Die Rolle von Fettsäuretransportproteinen und Death Rezeptoren in der Leberregeneration im Steatose-Modell

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Dissertation_Sydor.pdf18.06.2012 11:10:307,41 MB
Für die nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) besteht eine steigende Inzidenz und kann die Ausbildung der nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH) sowie von Fibrose, Zirrhose und vom hepatozellulären Karzinom (HCC) begünstigen. Die NAFLD zeichnet sich durch eine verstärkte Akkumulation von Lipid-Vakuolen in den Hepatozyten aus und kann mit einer erhöhten Expression von Death-Rezeptoren (DR) und Fettsäuretransportproteinen (FATP), einer gesteigerten Zelltod-Rate und Leberschädigung assoziiert sein. Der aktive Transport von freien Fettsäuren (FFA) durch verschiedene FATPs steht im Verdacht, die Akkumulation von Fettsäuren und Triglyzeriden zu fördern und dadurch die Leberzellschädigung und eine erhöhte DR-induzierte Apoptose-Sensitivität zu begünstigen. Im Rahmen der Leberregeneration sind diese Mechanismen jedoch essentiell für die Proliferation der Hepatozyten. Die Akkumulation von Fetten in der Leber ist nach einer Leberteilresektion von großer Bedeutung und DR können, neben der Apoptose über die Aktivierung verschiedener Faktoren, Signalwege der Regeneration und Zell-Proliferation induzieren. Die NAFLD stellt im Zusammenhang mit der Lebertransplantation und der Regeneration nach Leberteilresektionen und Leber-Lebendspenden ein erhöhtes Risiko für post-operative Störungen nach der Transplantation bzw. während der Regeneration dar, was eine Beteiligung von FATPs und DRs nahe legt. Aufgrund dieser Zusammenhänge liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Untersuchung der Expression von FATPs, DRs und Apoptose-steuernden Proteinen in steatotischen Hepatozyten sowie im Regenerationsprozess steatotischer Lebern.
Zunächst wurden in einem Zellkultur-Modell primäre humane Hepatozyten mit freien Fettsäuren (FFA) behandelt und in diesem die FATP-abhängigen Mechanismen der Fett-Aufnahme und der DR-abhängige Zelltod in steatotischen Zellen näher definiert. Nach der Behandlung der Hepatozyten mit FFA wurde die Expression von FABP-1 aktiviert, weitere FATPs wie CD36/FAT, FATP-5 und Caveolin-1 zeigten keine erhöhte Expression. Die FFA-Behandlung erhöhte die Expression der DR CD95/Fas und TNFR-1, diese war auch nach Stimulation mit dem CD95/Fas-Agonisten CH11 nicht mit einer gesteigerten Apoptose-Induktion verbunden, was vermutlich auf der Induktion des anti-apoptotischen Moleküls cFLAR nach FFA-Behandlung zurückzuführen war. Eine Apoptose-hemmende Wirkung durch cFLAR konnte nach einem siRNA-vermittelten cFLAR-Knockdown jedoch nicht bewiesen werden. In einem Maus-Modell wurden C57Bl/6-Mäuse für 6 Wochen mit einer Western-Diät (WD) gefüttert und im Anschluss daran einer 70% Leberteilresektion (70% PHx) unterzogen. Hier sollten die Auswirkungen einer Fett- und Kohlenhydrat-reichen Diät auf physiologischer und molekularer Ebene, sowie der Regenerations-Prozess an den Tagen 1, 2 und 7 nach der Operation in steatotischen Lebern genauer untersucht werden. Die 6-wöchige Fütterung der WD führte zu erhöhten FFA-Mengen im Serum und zur Einlagerung von Fett-Vakuolen im Lebergewebe sowie zu gering erhöhten AST- ALT- und LDH-Werten. Das Lebergewebe wies nach 6 Wochen WD-Fütterung keine Entzündungen auf, inflammatorische Moleküle und Zytokine wurden nicht vermehrt sekretiert. Ein bestehender Diabetes konnte in diesen Tieren nicht nachgewiesen werden, allerdings waren die Serum-Konzentrationen des Hormons Leptin in der WD-Gruppe vor und nach der OP signifikant gegenüber der SD-Gruppe erhöht. Durch die WD wurde die Expression der FATPs Fabp-1, Fatp-5 und Cd36/Fat, die DRs CD95/Fas und Tnfr-1, die pro-apoptotischen Moleküle Puma und Noxa, die anti-apoptotischen Faktoren Bcl-2, Bcl-xl und Mcl-1, die Autophagie-assoziierten Moleküle Atg5, Atg7 und Beclin-1 sowie des Wachstumsfaktors Hgf induziert. Im Lebergewebe kam es nach dem operativen Eingriff zu einer verstärkten Zelltod-Rate, es bestanden jedoch keine Unterschiede zwischen den beiden Fütterungsgruppen.
Nach 70% PHx kam es zum Anstieg der FFA-Serum-Mengen sowie zur Akkumulation von Lipiden im Lebergewebe beider Fütterungsgruppen. Dies war mit einer erhöhten Aktivierung der FATP- und DR-Expression sowie mit einer erhöhten Expression von pro-und anti-apoptotischen Molekülen, Autophagie-assoziierten Molekülen sowie des Wachstumsfaktors Hgf verbunden, wobei der Effekt deutlicher in der WD-Gruppe war. Im Lebergewebe der WD-Tiere war nach 70% PHx eine höhere Anzahl an proliferierenden Zellen zu entdecken als in der SD-Gruppe. An den Tagen 1 und 2 nach 70% PHx war die Phosphorylierung von Erk gehemmt, in der WD-Gruppe wurde sie zu den Zeitpunkten aktiviert. Die beschriebenen Daten erweitern die Einsichten über bekannte molekulare Mechanismen der Leberregeneration. Sie zeigen mögliche Ansatzpunkte für weiterführende Untersuchungen auf und eröffnen einen Beitrag zur Entwicklung neuer therapeutischer Vorgehensweisen zur verbesserten Regeneration steatotischer Organe nach Resektionen und Leber-Lebend-Spenden.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Biologie
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beitragende:
Prof. Dr. Canbay, Aliekber [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. rer. nat. Opalka, Bertram [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
29.05.2012
Dokument erstellt am:
27.06.2012
Promotionsantrag am:
03.02.2012
Dateien geändert am:
27.06.2012
Medientyp:
Text