Molekulare Regulation hepatozellulärer Transportsysteme

Diese Projekt sollte insgeamt zu einem besseren Verständnis der molekularen Regulation hepatobiliärer Transportsysteme und ihrer Veränderungen bei Cholestase führen. Störungen der Transporter-Expression spielen in der Pathogenese der Cholestase eine wichtige Rolle, wobei die dafür verantwortlichen molekularen Mechanismen weitgehend unklar sind. Das experimentelle Design wird die Identifikation der verantwortlichen Mediatoren (Gallensäuren und ihre Interaktionen mit Zytokinen), der Ebene der Regulation (transkriptionell vs. post- transkriptionell) und der beteiligten molekularen Mechanismen (Rolle spezifischer nukleärer Transkriptionsfaktoren) ermöglichen. Das spezifische Ziel dieses Projektes ist es, die Rolle proinflammatorischer Zytokine in der Vermittlung der Effekte von Gallensäuren auf die Expression von 4 hauptverantwortlichen Gallen-Transportsystemen (Ntcp, Bsep, Mrp2, Mrp3) zu untersuchen. Diese Fragestellung wird in vivo durch Gallensäuren-Fütterung und Gallengangs- Ligatur (mit Akkumulation endogener Gallensäuren) bei Zytokin-empfindlichen vs. Zytokin-resistenten Mäusen, Mäusen welche mit einem Hemmer der Zytokinproduktion (Rosiglitazon) behandelt wurden, sowie TNF-a Rezeptor und Gallensäuren-Rezetor Knockout Mäusen untersucht. Die Expression hepatozellulärer Transportsystemen und nukleärer Transkriptionsfaktoren wird mittels kompetitiver RT-PCR, Northern und Western Blotting, Nuclear Run-Off Assays und Gelmobilitätshift-Assays untersucht. Zell-Transfektionen mit Promoter- Konstrukten von Ntcp und Mrp2 (als die bisher am besten charakerterisierten Transportsysteme) und nukleären Transkriptionsfaktoren (c-Jun, SHP-1) werden die Identifikation der transkriptionellen Mechanismen in vitro ermöglichen. Das geplante Projekt hat sowohl pathophysiologische als auch klinische Relevanz. Die Klärung der transkriptionellen Mechanismen durch welche Zytokine die molekularen Effekte von Gallensäuren auf die Transporterexpression vermitteln bzw. modulieren könnte für die Entwicklung neuer anticholestatischer Therapieansätze von Bedeutung sein. Die Hemmung der Zytokinwirkung könnten die negativen Effekte von Gallensäuren auf die Transporter-Expression hemmen und damit der Cholestase entgegenwirken. Angesichts der Bedeutung der Gallensekretion für die Elimination von Cholesterin (direkt oder indirekt nach Konversion in Gallensäuren), könnte das geplante Projekt nicht nur zu einem besseren Verständnis der Cholestase, sondern auch der Hypercholesterinämie und Atherosklerose beitragen. Damit sollte dieses Projekt zu neuen Erkenntnissen auf klinisch und therapeutisch relevanten Gebieten der Inneren Medizin führen.

Ziel des Projektes war es, Einblicke in die molekulare Regulation hepatozellulärer Transportsysteme durch Gallensäuren und proinflammatorische Zytokine bei cholestatischen Lebererkrankungen mit gestörter Gallensekretion und Ikterus (Gelbsucht) zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Leber auf eine endogene oder exogene Gallensäurenbelastung (z.B. Gallensäuren-Fütterung, Akkumulation endogener Gallensäuren bei Cholestase) mit einer Niederregulierung hepatozellulärer Gallensäuren-Aufnahmesysteme und einer Induktion alternativer Export-Pumpen ("überlaufventile") reagiert. Dieser Mechanismus hilft der Leberzelle bei Cholestase zu überlebe, indem die hepatische und in weiterer Folge renale Elimination von Gallensäuren und anderen potentiell toxischen Gallenbestandteilen über den Harn ermöglicht. Die Transporterveränderungen werden hauptsächlich durch Gallensäuren vermittelt, während proinflammatorische Zytokine keine wesentliche Rolle bei (obstruktiver) Cholestase spielen. Die Repression der Gallensäuren-Aufnahmesysteme wird durch den nukleären Gallensäurenrezeptor FXR vermittelt, während die Induktion alternativer Export- und Gallensäuren- Entgiftungssysteme unabhängig von FXR reguliert wird. Therpeutische Ansätze können ebenfalls auf eine Stimulation der Gallensekretion und alternativer Entgiftungsmechanismen abzielen. So konnte gezeigt werden, dass die therapeutisch eingesetzte Ursodeoxycholsäure (UDCA) die normalen und alternativen/adaptiven Exportsysteme für Gallenbestandteile stimuliert. Die Suche nach geeigneten Tiermnodellen für chronische cholestatische Leberrekrankungen / Cholangiopathien hat zur Entdeckung der Mdr2 Knockoutmäuse als neues Tiermodell für die sklerosierende Cholangitis (einer wichtige chronischen Lebererkrankung des jungen Erwachsenenalters) geführt. Leider ist UDCA in diesem Tier-Modell (wie auch in der Behandlung des humanen Pendants) nur wenig effektiv. Dieses Modell sollte jedoch helfen, neue und effektivere Therapieformen für cholestatische Lebererkrankungen zu entwickeln und zu testen, welche vor allem auf die Stimulation alternativer Gallensäuren-Eliminations und Detoxifikationssysteme abzielen.