| Literature DB >> 17760834 |
Jens Herrmann1, Axel M Gressner, Ralf Weiskirchen.
Abstract
At the cellular level, the activation and transdifferentiation of quiescent hepatic stellate cells (HSC) into myofibroblasts is the key process involved in hepatic fibrogenesis that is associated with an increased and altered deposition of extracellular matrix components in the liver. The temporal sequence of molecular events associated with stellate cell activation turned out to be appropriately mimicked when HSC isolated from normal livers are cultured on uncoated plastic surface. Therefore, cultured primary cells isolated from rodents and human beings are common in vitro models in investigations addressing these issues of hepatic stellate biology and function. However, the limited supply, cost-effective isolation procedure and the ever growing need have resulted in efforts to establish immortalized stellate cell lines having the advantage of virtually unlimited access. They allow rapid screening for disease-associated factors and restrict the necessary number of animal experiments. From the first description of an immortal HSC line in 1986, a huge number of studies were conducted with these established cell lines. However, differences in morphology, growth characteristics and anomalies of chromosome number and structure make the applications of these models questionable. Here, we summarize the history and cellular characteristics of respective cell lines and discuss the differences of continuous HSC lines and their primary counterparts.Entities:
Mesh:
Year: 2007 PMID: 17760834 PMCID: PMC3823251 DOI: 10.1111/j.1582-4934.2007.00060.x
Source DB: PubMed Journal: J Cell Mol Med ISSN: 1582-1838 Impact factor: 5.310
Estimated costs for isolation of primary rat HSC*
| Rat | |||||||||||||
| 1 Rat | 20.00 € | Technician | |||||||||||
| Pronase E | 4.00 € | (3.5 hrs) | 70.00 € | ||||||||||
| Collagenase H | 15.00 € | ||||||||||||
| DNase I | 7.00 € | ||||||||||||
| Nycodenz | 3.00 € | ||||||||||||
| HBSS | 4.00 € | ||||||||||||
| ———– | (w/o equipment & labour expenses) | ||||||||||||
| 53.00 € | |||||||||||||
| ∼ 35 × 106 HSC (60% Plating efficiency) | |||||||||||||
| Mouse | Materials | ||||||||||||
| 5 Mice | 140.00 € | Technician | |||||||||||
| Pronase E | 8.75 € | (5 hrs) | 100.00 € | ||||||||||
| Collagenase H | 36.00 € | ||||||||||||
| DNase I | 2.50 € | ||||||||||||
| Nycodenz | 2.75 € | ||||||||||||
| HBSS | 4.00 € | ||||||||||||
| ———– | (w/o equipment & labour expenses) | ||||||||||||
| 194.00 € | |||||||||||||
| ∼ 3 × 106 HSC (C57 BL/6) | |||||||||||||
| ∼ 20 × 106 HSC (Balb/c) | |||||||||||||
| 60% Plating efficiency) | |||||||||||||
The costs are calculated based on the actual prices for animals, chemicals, buffers, and salary of personal in Germany. Based on the chosen protocols we use one rat or five mice for HSC preparation. In our hands, the outcome of total HSC from mouse is strongly dependent on animal's genetic background.
1Comparison of studies performed with primary and immortal HSC during the last 6 years. (A) The distribution (in%) of studies performed with primary (in blue) and immortal HSC cell lines (in yellow) that are published in peer reviewed journals during 2000–2006. (B) Relative frequencies of cell lines used in studies with permanent lines during the last 6 years. (C) Numbers of studies performed with individual cell lines during the last 6 years.
