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Spatial heterogeneity in the mammalian liver

肝小叶 肝细胞 生物 转录组 计算生物学 遗传异质性 基因 基因表达 细胞生物学 表型 遗传学 内分泌学 体外
作者
Shani Ben‐Moshe,Shalev Itzkovitz
出处
期刊:Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology [Nature Portfolio]
卷期号:16 (7): 395-410 被引量:371
标识
DOI:10.1038/s41575-019-0134-x
摘要

Hepatocytes operate in highly structured repeating anatomical units termed liver lobules. Blood flow along the lobule radial axis creates gradients of oxygen, nutrients and hormones, which, together with morphogenetic fields, give rise to a highly variable microenvironment. In line with this spatial variability, key liver functions are expressed non-uniformly across the lobules, a phenomenon termed zonation. Technologies based on single-cell transcriptomics have constructed a global spatial map of hepatocyte gene expression in mice revealing that ~50% of hepatocyte genes are expressed in a zonated manner. This broad spatial heterogeneity suggests that hepatocytes in different lobule zones might have not only different gene expression profiles but also distinct epigenetic features, regenerative capacities, susceptibilities to damage and other functional aspects. Here, we present genomic approaches for studying liver zonation, describe the principles of liver zonation and discuss the intrinsic and extrinsic factors that dictate zonation patterns. We also explore the challenges and solutions for obtaining zonation maps of liver non-parenchymal cells. These approaches facilitate global characterization of liver function with high spatial resolution along physiological and pathological timescales. Key hepatic functions are expressed non-uniformly across liver lobules, a phenomenon termed zonation. Here, Ben-Moshe and Itzkovitz discuss the principles of liver zonation, the intrinsic and extrinsic factors that dictate zonation patterns and new genomic approaches for studying zonation of parenchymal and non-parenchymal cells
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