| License: Creative Commons Attribution 4.0 (5MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-364755
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.36475
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 12 December 2018 |
| Referee: | Prof. Dr. Christa Büchler |
| Date of exam: | 12 December 2017 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Innere Medizin I |
| Keywords: | Syntrohine, SNTA, SNTB2, nicht-alkoholische Steatohepatitis, NASH, nicht-alkoholische Fettlebererkrankung, NAFLD |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 500 Natural sciences & mathematics 500 Science > 570 Life sciences |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 36475 |
Abstract (German)
In dieser Arbeit wurde die Rolle von α-Syntrophin (SNTA) und β2-Syntrophin (SNTB2) in der nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH) untersucht. Die NASH ist die progrediente Ausprägung der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD), welche die häufigste Ursache für Lebererkrankungen darstellt. Sie entwickelt sich in der verfetteten Leber und kann zur Leberzirrhose und / oder einem ...
Abstract (German)
In dieser Arbeit wurde die Rolle von α-Syntrophin (SNTA) und β2-Syntrophin (SNTB2) in der nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH) untersucht. Die NASH ist die progrediente Ausprägung der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD), welche die häufigste Ursache für Lebererkrankungen darstellt. Sie entwickelt sich in der verfetteten Leber und kann zur Leberzirrhose und / oder einem hepatozellulären Karzinom (HCC) führen.
Die Syntrophine sind bislang hauptsächlich im Muskel untersucht, da sie Bestandteil des Dystrophin-Glykoprotein-Komplexes sind. Vorarbeiten zeigen, dass die Syntrophine verschiedene Proteine mit einer Rolle im Fettstoffwechsel, wie ABCA1 (ATP-binding cassette transporter A1), Caveolin-1 oder SCD1 (stearoyl-CoA desaturase 1) beeinflussen. ABCA1 ist ein essentielles Protein im reversen Cholesterintransport und wird über die Bindung zu SNTA stabilisiert [135, 136]. Caveolin-1 ist Bestandteil der sogenannten Caveolae, die für die Signaltransduktion verschiedenster Proteine von Bedeutung sind [150]. In SNTB2 -/- Mäusen ist Caveolin-1 in der Leber erhöht exprimiert (Promotion Dr. Sabrina Krautbauer). SCD1 führt eine Doppelbindung in gesättigte Fettsäuren ein und ist somit für die Synthese einfach ungesättigter Fettsäuren wichtig [250]. In der Leber von SNTA -/- Mäusen liegt die Expression von SCD1 erhöht vor (Promotion Dr. Kristina Eisinger).
Zur Analyse der Rolle der Syntrophine wurde die Expression von SNTA sowohl in der Leber von NAFLD-Patienten als auch in murinen NAFLD-Modellen untersucht.
Human zeigte sich dabei eine erniedrigte SNTA-mRNA-Expression bei NAFLD-Patienten mit einer fortgeschrittenen NASH. Bestätigt wurde dies aufgrund einer negativen Korrelation des SNTA-Levels mit dem Steatosegrad, dem Entzündungsgrad, dem Fibrosegrad und somit auch mit dem aus diesen Parametern resultierenden NASH-Score. Auch nach Ausschluss der Typ-2-Diabetes-Patienten aus der Kohorte waren diese Korrelationen signifikant. Dabei stellt Typ-2-Diabetes einen Risikofaktor und dadurch eine häufige Komorbidität in der NAFLD dar. Zusätzlich lag in der untersuchten NAFLD-Kohorte eine positive Korrelation von SNTA mit SR-BI (scavenger receptor-BI), ein wichtiger Akteur im reversen Cholesterintransport, vor. Im HCC wies die SNTA-Protein-Expression dagegen keine Assoziation zu der Erkrankung auf.
Zur Untersuchung der Rolle der Syntrophine in der murinen NASH wurden zwei verschiedene, häufig für präklinische Studien eingesetzte NASH-Diätmodelle, angewandt. Die Methionin- und Cholin-defiziente (MCD)-Diät und die atherogene Paigendiät. Dabei zeigte sich, dass der Knockout von SNTA die Mäuse vor einer MCD-Diät-induzierten NASH schützt. Es entwickelte sich zwar eine Steatose, es konnten aber im Gegensatz zu den Wildtyp-Tieren keine für die NASH typischen Ausprägungen festgestellt werden. Die Expression verschiedener Entzündungsmarker, wie auch von Malondialdehyd, einem Marker für oxidativen Stress, war in der Leber der SNTA -/- Tiere auf MCD-Diät nicht erhöht. Auch die Fettsäuresynthese, welche bei der MCD NASH vermindert wird, wurde bei den Knockout-Tieren weniger stark supprimiert. Vor dem Gewichtsverlust, welcher durch die MCD-Diät induziert wird, konnte die SNTA-Defizienz die Mäuse ebenfalls schützen. Diese protektiven Effekte des SNTA-Knockouts in der MCD-Diät-induzierten NASH konnten in der atherogenen Paigendiät nicht nachgewiesen werden. Hier war lediglich der oxidative Stress bei den SNTA-defizienten-Mäusen in der Paigendiät-induzierten NASH nicht erhöht. Die Entstehung der Steatose, der Entzündung sowie auch der Fibrose in der Leber konnte durch den Knockout nicht verhindert werden.
Die Defizienz der verwandten Syntrophin Isoform SNTB2 zeigte keine protektiven Effekte in der NASH. SNTB2 -/- Mäuse auf MCD-Diät entwickeln, wie auch die Kontroll-Wildtyp-Tiere, eine NASH, welche mit Steatose, Entzündung und Fibrose einhergeht. Dies zeigt, dass die verschiedenen Syntrophin Isoformen in der Leber und womöglich auch in der Pathogenese der NASH unterschiedliche Aufgaben erfüllen.
