Chronic inflammation is associated with normal and pathological ageing. Here we show that chronic, progressive low-grade inflammation induced by knockout of the nfkb1 subunit of the transcription factor NF-κB induces premature ageing in mice. We also show that these mice have reduced regeneration in liver and gut. nfkb1(-/-) fibroblasts exhibit aggravated cell senescence because of an enhanced autocrine and paracrine feedback through NF-κB, COX-2 and ROS, which stabilizes DNA damage. Preferential accumulation of telomere-dysfunctional senescent cells in nfkb1(-/-) tissues is blocked by anti-inflammatory or antioxidant treatment of mice, and this rescues tissue regenerative potential. Frequencies of senescent cells in liver and intestinal crypts quantitatively predict mean and maximum lifespan in both short- and long-lived mice cohorts. These data indicate that systemic chronic inflammation can accelerate ageing via ROS-mediated exacerbation of telomere dysfunction and cell senescence in the absence of any other genetic or environmental factor.

Background & AimsMyofibroblast transdifferentiation generates hepatic myofibroblasts, which promote liver fibrogenesis. The peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) is a negative regulator of this process. We investigated epigenetic regulation of PPARγ and myofibroblast transdifferentiation.MethodsChromatin immunoprecipitation (ChIP) assays assessed the binding of methyl-CpG binding protein 2 (MeCP2) to PPARγ and chromatin modifications that silence this gene. MeCP2−/y mice and an inhibitor (DZNep) of the epigenetic regulatory protein EZH2 were used in the carbon tetrachloride model of liver fibrosis. Liver tissues from mice were assessed by histologic analysis; markers of fibrosis were measured by quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Reverse transcription PCR detected changes in expression of the microRNA miR132 and its target, elongated transcripts of MeCP2. Myofibroblasts were transfected with miR132; PPARγ and MeCP2 expressions were analyzed by qPCR or immunoblotting.ResultsMyofibroblast transdifferentiation of hepatic stellate cells is controlled by a combination of MeCP2, EZH2, and miR132 in a relay pathway. The pathway is activated by down-regulation of miR132, releasing the translational block on MeCP2. MeCP2 is recruited to the 5′ end of PPARγ, where it promotes methylation by H3K9 and recruits the transcription repressor HP1α. MeCP2 also stimulates expression of EZH2 and methylation of H3K27 to form a repressive chromatin structure in the 3′ exons of PPARγ. Genetic and pharmacologic disruptions of MeCP2 or EZH2 reduced the fibrogenic characteristics of myofibroblasts and attenuated fibrogenesis.ConclusionsLiver fibrosis is regulated by an epigenetic relay pathway that includes MeCP2, EZH2, and miR132. Reagents that interfere with this pathway might be developed to reduce fibrogenesis in chronic liver disease. Myofibroblast transdifferentiation generates hepatic myofibroblasts, which promote liver fibrogenesis. The peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) is a negative regulator of this process. We investigated epigenetic regulation of PPARγ and myofibroblast transdifferentiation. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays assessed the binding of methyl-CpG binding protein 2 (MeCP2) to PPARγ and chromatin modifications that silence this gene. MeCP2−/y mice and an inhibitor (DZNep) of the epigenetic regulatory protein EZH2 were used in the carbon tetrachloride model of liver fibrosis. Liver tissues from mice were assessed by histologic analysis; markers of fibrosis were measured by quantitative polymerase chain reaction (qPCR). Reverse transcription PCR detected changes in expression of the microRNA miR132 and its target, elongated transcripts of MeCP2. Myofibroblasts were transfected with miR132; PPARγ and MeCP2 expressions were analyzed by qPCR or immunoblotting. Myofibroblast transdifferentiation of hepatic stellate cells is controlled by a combination of MeCP2, EZH2, and miR132 in a relay pathway. The pathway is activated by down-regulation of miR132, releasing the translational block on MeCP2. MeCP2 is recruited to the 5′ end of PPARγ, where it promotes methylation by H3K9 and recruits the transcription repressor HP1α. MeCP2 also stimulates expression of EZH2 and methylation of H3K27 to form a repressive chromatin structure in the 3′ exons of PPARγ. Genetic and pharmacologic disruptions of MeCP2 or EZH2 reduced the fibrogenic characteristics of myofibroblasts and attenuated fibrogenesis. Liver fibrosis is regulated by an epigenetic relay pathway that includes MeCP2, EZH2, and miR132. Reagents that interfere with this pathway might be developed to reduce fibrogenesis in chronic liver disease.

