| Lizenz: Creative Commons Namensnennung 4.0 International (2MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-409112
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.40911
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 8 Oktober 2020 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Thomas Weiß |
| Tag der Prüfung: | 8 Oktober 2019 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Kinder- und Jugendmedizin |
| Stichwörter / Keywords: | hepatobiliary transporters, nuclear receptors, cholestatic childhood diseases |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 40911 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Cholestase bezeichnet einen gestörten Abfluss von Galle und ihrer Bestandteile. Infolgedessen kommt es zu Ablagerungen gallepflichtiger Substanzen in Hepatozyten und Gallengängen, was zu deren Schädigung und zu Leberzirrhose führen kann. Eine Retention dieser Substanzen im Körper ruft zudem die cholestatischen Symptome Ikterus, Juckreiz, dunkler Urin und acholischer Stuhl hervor. Die ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Cholestase bezeichnet einen gestörten Abfluss von Galle und ihrer Bestandteile. Infolgedessen kommt es zu Ablagerungen gallepflichtiger Substanzen in Hepatozyten und Gallengängen, was zu deren Schädigung und zu Leberzirrhose führen kann. Eine Retention dieser Substanzen im Körper ruft zudem die cholestatischen Symptome Ikterus, Juckreiz, dunkler Urin und acholischer Stuhl hervor.
Die extrahepatische Gallengangsatresie (n = 56), das Caroli- (n = 1) und das Alagille-Syndrom (n = 2) gehören zu den obstruktiven, die Progressive Familiäre Intrahepatische Cholestase (n = 4) und die Cystische Fibrose (n = 7) zu den hepatozellulären Ursachen für cholestatische Krankheiten bei Kindern.
Zahlreiche Transportsysteme für Gallensäuren und Bilirubin gewährleisten deren Aufnahme in den Hepatozyten (NTCP, OATP2) und deren Abgabe in die Gallengänge (MRP2, MDR1, MDR3, FIC1) sowie zurück ins Blut (MRP3, MRP4, OSTα/β). Der CFTR-Transporter sorgt im Cholangiozyten für den Wasser- und Elektrolythaushalt der Galle und somit für den Gallefluss. Reguliert werden diese Transporter u.a. durch die nukleären Rezeptoren FXR, SHP, PXR und CAR, die durch körpereigene Stoffwechselprodukte oder die Antipruritus-Medikamente Ursodeoxycholsäure, Phenobarbital und Rifampicin aktiviert werden und in Folge die Gentranskription beeinflussen.
Es ist bereits bekannt, dass bei Cholestase adaptive Mechanismen in Kraft treten, die die Hepatozyten vor Schaden bewahren sollen. Diese schließen die Reduktion basolateraler Aufnahmetransporter und die vermehrte Expression von Effluxtransportern ein. Bisher wurden diese adaptiven Mechanismen hauptsächlich bei Tiermodellen oder bei Erwachsenen mit cholestatischen Erkrankungen untersucht. Es stellte sich daher die Frage, wie diese Mechanismen bei Kindern aussehen und welche Rolle nukleäre Rezeptoren und Antipruritus-Medikamente in deren Regulation spielen.
Für diese Fragestellung wurde Lebergewebe von 77 Kindern mit cholestatischen und von sieben Kindern mit nicht-cholestatischen Krankheiten verwendet, das im Rahmen von Leberresektionen oder -biopsien gewonnen worden war und daraus die totale RNA isoliert. Durch qRT-PCR wurde anschließend die Expression der zehn Transportergene und der vier Gene für nukleäre Rezeptoren analysiert. Zudem wurden klinische, histologische und laborchemische Daten zu den gewonnenen Proben sowie Daten zu cholestatischen Symptomen und zur Medikamenteneinnahme gesammelt.
Beim Vergleich der Genexpression zwischen den cholestatischen Krankheiten und den Vergleichsproben zeichneten sich im Wesentlichen die gleichen adaptiven Mechanismen ab wie in Tiermodellen und bei Erwachsenen mit Cholestase. NTCP und OATP2 wurden reduziert, die Effluxsysteme MDR1, MDR3, FIC1, CFTR, MRP4, OSTα/β wurden aktiviert. MRP2 zeigte sich in der gesamten Arbeit unverändert exprimiert und stellt somit eine feste Größe im Gallensäuretransport dar.
Die Regulation hepatobiliärer Transporter durch nukleäre Rezeptoren schien in diesem Patientenkollektiv nicht zu funktionieren, da die nukleären Rezeptoren bei cholestatischen Erkrankungen unverändert (FXR und SHP) oder sogar vermindert exprimiert waren (PXR und CAR) und keine relevanten Korrelationen zwischen nukleären Rezeptoren und cholestatischen Laborwerten sowie zwischen nukleären Rezeptoren und den Genexpressionen der von ihnen regulierten Transporter nachgewiesen werden konnten. PXR und CAR zeigten zwar positive lineare Korrelationen mit NTCP und OATP2, diese waren im Rahmen der adaptiven Mechanismen jedoch ebenfalls reduziert. Auch bei Kindern mit Einnahme von Antipruritus-Medikamenten zeigten sich keine signifikanten Unterschiede in der Expression nukleärer Rezeptoren und hepatobiliärer Transporter im Vergleich zu Kindern ohne entsprechende Medikation.
