Abstract Background & Aims Chronic liver disease is a growing epidemic leading to fibrosis and cirrhosis. TGF-β is the pivotal pro-fibrogenic cytokine which activates hepatic stellate cells (HSC), yet, other molecules can substantially modulate TGF-β signaling in the course of liver fibrosis. Expression of the axon guidance molecules Semaphorins (SEMAs), which signal through Plexins and Neuropilins (NRPs), have been associated with liver fibrosis in HBV-induced chronic hepatitis. This study aims at determining their function in the regulation of HSCs. Approach & Results We analyzed publicly available patient databases and liver biopsies. We employed transgenic mice where genes are deleted only in activated HSCs to perform ex vivo analysis and animal models. SEMA3C is the most enriched member of the Semaphorin family in liver samples from cirrhotic patients. Higher expression of SEMA3C in patients with NASH, alcoholic hepatitis or HBV-induced hepatitis discriminates those with a more pro-fibrotic transcriptomic profile. SEMA3C expression is also elevated in different mouse models of liver fibrosis and in isolated HSCs upon activation. In keeping with this, deletion of SEMA3C in activated HSCs reduces myofibroblast marker expression. Conversely, SEMA3C overexpression exacerbates TGF-β-mediated myofibroblast activation, as shown by increased SMAD2 phosphorylation and target gene expression. Among SEMA3C receptors, only NRP2 expression is maintained upon activation of isolated HSCs. Interestingly, lack of NRP2 in those cells reduces myofibroblast marker expression. Finally, deletion of either SEMA3C or NRP2, specifically in activated HSCs, reduces liver fibrosis in mice. Conclusion SEMA3C is a novel marker for activated HSCs that plays a fundamental role in the acquisition of the myofibroblastic phenotype and liver fibrosis.

ABSTRACT Objective Fibrotic organ responses have recently been identified as long-term complication in diabetes. Indeed, insulin resistance and aberrant hepatic lipid accumulation represent driving features of progressive non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), ranging from simple steatosis and non-alcoholic steatohepatitis (NASH) to fibrosis. Effective pharmacological regimens to stop progressive liver disease are still lacking to-date. Methods Based on our previous discovery of transforming growth factor beta-like stimulated clone (TSC)22D4 as a key driver of insulin resistance and glucose intolerance in obesity and type 2 diabetes, we generated a TSC22D4-hepatocyte specific knockout line (TSC22D4-HepaKO) and exposed mice to control or NASH diet models. Mechanistic insights were generated by metabolic phenotyping and single cell liver sequencing. Results Hepatic TSC22D4 expression was significantly correlated with markers of liver disease progression and fibrosis in both murine and human livers. Indeed, hepatic TSC22D4 levels were elevated in human NASH patients as well as in several murine NASH models. Specific genetic deletion of TSC22D4 in hepatocytes led to reduced liver lipid accumulation, improvements in steatosis and inflammation scores and decreased apoptosis in mice. Single cell RNA sequencing revealed a distinct gene signature identifying an upregulation of mitochondrial-related processes. An enrichment of genes involved in the TCA cycle, mitochondrial organization, and triglyceride metabolism underscored the hepatocyte-protective phenotype and overall decreased liver damage as seen in mouse models. Conclusions Together, our data uncover a new connection between targeted depletion of TSC22D4 and intrinsic metabolic processes in progressive liver disease. Cell-specific reduction of TSC22D4 improves hepatic steatosis, inflammation and promotes hepatocyte survival thus paving the way for further preclinical therapy developments.