Abstract Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD), previously known as non-alcoholic fatty liver disease, encompasses steatosis and metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH), leading to cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Preclinical MASLD research is mainly performed in rodents; however, the model that best recapitulates human disease is yet to be defined. We conducted a wide-ranging retrospective review (metabolic phenotype, liver histopathology, transcriptome benchmarked against humans) of murine models (mostly male) and ranked them using an unbiased MASLD ‘human proximity score’ to define their metabolic relevance and ability to induce MASH-fibrosis. Here, we show that Western diets align closely with human MASH; high cholesterol content, extended study duration and/or genetic manipulation of disease-promoting pathways are required to intensify liver damage and accelerate significant (F2+) fibrosis development. Choline-deficient models rapidly induce MASH-fibrosis while showing relatively poor translatability. Our ranking of commonly used MASLD models, based on their proximity to human MASLD, helps with the selection of appropriate in vivo models to accelerate preclinical research.

Summary Phagocytosis is a key process in innate immunity and homeostasis. After uptake, newly formed phagosomes mature by acquisition of endo-lysosomal enzymes. Macrophage activation by interferon-gamma (IFN-γ) increases microbicidal activity, but delays phagosomal maturation by an unknown mechanism. Using quantitative proteomics, we show that phagosomal proteins harbour high levels of typical and atypical ubiquitin chain types. Moreover, phagosomal ubiquitylation of vesicle trafficking proteins is substantially enhanced upon IFN-γ activation of macrophages, suggesting a role in regulating phagosomal functions. We identified the E3 ubiquitin ligase RNF115, which is enriched on phagosomes of IFN-γ activated macrophages, as an important regulator of phagosomal maturation. Loss of RNF115 protein or ligase activity enhanced phagosomal maturation and increased cytokine responses to bacterial infection, suggesting that both innate immune signalling from the phagosome and phagolysosomal trafficking are controlled through ubiquitylation. RNF115 knock-out mice show less tissue damage in response to S. aureus infection, indicating a role of RNF115 in inflammatory responses in vivo . In conclusion, RNF115 and phagosomal ubiquitylation are important regulators of innate immune functions during bacterial infections.

Abstract p53 as an effector of nucleolar stress is well defined, but p53 independent mechanisms are largely unknown. Like p53, the NF-κB transcription factor plays a critical role in maintaining cellular homeostasis under stress. Many stresses that stimulate NF-κB also disrupt nucleoli. However, the link between nucleolar function and activation of the NF-κB pathway is as yet unknown. Here we demonstrate that siRNA silencing of PolI complex components stimulates NF-κB signalling. Unlike p53 nucleolar stress response, this effect does not appear to be linked to inhibition of rDNA transcription. We show that specific stress stimuli of NF-κB induce degradation of a critical component of the PolI complex, TIF-IA. This degradation precedes activation of the NF-κB pathway and is associated with an atypical nucleolar architecture. It is mimicked by CDK4 inhibition and is dependent upon upstream binding factor (UBF) and p14ARF. We show that blocking stress effects on TIF-IA blocks their ability to activate the NF-κB pathway. Finally, using ex vivo culture, we show a strong correlation between degradation of TIF-IA and activation of NF-κB in freshly resected, human colorectal tumours exposed to the chemopreventative agent, aspirin. Together, our study provides compelling evidence for a new, NF-κB nucleolar stress response pathway that has in vivo relevance and therapeutic implications.