Stattdessen deutete sich eine direkte Regulation von Transportern durch cholestatische Stoffwechselprodukte an. Bilirubin und Gallensäuren zeigten positive lineare Korrelationen mit Effluxtransportern sowie negative lineare Korrelationen mit Aufnahmesystemen.
SHP war im Stadium „schwere Cholestase“ vermehrt aktiviert und korrelierte positiv mit den Effluxtransportern MDR3, FIC1, MRP3 und OSTα/β, sodass möglicherweise einige adaptive Mechanismen in späten Stadien durch SHP gesteuert werden, wenn die Regulation über andere nukleäre Rezeptoren nicht mehr funktioniert.
Insgesamt standen bei schwerer Cholestase adaptive Mechanismen zum Schutz der Hepatozyten vor akkumulierenden Substanzen im Vordergrund. Diese führten durch Reduktion der Aufnahmetransporter und Aktivierung der basolateralen Effluxtransporter nachweislich zu einer Verstärkung der cholestatischen Symptome. Die Regulation über nukleäre Rezeptoren, die durch Antipruritus-Medikamente gefördert wird, spielte keine tragende Rolle mehr.
Es sollte daher durch eine frühzeitige Aktivierung der nukleären Rezeptoren mit geeigneten Liganden versucht werden, den Krankheitsprozess aufzuhalten, solange die normale Regulation über nukleäre Rezeptoren noch effektiv ist.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Cholestasis is defined as an impaired bile secretion resulting in the retention and accumulation of biliary constituents in hepatocytes and bile ducts. This leads to liver damage with fibrosis and cirrhosis and causes the main cholestatic symptoms such as jaundice, pruritus, dark urine and acholic stool. Biliary atresia (n = 56), Caroli´s syndrome (n = 1) and Alagille syndrome (n = 2) represent ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Cholestasis is defined as an impaired bile secretion resulting in the retention and accumulation of biliary constituents in hepatocytes and bile ducts. This leads to liver damage with fibrosis and cirrhosis and causes the main cholestatic symptoms such as jaundice, pruritus, dark urine and acholic stool.
Biliary atresia (n = 56), Caroli´s syndrome (n = 1) and Alagille syndrome (n = 2) represent obstructive causes whereas Progressive familial intrahepatic cholestasis (n = 4) and Cystic fibrosis (n = 7) represent hepatocellular causes for cholestatic childhood diseases.
Numerous transport systems for bile salts and bilirubin ensure the uptake in hepatocytes (NTCP, OATP2) and the export into bile (MRP2, MDR1, MDR3, FIC1) or back into blood (MRP3, MRP4, OSTα/β). The cholangiocyte transporter CFTR stimulates bile flow by regulating the water and electrolyte balance in bile.
The nuclear receptors FXR, SHP, PXR and CAR that are induced by metabolics or antipruritus-medication such as ursudeoxycholic acid, rifampicin and phenobarbital play a key role in the regulation of hepatobiliary transporters by affecting their gene expression.
It is already known that cholestatic injury is counteracted by adaptive hepatoprotective mechanisms preventing further liver damage. These mechanisms include the reduction of basolateral uptake systems and the increased expression of efflux transporters. So far studies on this topic have only been conducted with animal models of cholestasis or adults with cholestatic liver diseases. It is still unknown how these adaptive mechanisms work in children and which role nuclear receptors and antipruritics play in their regulation.
For further studies 77 liver specimens from children with cholestatic liver disease and 7 controls without cholestasis were obtained during liver transplantation or liver biopsy. Total RNA was extracted and mRNA-expression of ten transport systems and four nuclear receptors was assessed by qRT-PCR. Clinical, histopathological and chemical data on tissue samples as well as data on cholestatic symptoms and on medical intake were collected.
When comparing gene expression between cholestatic tissues and controls the same adaptive mechanisms as in animal models and in adults with cholestasis were found. NTCP and OATP2 were reduced, the efflux systems MDR1, MDR3, FIC1, CFTR, MRP4, OSTα/β were activated. MRP2 was preserved and seems to act as a constant in biliary transport.
In this patient collective regulation of hepatobiliary transporters by nuclear receptors did not seem to work. Nuclear receptors were maintained (FXR, SHP) or even downregulated (PXR, CAR) in cholestasis. They did not show a relevant correlation neither with cholestatic laboratory values nor with the gene expression of transporters normally regulated by them. PXR and CAR showed positive linear correlations with NTCP and OATP2 which overall were reduced by adaptive mechanisms as well.
In addition no significant difference in the gene expression of nuclear receptors and hepatobiliary transporters between children with medical intake of antipruritics and children without medication was found.
Instead the transporters seemed to be directly regulated by cholestatic metabolites. Bilirubin and bile salts correlated positively with efflux transporters and negatively with uptake systems.
In tissues with severe cholestasis SHP was upregulated. In addition SHP showed positive correlations with the efflux transporters MDR3, FIC1, MDR3 and OSTα/β. In advanced stages of cholestasis some adaptive mechanisms may therefore be regulated by SHP when the normal regulation by other nuclear receptors no longer works.
In conclusion adaptive mechanisms protecting hepatocytes from toxic effects of retained biliary constituents were more relevant in severe cholestasis. These mechanisms aggravated cholestatic symptoms by reducing uptake systems and inducing basolateral efflux transporters. The regulation by nuclear receptors that is stimulated by antipruritics was no longer relevant. Stopping disease progress by an early activation of nuclear receptors via appropriate ligands should be tested as long as normal regulation by nuclear receptors is still effective.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 17:24
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