Identifizierung molekularer Mechanismen des Cholestase-induzierten Pruritus
Dermatologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Chronischer Pruritus bei hepatobiliären Erkrankungen ist ein häufiges und teils sehr quälendes Symptom. Insbesondere moderate und schwere Intensität des Pruritus kann die Lebensqualität der betroffenen Patienten dramatisch reduzieren und von Müdigkeit und Abgeschlagenheit, über soziale Isolation bis hin zu schwerer Depression und Suizidalität führen. Die therapeutischen Möglichkeiten sind auf wenige medikamentöse Therapien meist als Off-Label-Anwendung und einzelne interventionelle Maßnahmen limitiert. Ein besseres pathophysiologisches Verständnis stellt die Basis für die Entwicklung kausaler antipruriginöser Therapien dar. Verschiedene Mediatoren wurden in der Vergangenheit als auslösende Substanzen bereits in der Literatur diskutiert, wobei unsere Arbeitsgruppe die Autotaxin (ATX)-Lysophosphatidsäure (LPA)-Achse als potentielle therapeutische Zielstruktur identifizieren konnte. Im Rahmen dieses Antrags konnten wir wichtige weitere pathophysiologische Aspekte aufzeigen. Als möglicher zellulärer Ursprung zirkulierender ATX-Spiegel im Menschen konnten wir enterochromaffine Zellen des Dünndarms identifizieren. Im Gegensatz dazu, fand sich diese Expression nicht in EC-Zellen des murinen Dünndarms. Dies könnte eine relevante Ursache für die deutlich niedrigeren zirkulierenden ATX-Spiegel in murinen intra- wie extrahepatischen Cholestasemodellen im Vergleich zur humanen Situation darstellen. Dass der enterohepatische Kreislauf dabei eine relevante Rolle spielt, zeigt sich unter anderem darin, dass eine vollständige Unterbrechung dieses Kreislaufs mittels Gallengangsligatur nur zu einem kleinen und ganz initialen ATX-Anstieg führt. Obwohl die 0,1%ige Cholat-Diät im ATP8B1 zu einer prominenten Cholestase und dauerhaften ATX- Anstieg führt, zeigte sich – wie auch nach Gallengangsligatur – kein gesteigertes Kratzverhalten dieser Tiere. Auch die AAV-mediierte Überexpression mit noch höheren zirkulierenden ATX-Spiegeln induzierte kein Kratzverhalten. Mögliche Ursachen könnten i) nicht ausreichend hohe dermale ATX- und LPA-Spiegel im Mausmodell darstellen, also in der direkten Nachbarschaft zu den sensorischen Nervenendigungen, ii) eine fehlende zusätzlich benötigte Komponente, die nur in Primaten oder dem Menschen vorkommt, wie z.B. bestimmte hydrophobe Gallensäuren oder im murinen Modell fehlende Rezeptorexpression oder iii) genetische Ursachen. In zukünftigen Projekten soll daher ATX hinter einem CK14 Promotor in dermalen Keratinozyten überexprimiert werden, um eine hohe lokale Freisetzung zu erreichen. Als Speziesunterschied zwischen Maus und Mensch konnten wir und andere Arbeitsgruppen einen neuen G Protein-gekoppelten Rezeptor für Gallensäuren identifizieren, MRGX4 (mas gene related G protein-coupled receptor X4), der in sensorischen humanen Nervenfasern exprimiert wird und für den kein murines Korrelat besteht (Wolf et al., Hepatology 2019; 70: S1: 769A). Daneben konnten wir zeigen, dass LPA zumindest in der Maus praktisch nicht direkt die sensorischen Nervenfasern aktiviert, sondern vornehmlich die den Nerv umgebenden Satelliten Gliazellen. In wie weit sich diese murine Aktivierung von der Aktivierung primärer humaner Nervenfasern unterscheidet, wird in aktuellen Experimenten untersucht. Daneben soll die LPA-Rezeptorexpression zwischen beiden Spezies analysiert werden. Wir konnten ferner zeigen, dass die ATX-Spiegel bei Patienten mit fortgeschrittener Leberschädigung deutlich höher sind als bei Patienten mit milder Leberschädigung bzw. ohne Zirrhose. Daher untersuchten wir, ob eine verminderte hepatische Clearance für die erhöhten ATX-Spiegel verantwortlich seien könnte. In cholestatischen ATP8B1 Mäusen zeigte sich allerdings keine reduzierte Clearance intravenös applizierten