ETS domain-containing protein-1 (ELK1) is a transcriptional repressor important in regulating αvβ6 integrin expression. αvβ6 integrins activate the profibrotic cytokine Transforming Growth Factor β1 (TGFβ) and are increased in the alveolar epithelium in Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF). IPF is a disease associated with ageing and therefore we hypothesised that aged animals lacking Elk1 globally would develop spontaneous fibrosis in organs where αvβ6-mediated TGFβ activation has been implicated. Here we identify that Elk1-knockout (Elk1-/0) mice aged to one year developed spontaneous fibrosis in the absence of injury in both the lung and the liver but not in the heart or kidneys. The lungs of Elk1-/0 aged mice demonstrated increased collagen deposition, in particular collagen 3α1, located in small fibrotic foci and thickened alveolar walls. Despite the liver having relatively low global levels of ELK1 expression, Elk1-/0 animals developed hepatosteatosis and fibrosis. The loss of Elk1 also had differential effects on Itgb1, Itgb5 and Itgb6 genes expression in the four organs potentially explaining the phenotypic differences in these organs. To understand the potential causes of reduced ELK1 in human disease we exposed human cells and murine lung slices to cigarette smoke extract which lead to reduced ELK1 expression which may explain the loss of ELK1 in human disease. These data support a fundamental role for ELK1 in protecting against the development of progressive fibrosis via transcriptional regulation of beta integrin subunit genes, and demonstrate that loss of ELK1 can be caused by cigarette smoke.

During postprandial state, the liver is exposed to high levels of dietary fatty acids (FAs) and carbohydrates. FAs are re-esterified into triglycerides, which can be stored in lipid droplets (LDs) in the liver. Aberrant accumulation of LDs can lead to diseases such as alcoholic liver disease and non-alcoholic fatty liver disease, the latter being the most common liver pathology in western countries. Improved understanding of LD biology has potential to unlock new treatments for these liver diseases. The Perilipin (Plin) family is the group of proteins that coat LDs, controlling their biogenesis, stabilization, and preventing their degradation. Recent studies have revealed that autophagy is involved in LD degradation and, therefore, may be crucial to avoid lipid accumulation. Here, we show that a phosphorylated form of Plin3 is required for selective degradation of LDs in fibroblasts, primary hepatocytes and human liver slices. We demonstrate that oleic acid treatment induces the recruitment of the autophagy machinery to the surface of LDs. When Plin3 is silenced, this recruitment is suppressed resulting in accumulation of lipid. Plin3 pulldowns revealed interactions with the autophagy initiator proteins Fip200 and Atg16L indicating that Plin3 may function as a docking protein involved in lipophagy activation. Of particular importance, we define Plin3 as a substrate for mTORC1-dependent phosphorylation and show that this event is decisive for lipophagy. Our study therefore reveals that Plin3, and its phosphorylation by mTORC1, is crucial for degradation of LDs by autophagy. We propose that stimulating this pathway to enhance LD autophagy in hepatocytes will help protect the liver from lipid-mediated toxicity thus offering new therapeutic opportunities in human steatotic liver diseases.

Disease modelling is vital for improving knowledge of disease mechanisms and for development of new therapeutic molecules and strategies. Modelling the intact living tumour microenvironment (TME) is increasingly considered to be vital not only for gaining a better understanding of the biology of cancer but for examining the efficacy of novel oncology drugs. To date, pre-clinical mouse models of cancer have represented the mainstay methodology for studying the evolving TME and for determining the effects of potential therapeutic molecules on tumour evolution and growth. Regarding drug screening, in vivo mouse models are expensive, require the use of large cohorts of mice and involve the administration of drugs with unknown toxicities to animals which often result in adverse effects that can cause animal suffering and the discontinuation of drug investigations. Hepatocellular carcinoma (HCC) is a primary cancer of the liver for which there is an urgent need for improved systemic treatments due to the disease usually being diagnosed at an advanced stage and current treatments having limited efficacy. To provide a practical solution to the screening of drugs for their likely efficacy in HCC we have developed an ex-vivo model in which orthotopic tumours are excised from the liver and subsequently processed to generate precision-cut tumour slices (PCTS) which provide an intact culture model of the HCC-TME. We describe simplified culture conditions that maintain the viability and metabolic activity of live PCTS which maintain the architecture, cellular complexity, drug sensitivity and responsiveness to immunotherapy of the original tumour. Importantly, we show that HCC derived PCTS can be miniaturised to 96-well scale and modified to express soluble luciferase, which in combination enabled non-destructive screening of a library of 26 drugs at two doses using just 5 tumours as the source for PCTS. This screen identified two small molecules, salinomycin and rottlerin, that have potent anti-tumour activities in HCC-PCTS and subsequently validated salinomycin as effective in vivo. In summary, we report a 3Rs (reduction, refinement and replacement) solution for study of HCC biology and for 96-well-scale screening of potential therapeutic agents in the context of an intact, metabolically active TME.

