Estudio de los mecanismos moleculares que median la polarización apical u función de ICAM-1 en células epiteliales hépaticas

Resumen

La polaridad apicobasal es una característica esencial para la funcionalidad del epitelio hepático, y su pérdida es distintivo de diversas patologías. Los hepatocitos son células especializadas que, con sus dominios apicales, forman los canalículos biliares, en los que secretan los ácidos biliares. La membrana basolateral del hepatocito está expuesto al resto del parénquima y células inmunitarias infiltradas. En condiciones basales, los hepatocitos segregan ICAM-1 en el canalículo biliar, inaccesible para los linfocitos. Por el contrario, en respuesta a daño hepático severo, los hepatocitos despolarizados exponen ICAM-1 en la superficie celular, el cual media la adhesión de los linfocitos extravasados. Nuestro trabajo se centra en la caracterización del tráfico basolateral-apical de ICAM-1 y la función que desempeña este receptor de adhesión en el establecimiento y mantenimiento de la polaridad hepatocelular. Nuestros datos demuestran que ICAM-1 basolateral se distribuye hacia dominios cercanos a las uniones estrechas, donde se acumula y posteriormente internaliza y transporta hacia la membrana canalicular. Hemos identificado a PLLP como proteína implicada en el tráfico basolateral-apical de ICAM-1. PLLP interacciona con la fracción de ICAM-1 que se está internalizando y su falta conlleva alteraciones en su polarización. Además, por primera vez hemos mostrado una función de ICAM-1 relacionada con la polaridad hepatocelular: la falta de ICAM-1 promueve un aumento de tamaño y la posible fusión de canalículos biliares entre células adyacentes. La expresión de ICAM-1-GFP rescata dicho fenotipo, mientras que el mutante carente del dominio citoplásmico reduce un 50% el área canalicular. El impedimento del tráfico intracelular de ICAM-1 previene la formación de los canalículos, e ICAM-1 recluta maquinaria de tráfico vesicular y unión a actina implicada en la polarización del hepatocito. Por último, hemos establecido los organoides hepáticos como nuevo modelo del estudio de la polaridad hepática. En conclusión, nuestros resultados proponen una regulación cruzada entre la maquinaria de tráfico que establece la polaridad apicobasal y la que media la adhesión a linfocitos en el hepatocito. Apicobasal polarity is an esential feature for the hepatic epithelium functionality and its loss is a hallmark of liver pathologies. Hepatocytes are specialized epithelial cells that form the bile canaliculi with their apical domains, where they secrete the biliary acids. The basolateral membrane of the hepatocyte is exposed to the hepatic parenchyme and to immune infiltrated cells. Under basal conditions, hepatocytes segregate ICAM-1 to the bile canaliculi that is inaccesible to lymphocytes. Conversely, in response to severe hepatic damage, depolarized hepatocytes expose ICAM-1 on cell surface and it mediates the adhesion of extravasated lymphocytes. Our work is focus on the characterization of the basolateral to apical trafficking of ICAM-1 and its function on the establishment and maintainance of hepatic polarity. Here we report that basolateral ICAM-1 redistributes towards membrane domains adyacent to tight junctions, accumulates there and is internalized and transported to the canalicular membrane. We have identified PLLP as a protein implicated in ICAM-1 basolateral-apical polarization. PLLP interacts with the fraction of ICAM-1 that is being transported to the bile canaliculi and PLLP absence alters ICAM-1 polarization. Moreover, for the first time, we have reported a function of ICAM-1 related to hepatic polarization: ICAM-1 deficient cells present an increase in bile canaliculi area and a potential fusion of adyacent bile canaliculi. ICAM-1-GFP expression rescues this phenotype whereas the mutant lacking the cytoplasmic domain reduces a 50% the canalicular area. The impairment of ICAM-1 intracelular traffic prevents the formation of bile canaliculi and we demonstrate that ICAM-1 recruits vesicular and actin-binding machinery involved in the polarization of hepatocytes. Finally, we have established hepatic organoids lines as a new model for the study of celular polarity In conclusion, our results suggest a crosstalk between the trafficking machinery that establish apicobasal polarity and the celular machinery that mediates lymphocyte adhesion in the hepatocyte.