Los resultados demostraron que el CM414 fue capaz de reducir la deposición de matriz extracelular en los ratones, atenuar la reacción ductular y la activación de los fibroblastos portales. Asimismo, el CM414 presentó efectos anti-inflamatorios, reduciendo la infiltración de leucocitos y la expresión de genes proinflamatorios. Estudios mecanísticos demostraron como el CM414 atenuó la activación de una línea inmortalizada de células estrellas hepáticas (LX2) mediante la inhibición de la vía de PI3K-AKT y la vía de ß-catenin. Por último, los efectos anti-inflamatorios del CM414 fueron validados en LX2 y en una línea de macrófago de ratón RAW264.7, donde se observó una represión de la vía de señalización de NF-kB mediada por LPS. Capítulo 2. Estudios previos han establecido como determinadas subclasificaciones epigenéticas están asociadas a un peor pronóstico, y han demostrado cómo mecanismos epigenéticos tales como la metilación del ADN y las modificaciones de histonas juegan un papel relevante en la represión de genes supresores de tumores en HB. De hecho, esa represión se debe a un incremento de la metilación en sus promotores mediada por la DNMT1, acompañado por un incremento de la marca represiva de la histona 3 H3K9me2 (depositada por G9a). En este capítulo se demostró como los modificadores epigenéticos G9a y DNMT1 se encuentran sobreexpresados en los tumores de HB y que su expresión se incrementa de manera más acusada en aquellos tumores de peor pronóstico. La inhibición dual de G9a-DNMT1 con el fármaco CM272 también desarrollado en el CIMA redujo la viabilidad de células de HB in vitro e in vivo. La inhibición específica de G9a reprimió la expresión de genes cruciales en el metabolismo tumoral de aminoácidos (Aa) a través de la inhibición de importantes factores de transcripción, tales como MYC y ATF4 en las células de HB. El tratamiento con CM272 fue capaz de interrumpir la respuesta de las células a la restricción de Aa mediada por ATF4. Por último, se demostró cómo la ausencia de G9a en el hepatocito evitó el desarrollo de HB en un modelo experimental de ratón inducido por la inyección hidrodinámica de formas constitutivamente activas de YAP y ß-catenina.