Untersuchungen zu molekularen Mechanismen der hepatozellulären Cholestase und zur Induktion der Hämoxygenase-1 als therapeutische Strategie bei experimenteller kalter Ischämie und Reperfusion der Rattenleber

Abstract

Nach Lebertransplantationen kommt es bei einem Viertel der Patienten zu einer anhaltenden Cholestase, die mit einer erhöhten Mortalität einhergeht. Molekulare Mechanismen der Cholestase nach kalter Ischämie und Reperfusion sind weitgehend unbekannt und therapeutische Strategien bisher nicht etabliert. Zukünftige therapeutische Maßnahmen zur Verminderung der Cholestase nach Ischämie und Reperfusion sollten die Wiederherstellung der Lokalisation und Expression der hepatobiliären Transporter erzielen und dadurch die biliäre Ausscheidung von cholephilen Substanzen verbessern. In der vorliegenden Arbeit wurden daher die zonale Expression und die Proteinexpression von Mrp2, Bsep, Ntcp und drei Isoformen der Oatp-Familie nach kalter Ischämie und Reperfusion, sowie nach Induktion der Hämoxygenase-1 untersucht. Die kanalikulären Transporter Mrp2 und Bsep zeigten nach kalter Ischämie und Reperfusion eine signifikante Herabregulation in perivenösen Hepatozyten. Die Induktion der Hämoxygenase-1 durch Hämoglobin Glutamer-200 verbesserte die Transporterexpression von Mrp2 und Bsep vor allem in den perivenösen Hepatozyten. Die Transporterexpression von Ntcp wurde nach kalter Ischämie und Reperfusion signifikant in Hepatozyten der Zone 3 reduziert. Die Induktion der Hämoxygenase-1 hatte jedoch keinen Effekt auf die Expression von Ntcp. Die zonale Transporterexpression von Oatp1a1, Oatp1a4 und Oatp1b2 in den periportalen Hepatozyten war sowohl nach Ischämie und Reperfusion als auch durch die Induktion der Hämoxygenase-1 im Vergleich zu den Kontrollen unverändert. Die Induktion der HO-1 durch HbG-200 erfolgte vornehmlich in Hepatozyten der Zone 3. Zusammenfassend kann die Herabregulation von Mrp2 und Bsep in perivenösen Hepatozyten durch die Induktion der Hämoxygenase-1 deutlich gehemmt werden. Vermutlich moduliert die HO-1 hepatozelluläre Signalwege, die eine Endozytose von kanalikulären Transporten bewirken. Somit könnte die HO-1 ein Zielmolekül für zukünftige Therapien zur Reduktion des cholestatischen Leberschadens nach Lebertransplantation sein. Following liver transplantation, 25% of patients develop persistant cholestasis, which is assoziated with a significant mortality. Molecular mechanism of cholestasis following cold ischemia and reperfusion are largely unknown and therapeutic strategies are not established. Future therapeutic measures to alleviate cholestasis following ischemia and reperfusion shall aim at reconstitute localization and expression of hepatobiliary transporters and shall improve biliary secretion of cholephilic substances. In the present work zonal expression and protein expression of Mrp2, Bsep, Ntcp and three isoforms of the Oatp family was investigated following cold ischemia and reperfusion and well as after induction of heme oxygenase-1. Canalicular transporters Mrp2 and Bsep showed significant down-regulation in perivenous hepatocytes following cold ischemia and reperfusion. Induction of HO-1 by hemoglobin glutamer-200 improved Mrp2 and Bsep expression, predominantly in perivenous hepatocytes. Expression of Ntcp was significant reduced in perivenous hepatocytes following cold ischemia and reperfusion. Induction of HO-1 had no effect on the expression of Ntcp. Zonal expression of Oatp1a1, Oatp 1a4, Oatp 1b2 following ischemia reperfusion and following HO-1 induction was unchanged. Induction of HO-1 due to HbG-200 predominantly occured in zone 3 hepatocytes. In summary, down-regulation of Mrp2 and Bsep in perivenous hepatocytes following ischemia and reperfusion can be largely inhibited by inducing HO-1. It is suggested that HO-1 modulates hepatocellular signaling pathways that may interfere with endocytosis of canalicular transporters. Thus, HO-1 could be a target molecule for future therapeutic strategies to reduce the extent of cholestatic liver injury following liver transplantation.