Expression, function and regulation of methylthioadenosine phosphorylase in the pathogenesis of chronic liver disease

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	31 October 2013
Referee:	Prof. Dr. Claus Hellerbrand
Date of exam:	9 October 2013
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Innere Medizin I
Keywords:	Methylthioadenosine phosphorylase (MTAP), hepatic stellate cells, liver fibrosis
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 570 Life sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	28956

Abstract (English)

Objective: To study expression and function of methylthioadenosine phosphorylase (MTAP), the rate-limiting enzyme in the methionine and adenine salvage pathway, in chronic liver disease. Design: MTAP expression was analyzed by qRT-PCR, Western blot and immunohistochemical analysis. Levels of MTA were determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Results: MTAP was downregulated in ...

Abstract (English)

Objective: To study expression and function of methylthioadenosine phosphorylase (MTAP), the rate-limiting enzyme in the methionine and adenine salvage pathway, in chronic liver disease.
Design: MTAP expression was analyzed by qRT-PCR, Western blot and immunohistochemical analysis. Levels of MTA were determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry.
Results: MTAP was downregulated in hepatocytes in murine fibrosis models and in patients with chronic liver disease, leading to a concomitant increase in MTA levels. In contrast, activated hepatic stellate cells (HSCs) showed strong MTAP expression in cirrhotic livers. However, also MTA levels in activated HSCs were significantly higher than in hepatocytes, and there was a significant correlation between MTA levels and collagen expression in diseased human liver tissue indicating that activated HSCs significantly contribute to elevated MTA in diseased livers. MTAP suppression by siRNA resulted in increased MTA levels, NFκB activation and apoptosis resistance, while overexpression of MTAP caused the opposite effects in HSCs. The anti-apoptotic effect of low MTAP expression and high MTA levels, respectively, was mediated by induced expression of survivin, while inhibition of survivin abolished the anti-apoptotic effect of MTA on HSCs. Treatment with a DNA demethylating agent induced MTAP and reduced survivin expression, while oxidative stress reduced MTAP levels but enhanced survivin expression in HSCs.
Conclusion: MTAP mediated regulation of MTA links polyamine metabolism with NFκB activation and apoptosis in HSCs. MTAP and MTAP modulating mechanisms appear as promising prognostic markers and therapeutic targets for hepatic fibrosis.

Translation of the abstract (German)

Das Ziel dieser Arbeit war es, die Expression und Funktion der Methylthioadenosinphosphorylase (MTAP) in chronischen Lebererkrankungen zu analysieren. Es zeigte sich, dass die MTAP mRNA und Proteinexpression in Hepatozyten im murinen Fibrosemodell sowie in Zirrhosepatienten vermindert vorliegt, während das Substrat 5'-Deoxy-5'-(Methylthio)adenosin (MTA) akkumuliert. Im Gegensatz dazu zeigen ...

Translation of the abstract (German)

Das Ziel dieser Arbeit war es, die Expression und Funktion der Methylthioadenosinphosphorylase (MTAP) in chronischen Lebererkrankungen zu analysieren.
Es zeigte sich, dass die MTAP mRNA und Proteinexpression in Hepatozyten im murinen Fibrosemodell sowie in Zirrhosepatienten vermindert vorliegt, während das Substrat 5'-Deoxy-5'-(Methylthio)adenosin (MTA) akkumuliert. Im Gegensatz dazu zeigen aktivierte hepatische Sternzellen (HSZ) starke MTAP Expression in zirrhotischen Lebern. Darüber hinaus konnte in den aktivierten HSZ im Vergleich zu Hepatozyten auch eine erhöhte Menge an intrazellulärem MTA nachgewiesen werden. Des weiteren ergab sich eine Korrelation der Collagen I Expression und der hepatischen MTA Spiegel in humanen Lebern von Patienten, die an einer nichtalkoholischen Steatohepatitis (NASH) litten, was darauf hinweist, dass die HSZ einen entscheidenden Beitrag zu den erhöhten MTA Spiegeln in den chronisch erkrankten Lebern leisten. Die Suppression von MTAP mittels siRNA in HSZ führte zu einer intrazellulären Akkumulation von MTA sowie einer Induktion von NFκB und erhöhter Apoptoseresistenz, während die Überexpression zu gegenteiligen Ergebnissen führte. Die anti-apoptotischen Effekte einer niedrigen MTAP Expression und demzufolge erhöhten MTA Spiegeln korrelierten mit der Expression von Survivin. Der anti-apoptotische Effekt wurde durch Inhibition von Survivin wieder aufgehoben. Behandlung mit einem demethylierenden Agens führte zu einer Induktion der MTAP und zu einer Reduktion der Survivin Expression, während, auf der anderen Seite die Stimulation mit reaktiven Sauerstoff Spezies (ROS) die Expression von MTAP verminderte und Survivin induzierte.
Zusammenfassend kann man sagen, dass die durch MTAP vermittelte Regulation von MTA den Polyaminstoffechsel mit der Apoptose von HSZ in Zusammenhang bringt. MTAP selbst sowie Mechanismen, die MTAP modulieren, erscheinen als vielversprechende prognostische Marker und therapeutische Angriffspunkte für die Behandlung von hepatischer Fibrose

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