Biochemical characteristics of HSC lines from mouse, rat and human*
| Origin | Cell line | Desmin | α-SMA | GFAP | Vimentin | Fibronectin | Collagen I | Collagen III | Collagen IV | Laminin | MMP2 | TIMP-1 | Ret.-Uptake | Esterification | TGFβ_1 | IL-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rrt | CFSC | + | N | N | + | + | + | + | - | + | N | N | + | N | + | – | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| NFSC | + | N | N | + | + | + | + | - | + | N | N | + | N | + | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HSC-T6 | + | + | + | + | + | + | + | + | + | N | + | + | + | + | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| PAV-1 | + | + | - | + | + | + | N | + | + | N | N | + | + | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HSC-PQ | + | + | N | + | + | + | + | - | + | N | N | - | N | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| BSC | + | + | + | N | N | + | N | N | N | N | N | N | N | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MFBY2 | N | + | + | N | N | + | + | N | N | N | + | N | N | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| MFBY2 (+LAP) | N | - | - | N | N | + | + | N | N | N | + | N | N | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| T-HSC/CI6 | + | + | + | N | N | + | N | N | N | N | N | N | N | + | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Human | LI90 | - | + | N | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GREF-X | N | + | N | + | + | + | N | + | + | + | N | + | + | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| LX-1 | N | + | + | + | N | + | N | N | N | + | + | + | + | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| LX-2 | N | + | + | + | N | + | N | N | N | + | (+) | + | + | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| hTERT-HSC | N | + | + | N | + | + | N | N | + | N | N | + | N | N | + | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HSC 180 | N | + | N | N | N | + | N | N | N | + | + | N | N | + | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mouse | GRX | + | + | + | + | + | + | + | + | + | N | N | + | + | N | N | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SV68-IS | + | + | + | N | N | N | + | N | N | N | N | + | + | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A640-IS (39_C) | + | + | N | + | + | + | + | + | + | N | N | + | N | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A640-IS (33_C) | - | + | N | + | + | + | + | + | + | N | N | + | N | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| M1–4HSC | + | + | + | + | N | N | N | N | N | N | N | - | - | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| M-HT | (+) | + | + | + | N | N | N | N | N | N | N | - | - | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A7 | N | N | N | N | N | N | N | N | N | N | N | + | + | N | N | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cytoskeletal proteins | Matrix and adhesion proteins | MMPs and TIMPs | Retinol | Cytokines | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The expression of individual markers was shown at protein or mRNA level. Abbreviations used are: _-SMA, _-smooth muscle actin, GFAP, glial fibrillary acidid protein; IL-6, interleukin-6, MMP2, matrix metalloproteinase 2; N, presently not tested; TIMP-1, tissue inhibitor of metalloproteinase-1, TGF-_1, transforming growth factor-_1.
2Morphology of primary and immortal HSC. Appearance of primary rat HSC and MFB cultured for indicated times (upper panel) and immortal GRX, LX-2, PAV-1 and CFSC cell lines (lower panel) in differential interference contrast (DIC)- Normaski microscopy (original magnification _ 320).The cells were cultured in DMEM supplemented with 10% FCS (HSC; MFB; CFSC; PAV-1 and GRX) or 2% FCS (LX-2), non-essential amino acids (CFSC), glutamine and antibiotics.
3Classification of permanent HSC cell lines in regard to activation and transdifferentiation. Human (in yellow), rat (in orange) and murine cell lines (in red) were grouped depending on their biochemical characteristics into activated HSC or transdifferentiated MFB. The cell lines MFBY2, GRX, A640-IS and hTERT-HSC can be converted from a MFB-like into an activated HSC phenotype by treatment with LAP, retinol, temperature or culturing on a basement membrane-like matrix, respectively. Conversely, long-term treatment of M1–4HSC with TGF-_1 results in conversion into M-HT which more resembles the MFB phenotype. In addition, the cell lines LX-2, LX-1, HSC-T6 and PAV-1 accumulate cytosolic lipid droplets when exposed to media containing higher concentrations of retinol (1 and 5 μM).
Functional aspects of selected HSC lines
| Proliferation (+) | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| α | [ | |||||||
| α | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| α | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| IFN-α | α | [ | ||||||
| IFN-γ | α | [ | ||||||
| TNF-α | α | [ | ||||||
| HSC-T6 | PDGF | [ | ||||||
| TGF-β | α | [ | ||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| IFN-γ | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| Angiotensin ll | α | [ | ||||||
| Aldostrone | α | [ | ||||||
| [ | ||||||||
| Leptin | α | [ | ||||||
| Retinol | [ | |||||||
| GRX | Retinol | [ | ||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| LX-2 | PDGF | [ | ||||||
| TGF-β | α | [ | ||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| α | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| α | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| Li-90 | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| α | [ | |||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
| [ | ||||||||
Abbreviations: _-SMA, _-smooth muscle actin; CRBP-I, Cellular retinol-binding protein type I; CRP2, Cysteine- and glycine-rich protein 2; HGF, Hepatocyte growth factor; IFN-_/-_, Interferon-_/-_; IL-1_/-4/-6/-13, Interleukine-1_/-4/-6/-13; LTBP-1, Latent TGF-_ binding protein-1; MCP-1, Monocyte chemoattractant protein-1; MMP-1/-2/-9, Matrix-Metalloproteinase-1/-2/-9; PAI-1, Plasminogen activator inhibitor-1; PDGF, Platelet-derived growth factor; T3, Triiodothyronine; TGF-_, Transforming growth factor-_; TIMP-1, Tissue inhibitor of metalloproteinases-1; TNF-_, Tumor necrosis factor-_.