This study was undertaken to evaluate keratin 19 (K19) as a biochemical marker for skin stem cells in order to address some long standing questions concerning these cells in the field of cutaneous biology. We first used the well-established mouse model enabling us to identify skin stem cells as [3H]thymidine-label-retaining cells. A site directed antibody was raised against a synthetic peptide of K19. It reacted specifically with a 40 kDa protein (K19) on immunoblotting. It labelled the bulge area of the outer root sheath on mouse skin by immunohistochemistry. Double-labelling revealed that K19-positive-cells were also [3H]thymidine-label-retaining cells, suggesting that K19 is a marker for skin stem cells of hair follicles. K19-expression was then used to investigate the variation in mouse and human skin stem cells as a function of body site, donor age and culture time. K19 was expressed in the hair follicle and absent from the interfollicular epidermis at hairy sites (except for some K18 coexpressing Merkel cells). In contrast, at glabrous sites, K19-positive-cells were in deep epidermal rete ridges. K19 expressing cells also contained high levels of alpha 3 beta 1 integrin. The proportion of K19-positive-cells was greater in newborn than older foreskins. This correlated with keratinocyte culture lifespan variation with donor age. Moreover, it could explain clinical observations that children heal faster than adults. In conclusion, K19 expression in skin provides an additional tool to allow further characterization of skin stem cells under normal and pathological conditions in situ and in vitro.

Hepatocyte apoptosis and stellate cell activation are both features of chronic liver diseases, but a relationship between these events has not been explored. In macrophages, engulfment of apoptotic bodies induces expression of transforming growth factor-β (TGF-β), a profibrogenic cytokine. We examined whether a similar response occurs in stellate cells. Fluorescently labeled hepatocyte apoptotic bodies were added to cultures of primary and immortalized human stellate cells. Stellate cells, but not hepatocytes, readily engulfed apoptotic bodies in a time-dependent manner as assessed by confocal microscopy. The activation of primary and immortalized human stellate cells after incubation with apoptotic bodies, as well as their fibrogenic activity, was indicated by an increase in α-smooth muscle actin (primary cells), TGF-β1, and collagen α1(I) mRNA (primary and immortalized cells). The profibrogenic response was dependent upon apoptotic body engulfment, because nocodazole, a microtubule-inhibiting agent, blocked both the engulfment and the increase of TGF-β1 and collagen α1(I) mRNA. As described in primary rodent stellate cells, up-regulation of collagen α1(I) mRNA was inhibited by a PI-3K inhibitor (LY294002) and a p38 mitogen-activated protein kinase inhibitor (SB203580) in LX-1 cells. In conclusion, these data support a model in which engulfment of hepatocyte apoptotic bodies by stellate cells leads to a fibrogenic response by eliciting a kinase-signaling pathway.

Abstract Type 2 diabetes mellitus is a major risk factor for hepatocellular carcinoma (HCC). Changes in extracellular matrix (ECM) mechanics contribute to cancer development 1,2 , and increased stiffness is known to promote HCC progression in cirrhotic conditions 3,4 . Type 2 diabetes mellitus is characterized by an accumulation of advanced glycation end-products (AGEs) in the ECM; however, how this affects HCC in non-cirrhotic conditions is unclear. Here we find that, in patients and animal models, AGEs promote changes in collagen architecture and enhance ECM viscoelasticity, with greater viscous dissipation and faster stress relaxation, but not changes in stiffness. High AGEs and viscoelasticity combined with oncogenic β-catenin signalling promote HCC induction, whereas inhibiting AGE production, reconstituting the AGE clearance receptor AGER1 or breaking AGE-mediated collagen cross-links reduces viscoelasticity and HCC growth. Matrix analysis and computational modelling demonstrate that lower interconnectivity of AGE-bundled collagen matrix, marked by shorter fibre length and greater heterogeneity, enhances viscoelasticity. Mechanistically, animal studies and 3D cell cultures show that enhanced viscoelasticity promotes HCC cell proliferation and invasion through an integrin-β1–tensin-1–YAP mechanotransductive pathway. These results reveal that AGE-mediated structural changes enhance ECM viscoelasticity, and that viscoelasticity can promote cancer progression in vivo, independent of stiffness.

Abstract Objective Extracellular Matrix Protein 1 ( Ecm1 ) knockout results in latent transforming growth factor-β1 (LTGF-β1) activation and hepatic fibrosis with rapid mortality in mice. In chronic liver disease (CLD), ECM1 is gradually lost with increasing CLD severity. We investigated the underlying mechanism and its impact on CLD progression. Design RNAseq was performed to analyze gene expression in the liver. Functional assays were performed using hepatic stellate cells (HSCs), WT and Ecm1 -KO mice, and liver tissue. Computer modeling was used to verify experimental findings. Results RNAseq shows that expression of thrombospondins (TSPs), ADAMTS proteases, and matrix metalloproteinases (MMPs) increases along with TGF-β1 target, pro-fibrotic genes in liver tissue of Ecm1 -KO mice. In LX-2 or primary human HSCs, ECM1 prevented TSP-1-, ADAMTS1-, and MMP-2/9-mediated LTGF-β1 activation. I n vitro interaction assays demonstrated that ECM1 inhibited LTGF-β1 activation through interacting with TSP-1 and ADAMTS1 via their respective, intrinsic KRFK or KTFR amino acid sequences, while also blunting MMP-2/9 proteolytic activity. In mice, AAV8-mediated ECM1 overexpression attenuated KRFK-induced LTGF-β1 activation and fibrosis, while KTFR reversed Ecm1 -KO-induced liver injury. Furthermore, a correlation between decreasing ECM1 and increasing protease expression and LTGF-β1 activation was found in CLD patients. A computational model validated the impact of restoring ECM1 on reducing LTGF-β1 activation, HSC activation, and collagen deposition in the liver. Conclusion Our findings underscore the hepatoprotective effect of ECM1, which inhibits protease-mediated LTGF-β1 activation, suggesting that preventing its decrease or restoring ECM1 function in the liver could serve as a novel and safer than direct TGF-β1-directed therapies in CLD. One sentence summary ECM1 loss fails to prevent TSP/ADAMTS/MMP-mediated LTGF-β1 activation, leading to liver fibrosis progression.

Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) is an important public health threat, potentially leading to chronic liver disease and liver cancer. Current guidelines recommend using the FIB-4 score for initial identification of subjects at risk of future complications. We formulate a novel population screening strategy based on the Steatosis-Associated Fibrosis Estimator (SAFE) score, recently developed for MASLD risk stratification in primary care.