Untersuchungen zur zonalen Verteilung der Transporter für Gallensalze und organische Anionen bei experimenteller Cholestase in der Rattenleber

Abstract

Die inverse Regulation des Multidrug Resistance Protein 2 (Mrp2) und 3 (Mrp3)stellt einen wichtigen Mechanismus zur Reduktion des cholestatischenLeberschadens dar. In der vorliegenden Arbeit wurde die zonale Expression derGallensalztransportpumpe (Bsep), des "Natrium-Taurocholat-Cotransporting-Polypeptid" (Ntcp) und 3 Isoformen der Familie organischer Anionentransporter(Oatp1a1, Oatp1a4 und Oatp1b2) bei obstruktiver Cholestase und nach LPSGabein der Rattenleber untersucht. In der normalen Rattenleber waren Bsep,Ntcp und Oatp1a1 zonal homogen verteilt. Die Expression von Oatp1a4 undOatp1b2 waren in Hepatozyten der Zone 3 stark exprimiert. Die Expressionnahm zur Zone 1 hin kontinuierlich ab. Glutaminsynthetase-positiveHepatozyten wiesen eine deutlich geringere Expression von Oatp1a4 auf alsdie umliegenden Hepatozyten der Zone 3. Bei obstruktiver Cholestase kam eszu einer signifikanten Herabregulation von Bsep und Ntcp in periportalenHepatozyten, während die Expression in perivenösen Hepatozyten unverändertblieb. Periportale Hepatozyten zeigten zunehmend Bsep- und Ntcp-positiveintrazelluläre Vesikel. Oatp1a4 wurde in Glutaminsynthetase-positivenperizentralen und in periportalen Hepatozyten induziert. Oatp1b2 wurdeebenfalls in periportalen Hepatozyten induziert. Nach Hemmung von TNF-α undIL-1ß war die periportale Herabregulation von Bsep reversibel. Die Rekrutierungvon neutrophilen Granulozyten und Expression von IL-1ß war periportal deutlichstärker ausgeprägt als perizentral. Die übrigen untersuchten Transporterwurden in ihrer Expression und Zonierung nach Hemmung von TNF-α und IL-1ß nicht beeinflusst. Nach Gabe von LPS trat keine signifikante Zonierung deruntersuchten Transporter auf. Die zonale Herabregulation von Bsep beiobstruktiver Cholestase wird somit durch eine portale Entzündung ausgelöstund durch TNF-α und IL-1ß vermittelt. Die periportale Induktion von Oatp1a4und Oatp1b2, sowie die periportale Herabregulation von Ntcp könnten eineRolle bei dem vermehrten basolateralen Export und der vermindertenAufnahme von cholephilen Substanzen in Hepatozyten mit deutlicherHerabregulation von Bsep und Mrp2 spielen. Inverse acinar regulation of multidrug resistance protein 2 (Mrp2) and 3 (Mrp3)represents an important adaptive response to reduce hepatocellular cholestaticinjury. This study investigated zonal expression of bile salt export pump (Bsep),natrium cotransporting polypeptid (Ntcp), organic anion transporting polypeptid1a1 (Oatp1a1), organic anion transporting polypeptid 1a4 (oatp1a4) and organicanion transporting polypeptid 1b2 (Oatp1b2) in rat liver following bile ductligation (BDL) and LPS treatment.In normal rat liver Bsep, Ntcp, Oatp1a1 were homogeneously zonated, whereasOatp1a4 and Oatp1b2 expression gradually decreased from zone 3 to 1.Glutamine synthetase-positive pericentral hepatocytes had a marker lowerOatp1a4 peak immunofluorescence than the remaining zone 3 hepatocytes. Incholestatic rat liver Bsep and Ntcp peak immunofluorescence in periportalhepatocytes significantly decreased, whereas peak immunofluorescence inpericentral hepatocytes was not significantly altered. Periportal hepatocytesfurther showed a fuzzy Bsep and Ntcp membrane staining and increasing BsepandNtcp-positive vesicles. Oatp1a4 was induced in periportal hepatocytes andin glutamine synthetase-positive pericentral hepatocytes. Likewise Oatp1b2 wasinduced in periportal hepatocytes. Inactivation of IL-1ß and TNF-α largelyinhibited periportal down-regulation of Bsep. Recruiting of neutrophilegranulocytes and expression of IL-1ß were more pronounced in periportalhepatocytes regulation and zonation. The other investigated transporters werenot influenced by inactivation of TNF-α or IL-1ß. No significant transporterzonation was seen following LPS treatment. Zonal down-regulation of Bsep inobstructive cholestasis thus is triggered by portal inflammation and mediated byTNF-α and IL-1ß.Induction of periportal Oatp1a4 and Oatp1b2 as well as periportal downregulationof Ntcp may play a role in compensatory basolateral export anddecreased uptake of cholephilic substances in hepatocytes with profound downregulationof Bsep and Mrp2. The mechanism described could contribute toreduce liver injury in obstructive cholestasis.