ABSTRACT Glucokinase activators (GKAs) have been developed as blood glucose lowering drugs for type 2 diabetes. Despite good short-term efficacy, several GKAs showed a decline in efficacy chronically during clinical trials. The underlying mechanisms remain incompletely understood. We tested the hypothesis that deficiency in the liver glucokinase regulatory protein (GKRP) as occurs with common human GCKR variants affects chronic GKA efficacy. We used a Gckr -P446L mouse model for the GCKR exonic rs1260326 (P446L) variant and the Gckr- del/wt mouse to model transcriptional deficiency to test for chronic efficacy of the GKA, AZD1656 in GKRP-deficient states. In the Gckr -P446L mouse, the blood glucose lowering efficacy of AZD1656 (3 mg/kg body wt) after 2 weeks was independent of genotype. However after 19 weeks, efficacy was maintained in wild-type but declined in the LL genotype, in conjunction with raised hepatic glucokinase activity and without raised liver lipids. Sustained blood glucose lowering efficacy in wild-type mice was associated with qualitatively similar but more modest changes in the liver transcriptome compared with the P446L genotype, consistent with GKA therapy representing a more modest glucokinase excess than the P446L genotype. Chronic treatment with AZD1656 in the Gckr -del/wt mouse was associated with raised liver triglyceride and hepatocyte microvesicular steatosis. The results show that in mouse models of liver GKRP deficiency in conjunction with functional liver glucokinase excess as occurs in association with common human GCKR variants, GKRP-deficiency predisposes to declining efficacy of the GKA in lowering blood glucose and to GKA induced elevation in liver lipids.

Abstract Liver fibrosis is the excessive accumulation of extracellular matrix proteins that occurs in most types of chronic liver diseases. Fibrosis is associated with the activation of hepatic stellate cells (HSCs) which transdifferentiate into a myofibroblast like phenotype that is contractile, proliferative and profibrogenic. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF1), an oxygen-sensitive transcription factor, is elevated during HSC activation and promotes the expression of profibrotic mediator HIF target genes. HIF activation during HSC activation can by either due to localised decreases in oxygen levels, or through oxygen-independent mechanisms that are not completely understood. Here we describe a role for the deubiquitinase UCHL1 in regulating HIF levels and activity during HSC activation and liver fibrosis. Increased HIF1α expression correlated with induction of UCHL1 mRNA and protein with HSC activation. Genetic deletion or chemical inhibition of UCHL1 impaired HIF activity through reduction of HIF1α levels. UCHL1 specifically cleaves the degradative ubiquitin chains from HIF1α leading to increased HIF1α levels, even in sufficiently oxygenated cells. Furthermore, our mechanistic studies have shown that UCHL1 elevates HIF activity through specific cleavage of degradative ubiquitin chains, elevates levels of pro-fibrotic gene expression and increases proliferation rates. These results demonstrate how small molecule inhibitors of DUBs can modulate the activity of HIF transcription factors in liver disease. Furthermore, inhibition of HIF activity via modulation of the ubiquitin-proteasomal degradation pathway may represent a therapeutic opportunity with other HIF-related pathologies. Abstract Figure