Phenylbutyrat induziert Lipocalin 2 in einem Maus-Modell für chronische Hepatitis B - Schneider, Franziska; Justus Liebig University Giessen (My University, 2019)
Weltweit leiden circa 240 Millionen Menschen an chronischer Hepatitis B. An den Fol-gen der Krankheit, wozu Leberzirrhose und das hepatozelluläre Karzinom (HCC) gehö-ren, sterben jährlich über 686 000 Menschen. Neben der Prävention durch die Schutzimp-fung ist es daher besonders wichtig, den Fokus auf Therapiemöglichkeiten zur Verhinde-rung dieser Folgekrankheiten zu legen.Für die Leberpathologie der chronischen Hepatitis B wird vor allem das zelluläre Immun-system verantwortlich gemacht. Es wird zudem vermutet, dass das Hepatitis B Virus (HBV) direkte zytopathische Effekte hat, die auf der Akkumulation der HBV Oberflä-chenproteine im endoplasmatischen Retikulum (ER) der Hepatozyten beruhen.Diese Akkumulationen führen in Mäusen, die transgen für das HBV Oberflächenprotein HBsAg sind, zu ER Stress. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob der ER Stress mithilfe des synthetischen Chaperons 4-Phenylbutyrat (4-PBA) im Maus-Modell vermindert werden kann. 4-PBA könnte bei chronisch infizierten HBV Trägern eine Möglichkeit darstellen, die Entwicklung typischer Folgeschäden aufzuhalten. Dazu wurde ein HBs-transgenes Maus-Modell auf genetischem BALB/c Hintergrund etabliert und für eine Woche und acht Wochen mit 4-PBA behandelt. Leber und Seren der Mäuse wurden konserviert und mittels Microarray, qRT-PCR, Western Blot und Immunhisto-chemie untersucht.Im HBs-transgenen Maus-Modell wurde der ER Stress mit 4-PBA entgegen der initialen Hypothese nicht vermindert. Der Wirkstoff verursachte vielmehr eine Akut-Phase-Ant-wort im Lebergewebe. Unter den hochregulierten Akut-Phase-Proteinen imponierte vor allem eine signifikante Hochregulation des Lipocalin 2 (Lcn2) in männlichen Mäusen. Somit wurde im Rahmen dieses Projektes zunächst Lcn2 als prominentes Akut-Phase-Protein in männlichen Mäusen unter Einfluss der HBV Oberflächenproteine identifiziert. Der Transkriptionsfaktor Stat3 war maßgeblich an der Genregulation von Lcn2 beteiligt. Außerdem kam es unter PBA Behandlung zur signifikanten Hochregulation von Genen der Interferon-Antwort. Korrelationen in der Proteinexpression von Stat3, Lcn2 und dem Interferon-stimulated gene 15 (Isg15) suggerieren, dass Stat3 gemeinsamer Transkripti-onsfaktor von Genen der APR sowie der Interferon-Antwort ist. Durch die Gabe von 4-PBA kam es zudem zu einer teils signifikant gesteigerten Genexpression proinflammato-rischer Zytokine, die vermutlich durch Lcn2 induziert wurde und Ausdruck eines Hilfe-signals der Hepatozyten sein könnte.Die erhöhten Lcn2-Level weisen auf Leberzellschäden im HBs-transgenen Maus-Modell unter PBA-Behandlung hin. Da Lcn2 sensitiv auf Schäden im männlichen Geschlecht reagiert, könnte Lcn2 als potentieller Biomarker bei Leberpathologien in Frage kommen. Darüber hinaus haben wir erstmals einen Zusammenhang zwischen dem HBV-Oberflä-chenprotein HBsAg und erhöhten Lcn2-Leveln beschrieben. Dieser Zusammenhang muss noch weiter analysiert werden um mögliche Anwendungen in Diagnostik und The-rapie der chronischen Hepatitis B zu eruieren.

About 240 million people worldwide suffer from chronic hepatitis B. Nearly 686 000 people die every year in consequence of this chronic infection, for example because of liver cirrhosis or hepatocellular carcinoma (HCC). Therefore, not only the hepatitis B vaccination but also the prevention of severe liver pathologies caused by infection is im-portant. Liver pathology in chronic hepatitis B is mainly caused by the cellular immune response. However, direct cytopathic effects of the hepatitis B virus are also supposed to take part in liver pathology. Accumulations of hepatitis B surface antigens in the endo-plasmic reticulum (ER) of hepatocytes are a reason for ER stress resulting in impaired liver homeostasis.In a HBs-transgenic mouse model of chronic hepatitis B Hepatitis B surface proteins (HBsAg) aggregate within the ER of hepatocytes leading to ER stress. The aim of this project was to attenuate ER stress by treating these mice with the synthetic chaperon 4-Phenylbutyricacid (4-PBA) in order to present a novel possibility to treat liver pathologies in chronic hepatitis B. Therefore a HBs-transgenic mouse model on genetic BALB/c background was created and treated with 4-PBA for one week or eight weeks. Liver and serum samples were stored and analysed via microarray, qRT-PCR, western blot and im-munohistochemistry.4-PBA is not able to reduce ER stress in HBs-transgenic mice. Instead, 4-PBA induces an acute phase response in the liver accompanied by a significant upregulation of Lipocalin 2 (Lcn2) in male mice. Here we emphasize Lcn2 as an important acute phase protein in mice. Lcn2 upregulation is probably promoted by the transcription factor Stat3. Besides 4-PBA treatment induces a significant upregulation of interferon response genes. Correlations between the protein expression pattern of Stat3, Lcn2 and Interferon-stimu-lated gene 15 (Isg15) suggest Stat3 being a common transcription factor for both, the acute phase and the interferone response. Furthermore an upregulated gene expression of proinflammatory cytokines was observed and is presumably induced by Lcn2 revealing its properties as help-me signal for cellular homeostasis.Upregulated Lcn2-levels indicate liver damage in HBs-transgenic mice and in PBA-treated HBs-transgenic mice. Since Lcn2 is so sensitively upregulated by liver damage in males, it may play a role as a biomarker for liver pathologies.Moreover, we show for the first time that upregulated Lcn2-levels are associated with the hepatitis B surface antigen. From now on these outcomes can be studied extensively and they may reveal new insights into diagnostic and therapy of chronic hepatitis B.
Keywords: ddc:610