Entwicklung eines Tiermodells der Primären Biliären Zirrhose und Charakterisierung der Pathogenese dieser autoimmunen Erkrankung
Final Report Abstract
Die primär biliäre Zirrhose (PBC) ist eine organspezifische Autoimmunerkrankung der Leber, die durch Zerstörung kleiner intrahepatischer Gallenwege zu Cholestase führt und im Spätstadium zu einer biliären Zirrhose fortschreitet. Ihre Diagnose beruht u.a. auf dem Nachweis spezifischer Antikörper, welche gegen das mitochondriale Enzym PDC-E2 gerichtet sind (antimitochondriale Antikörper, AMA). Dieses ist ubiquitär in allen Körperzellen exprimiert, führt in der PBC aber fast ausschließlich zu einer Immunreaktion in Gallengangszellen, den Cholangiozyten. Dies könnte daher rühren, dass Cholangiozyten eine defiziente Glutathionilierung von Antigenen während der Apoptose aufweisen, welche in anderen Zelltypen die Immunogenität von Autoantigenen verhindert. Damit kommt dem apoptotischen Zelltod von Cholangiozyten und Faktoren, welche diesen Beeinflussen potentiell große Bedeutung in der Pathogenese der PBC zu. Cholangiozyten sind physiologischer Weise hohen, millimolaren Konzentrationen toxischer Gallensäuren ausgesetzt, welche in anderen Zelltypen wie Leberparenchymzellen (Hepatozyten) zu apoptotischem Zelltod führen. Wir postulierten, dass sich Cholangiozyten unter anderem vor Gallensäuren-induzierter Apoptose schützen, indem sie durch Sekretion großer Mengen von HCO3- den pH nahe der apikalen Membran alkalisieren, damit die Deprotonierung von Gallensäuren in Gallensalze fördern und somit die Penetration der apolaren Gallensäuren nach intrazellulär verhindern. In unseren Versuchen konnten wir zeigen, dass die Akkumulation von Gallensäuren in Cholangiozyten tatsächlich wie erwartet vom extrazellulären pH beeinflusst wird und dass der extrazelluläre pH die Toxizität von Gallensäuren in Cholangioyzten dramatisch beeinflusst. Ferner konnten wir zeigen, dass der HCO3- / Cl- -Austauscher „Anion exchanger“ AE2 in Cholangiozyten apikal die Sekretion von HCO3- vermittelt. Sein knockdown in einer Cholangiozytenzelllinie führte entsprechend zu einer vermehrten intrazellulären Gallensäurenakkumulation und gesteigerter Gallensäuren-induzierter Apoptose. Der von AE2 sezernierte „HCO3--Schirm“ wird von einer Glykokalyx stabilisiert, welche wir erstmals auf Cholangiozyten nachgewiesen und beschrieben haben. Ihr Verlust erhöhte in-vitro ebenfalls die Anfälligkeit von Cholangiozyten für Gallensäure-induzierte Apoptose. Unsere Daten geben erstmals mechanistisch Aufschluss darüber, wie die seit langem bekannte defiziente AE2- Expression und verminderte HCO3- Sekretion in PBC Patienten mit dem Krankheitsgeschehen verbunden sein könnte und warum genetische Varianten von AE2 zu einer verbesserten Prognose bei PBC beitragen. Weiterhin könnten unsere Daten zum Teil die Wirksamkeit von UDCA, dem einzig etablierten Therapeutikum bei PBC, erklären, denn UDCA stimuliert bekannter Maßen die HCO3- Sekretion in Cholangiopathien. Versuche, neue Mausmodelle der PBC auf dem Boden vorbekannter Daten zur Immundysregulation in PBC zu etablieren scheiterten im Rahmen dieses Projekts bzw. sind noch nicht abgeschlossen. Unsere in-vitro Daten jedoch bieten auch für die Entwicklung von in-vivo Modellen der Erkrankung neue Ansatzpunkte.
Publications
- A biliary HCO3- umbrella constitutes a protective mechanism against bile acid-induced injury in human cholangiocytes. Hepatology 2012;55(1):173
Hohenester S, Maillette de Buy Wenniger L, Paulusma CC, Jefferson D, Oude Elferink RP, Beuers U
(See online at https://doi.org/10.1002/hep.24691)