Um die Lebersteatose als ein Spektrum der NAFLD zu untersuchen, wurden SNTA -/- Mäuse und die entsprechenden Wildtyp-Kontrollen auf eine Hochfettdiät gesetzt. Dabei wurde die Insulinsensitivität, welche in der Entwicklung der NAFLD eine große Rolle spielt, analysiert. Es stellte sich heraus, dass die SNTA-Defizienz die Mäuse vor einer Hochfettdiät-induzierten Insulinresistenz in der Leber und im subkutanen Fett schützt.
Zusätzlich wurden in dieser Arbeit verschiedene, bei einer SNTA-Defizienz differenziell exprimierte Gene, in der NAFLD untersucht. TUBA8 (tubulin alpha 8) wurde dabei als Bestandteil des Zytoskeletts näher analysiert. Da SNTA an Aktin bindet und ebenfalls das Zytoskelett beeinflusst wurde ein Zusammenhang zwischen diesen beiden Proteinen vermutet. Dabei stellte sich heraus, dass TUBA8 vor allem in hepatischen Sternzellen wie auch in transformierten Hepatozyten exprimiert ist. Eine in der Literatur beschriebene erhöhte Expression von TUBA8 im murinen HCC konnte in humanen Geweben bestätigt werden. Durch die SNTA-Defizienz konnte sowohl in vivo, als auch in vitro eine erhöhte TUBA8-Protein-Expression detektiert werden. Zusätzlich wurden erste Hinweise auf eine Interaktion von TUBA8 und SNTA erzielt. Da Syntrophine als Adapterproteine ihre Funktion über die Lokalisation und Stabilisierung verschiedener Interaktionspartner ausüben, könnte der SNTA-TUBA8-Komplex für die Pathogenese der NASH eine Rolle spielen.
Translation of the abstract (English)
The role of α-Syntrophin (SNTA) und β2-Syntrophin (SNTB2) in non-alcoholic steatohepatitis (NASH) which is the progressive form of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) was investigated in this thesis. NAFLD is a major cause of liver diseases and may develop to liver cirrhosis and / or hepatocellular carcinoma (HCC). Syntrophins are part of the dystrophin-glycoprotein complex and so they ...
Translation of the abstract (English)
The role of α-Syntrophin (SNTA) und β2-Syntrophin (SNTB2) in non-alcoholic steatohepatitis (NASH) which is the progressive form of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) was investigated in this thesis. NAFLD is a major cause of liver diseases and may develop to liver cirrhosis and / or hepatocellular carcinoma (HCC).
Syntrophins are part of the dystrophin-glycoprotein complex and so they have been mainly analyzed in skeletal muscle so far. Previous work suggested an effect of the syntrophins in fat metabolism by affecting ABCA1 (ATP-binding cassette transporter A1), Caveolin-1 and SCD1 (stearoyl-CoA desaturase 1). There is a stabilizing interaction between the cholesterol transporter ABCA1 and SNTA [135, 136]. Caveolin-1 is part of caveolae, which are important for signal transduction [150] and increased in the liver of SNTB2 -/- mice (Dissertation Dr. Sabrina Krautbauer). Even SCD1 is increased in the liver of SNTA -/- mice (Dissertation Dr. Kristina Eisinger) and the key enzyme in the synthesis of monounsaturated fatty acids [250].
First, the expression of the syntrophins was analyzed in the liver of NAFLD patients and NAFLD mouse models.
This study revealed a decreased SNTA mRNA expression in progressive NASH resulting in negative correlations with steatosis, inflammation, fibrosis and the NASH-Score, which was significant even after exclusion of the patients with the NAFLD risk factor type-2-diabetes. Furthermore the data showed a positive correlation between SNTA and the HDL-receptor SR-BI (scavenger receptor-BI) mRNA. SNTA protein was, however, not changed in HCC tissue.
Two commonly used NASH diet models were used: feeding of a methionine and choline deficient (MCD) diet and an atherogenic Paigen diet. In the MCD model SNTA deficiency protected the mice from NASH. In contrast to the wild type mice the null mice did not develop hepatic inflammation, fibrosis and oxidative stress. Liver steatosis was detected in both genotypes. Suppression of fatty acid synthesis protein and weight loss was less pronounced in the SNTA knockout mice. The protective effects of the SNTA deficiency were not detected in the NASH inducing atherogenic Paigen diet. The SNTA -/- mice developed inflammation, fibrosis and steatosis similar as wild type mice but were protected from increased hepatic oxidative stress.
The knockout of the syntrophin isoform SNTB2 did not show any effect. Feeding the MCD diet the mice developed NASH with inflammation, fibrosis and steatosis like their control wild type mice. This shows that the different syntrophin isoforms exert specific functions in the liver and in NASH pathogenesis.
The insulin sensitivity, which plays an important role in the progression of NAFLD was checked in SNTA -/- mice fed a high fat diet. The investigations showed that the SNTA deficient mice were protected from the high fat diet induced insulin resistance in the liver and the subcutaneous white adipose tissue.
In this study differentially expressed hepatic genes of SNTA -/- mice were identified. TUBA8 (tubulin alpha 8), which is part of the cytoskeleton was analyzed in more detail. TUBA8 is expressed in hepatic stellate cells, in transformed hepatocytes and is upregulated in human HCC. In SNTA -/- mice and upon SNTA in vitro knockdown the expression of TUBA8 was increased. Further, preliminary studies suggest an interaction between SNTA and TUBA8, which could play a role in the pathogenesis of NASH.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 20:39
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