rekombinanten ATX. Auch in der humanen Situation konnten wir zeigen, dass die Anlage einer nasobiliären Sonde oder Durchführung einer Albumindialyse die zirkulierenden ATX-Spiegel innerhalb von 24-48 h um bis zu 60% reduzierte, ohne dass ATX im Albumindialysat bzw. der Galle nachweisbar war. Somit gehen wir von einem noch zu identifizierenden, im enterohepatischen Kreislauf zirkulierenden Faktor aus, der die ATX-Expression in cholestatischen Patienten induziert. In Frauen mit intrahepatischer Schwangerschaftscholestase konnten wir die höchsten ATX- Spiegel aufzeigen. Dabei waren die deutlich erhöhte ATX-Spiegel spezifisch für die intrahepatische Schwangerschaftscholestase und könnten als diagnostischer Marker verwendet werden. Die Plazenta wurde als mögliche Quelle der erhöhten zirkulierenden ATX-Spiegel in einer unkomplizierten Schwangerschaft vorgeschlagen. Wir konnten dabei keine Unterschiede in der plazentären ATX-Expression auf mRNA- und Proteinebene zwischen schwangeren Kontrollen, Präeklampsie, HELLP-Syndrom und intrahepatischer Schwangerschaft aufzeigen. Auch zeigte sich kein Unterschied in der plazentaren ATX- Expression zwischen UDCA-behandelten und unbehandelten Patientinnen mit intrahepatischer Schwangerschaftscholestase. Somit stellt die ATX-LPA-Achse unverändert eine spannende und relevante Signalkaskade bei cholestatischem Pruritus dar. Als finaler Beweis eines kausalen Zusammenhangs werden allerdings noch klinische Studien in cholestatischen Patienten mit Pruritus benötigt, in denen die aktuell in klinischer Entwicklung befindlichen ATX-Inhibitoren und LPA-Rezeptor-Blocker einen anti-pruriginösen Effekt aufzeigen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Autotaxin activity has a high accuracy to diagnose intrahepatic cholestasis of pregnancy. J Hepatol. 2015;62(4):897-904
Kremer AE, Bolier R, Dixon PH, Geenes V, Chambers J, Tolenaars D, Ris-Stalpers C, Kaess BM, Rust C, van der Post JA, Williamson C, Beuers U, Oude Elferink RP
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jhep.2014.10.041) - Enteroendocrine cells are a potential source of serum autotaxin in men. Biochim Biophys Acta. 2016 Apr;1862(4):696-704
Bolier R, Tolenaars D, Kremer AE, Saris J, Parés A, Verheij J, Bosma PJ, Beuers U, Oude Elferink RP
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2016.01.012) - Serum Autotaxin Activity Correlates with Pruritus in Pediatric Cholestatic Disorders. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2016 Apr;62(4):530-5
Kremer AE, Gonzales E, Schaap FG, Elferink RP, Jacquemin E, Beuers U
(Siehe online unter https://doi.org/10.1097/MPG.0000000000001044) - Serum Autotaxin is a Marker of the Severity of Liver Injury and Overall Survival in Patients with Cholestatic Liver Diseases. Sci Rep. 2016 Aug 10;6:30847
Wunsch E, Krawczyk M, Milkiewicz M, Trottier J, Barbier O, Neurath MF, Lammert F, Kremer AE, Milkiewicz P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/srep30847) - Antipruritic effect of bezafibrate and serum autotaxin measures in patients with primary biliary cholangitis. Gut. 2019 Oct;68(10):1902-1903
Kremer AE, Le Cleac'h A, Lemoinne S, Wolf K, De Chaisemartin L, Chollet-Martin S, Humbert L, Rainteau D, Poupon R, Rousseau A, Chazouillères O, Corpechot C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1136/gutjnl-2018-317426) - Autotaxin activity predicts transplant-free survival in primary sclerosing cholangitis. Sci Rep. 2019 Jun 11;9(1):8450
Dhillon AK, Kremer AE, Kummen M, Boberg KM, Elferink RPO, Karlsen TH, Beuers U, Vesterhus M, Hov JR
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41598-019-44762-7) - Lysophosphatidic acid activates satellite glia cells and Schwann cells. Glia. 2019 May;67(5):999-1012
Robering JW, Gebhardt L, Wolf K, Kühn H, Kremer AE, Fischer MJM
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/glia.23585)
