Experimental isolation and transplantation of adipose tissue-derived stem cells model of hepatic injury: histopathological, molecular and biochemical study for comparison of transplantation protocols

Objective: Acetaminophen overdose has been associated with severe hepatic necrosis leading to acute liver failure. Preclinical data suggest that the transplantation of mesenchymal stem cells, a population of multi-potent cells that exhibit great capacities for tissue repair, can improve hepatic injury. Materials and Methods: Acetaminophen was used to induce liver injury in 32 Wistar rats. Adipose tissue mesenchymal stem cells were transplanted via the portal vein or intrahepatic route directly onto the liver parenchyma. Hepatic biopsies were obtained, and histopathological / biochemical evaluation was performed in order to evaluate acetaminophen-induced injury following stem cell transplantation. Additionally, immunohistochemical evaluation of chromogranin expression was conducted in hepatic stellate cells and lobular cells. Immunohistochemistry for hepatic growth factor (HGF) was used to studythe effect of stem cells on liver regeneration. Results: According to our results, there was a statistically significant increase of the necrosis score on the 4th day, in Group 4 (SC-HEP), where mesenchymal stem cells (MSCs) where administered directly on the hepatic parenchyma; necrosis subsequently gradually decreased, up until the 14th sday. Furthermore, HGF expression levels exhibited gradual increase from the 4th to the 14th day, in Group 3 wistar rats, where MSCs were administered through the Portal Vein. Conclusion: The study presents the effect of adipose tissue stem cells on liver regeneration, providing valuable insight into the effect of drug-induced hepatotoxicity and the response of the liver tissue. Further studies on a preclinical/clinical setting are deemed necessary for the confirmation of our results on a larger scale.Σκοπός: Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να αξιολογηθεί εάν η μεταμόσχευση μεσεγχυματικών κυττάρων διαμέσου δύο ανατομικών θέσεων έγχυσης (διηπατικά ή στην πυλαία φλέβα) ενισχύει την αναγεννητική ικανότητα του ήπατος μετά από προκλητή τοξική βλάβη με παρακεταμόλη. Υλικά και Μέθοδοι: Τοξική ηπατική βλάβη προκλήθηκε σε 32 επίμυες του είδους Wistar με τη χρήση ακεταμινοφαίνης. Ακολούθως έγινε έγχυση μεσεγχυματικών κυττάρων προερχόμενων από λιπώδη ιστό διαμέσου της πυλαίας φλέβας ή εντός του ηπατικού παρεγχύματος. Η έκταση της ηπατικής βλάβης αξιολογήθηκε με βάση παθολογοανατομικούς και βιοχημικούς δείκτες. Επιπροσθέτως, έγινε ανίχνευση αστεροειδών κυττάρων (stellate cells) ως δείκτες ηπατικής ίνωσης, καθώς και λοβιακών κυττάρων, με χρήση αντισώματος έναντι της Χρωμογρανίνης. Τέλος, ανοσοϊστοχημεία για το αντίσωμα έναντι του Ηπατικού Αυξητικού Παράγοντα (HGF) χρησιμοποιήθηκε για να μελετηθεί η επίδραση της χορήγησης μεσεγχυματικών κυττάρων στην ηπατική αναγέννηση. Αποτελέσματα: Η παρούσα εργασία κατέδειξε στατιστικά σημαντική αύξηση του βαθμού νέκρωσης, στα παρασκευάσματα της Ομάδας 4 (SC-HEP), όπου διενεργήθη έγχυση μεσεγχυματικών κυττάρων στο ηπατικό παρέγχυμα και θανατώθηκαν την 4η μέρα μετά τη χορήγηση παρακεταμόλης και σταδιακή προοδευτική μείωση της νέκρωσης μέχρι τη 14η ημέρα. Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε σταδιακή αύξηση των επίπεδων του HGF στο ενδοφλέβιο σκέλος του πειράματος, από την 4η έως τη 14η ημέρα. Συμπεράσματα: Η μελέτη παρουσιάζει την επίδραση των μεσεγχυματικών κυττάρων στην ηπατική αναγέννηση, παρέχοντας σημαντικά προκλινικά δεδομένα για την απόκριση του ηπατικού παρεγχύματος στην τοξική επίδραση της ακεταμινοφαίνης. Περαιτέρω μελέτες σε μεγαλύτερη κλίμακα κρίνονται απαραίτητες για την επιβεβαίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων μας