Analyse der geschlechtsspezifischen Dysregulation des hepatischen Stoffwechsels bei Schistosoma mansoni-Infektion

Abstract

Schistosomiasis betrifft über 250 Millionen Menschen und ist damit eine der häufigsten parasitären Infektionskrankheiten weltweit. Die intestinale Form, die u.a. von S. mansoni ausgelöst wird, führt nicht selten zu einer chronischen Erkrankung mit zunehmender fokaler Leberfibrose und portaler Hypertension, welche vor allem durch die Schistosomen-Eier initiiert wird. Derzeit ist kein Medikament verfügbar, das effektiv gegen diese Eier wirkt. Durch Aufklärung mechanistischer Zusammenhänge könnten neue Ansätze für Chemotherapeutika im Sinne einer zielgerichteten und personalisierten Medizin identifiziert werden. Diese Dissertationsarbeit fokussiert sich dabei auf geschlechtsspezifische Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Beeinflussung des Leberstoffwechsels, des oxidativen Stresses und der Autophagie durch S. mansoni. Im Rahmen von Vorarbeiten zu den hier vorgestellten Studien (Buß, 2021; Hehr, 2021; von Bülow et al., 2023) wurden in weiblichen Hamsterlebern Schlüsselenzyme des Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsels, sowie Marker des oxidativen Stresses untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher zunächst die betreffenden Schlüsselenzyme mittels Western Blot Analyse in männlichen mit S. mansoni infizierten Hamstern untersucht. Als Kontrollen dienten nicht-infizierte Hamster und Hamster, die nur mit Zerkarien eines Geschlechts (ohne Eiproduktion) infiziert wurden. Die Auswirkungen der Infektion auf die Regulation des Leberstoff-wechsels in männlichen Wirten wurde mit den vorbekannten Werten bei weiblichem Wirt verglichen. In Hamstern beider Geschlechter sowie in HepG2 Zellen die mit löslichen Ei-Antigenen von S. mansoni (SEA) versetzt waren, wurden zudem Marker der Autophagie untersucht. Als Marker für oxidativen Stress wurde Malondialdehyd (MDA) mittels eines quantitativen Assays in männlichen Hamsterlebern und den mit SEA und dem Autophagieinhibitor Chloroquin stimulierten HepG2-Zellen bestimmt. Die Regulation der Schlüsselenzyme des Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsels im Lebergewebe zeigte keine Unterschiede zwischen den männlichen und weiblichen mit S. mansoni infizierten Hamstern. In der Expression der Autophagie-Marker Beclin und ATG5 zeigten sich geschlechtsspezifische Unterschiede. Nach Infektion wiesen weibliche Tiere in der Leber eine Erhöhung von Beclin auf und der ATG5 Gehalt blieb stabil, wohingegen Beclin in männlichen Tieren unverändert blieb und ATG5 im Lebergewebe nach Infektion absank. In männlichen Tieren zeigte sich auch keine Erhöhung der MDA-Konzentration nach Infektion. In Zellkulturversuchen wiesen männliche HepG2-Zellen erhöhte Autophagiemarker auf. Nach SEA-Stimulation fand sich auch hier keine erhöhte MDA-Konzentration. Die Inhibition der Autophagie in HepG2 Zellen mittels Chloroquins führte allerdings in HepG2 Zellen zu einer Verminderung des durch SEA tendenziell erhöhten MDA-Spiegels. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen darauf schließen, dass die S. mansoni-Infektion zu einer wirtsgeschlechtsunabhängigen Umprogrammierung des hepatischen Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsels führt. Die metabolischen Veränderungen scheinen nur in weiblichen Hamstern oxidativen Stress auszulösen, was auch mit einer Steigerung der Autophagiemarker vornehmlich in den weiblichen Tieren einhergeht. Weiterhin werfen die Ergebnisse dieser Arbeit ein neues Licht auf das Zusammenspiel von oxidativem Stress und Autophagie bzw. deren Hemmung durch Chloroquin. Die weitere Aufklärung der molekularbiologischen Zusammenhänge tragen zum weiteren Krankheitsverständnis bei und könnten in der Zukunft der Findung neuer therapeutischer Angriffsziele dienen.