Die Bedeutung von Fetuin-A für Proliferation und Fibrogenese im Knockout-Modell

Stojanov, Sabrina; Jahnen-Dechent, Wilhelm

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-28173

Die Bedeutung von Fetuin-A für Proliferation und Fibrogenese im Knockout-Modell = The meaning of fetuin-A for proliferation and fibrogenesis in the knockout model

Stojanov, Sabrina (Author)

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Sabrina Stojanov

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

UmfangV, 79 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Jahnen-Dechent, Wilhelm (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-05-15

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-28173
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51145/files/Stojanov_Sabrina.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Innere Medizin (mit dem Schwerpunkt Nephrologie und Immunologie) (531020-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Proliferation (Genormte SW) ; Fibrose (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; Knockout-Modell (frei) ; Fetiun-A (frei) ; Fibrogenese (frei) ; knockout model (frei) ; fibrogenesis (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Die Leberzirrhose beim Menschen ist eine fortschreitende Erkrankung mit schwerwiegenden klinischen Folgen, wie portaler Hypertension und terminalem Funktionsverlust des Organs. Am Ende steht die Lebertransplantation oder der exitus letalis. Nicht zu vergessen ist die stark erhöhte Prävalenz für das hepatozelluläre Karzinom. Aus diesen Gründen ist es unerlässlich, neue Therapiekonzepte mit Aussichten auf Prognoseverbesserung oder sogar Heilung zu entwickeln. Mittels eines Knockout-Modells der Maus untersuchten wir die Wirkung von Fetuin-A auf physiologische Proliferation und pathologische Fibrogenese der Leber. Die Rationale war, dass Fetuin-A als TGF-beta-Antagonist möglicherweise die proliferations- und fibroseinduzierenden Effekte dieses Wachstumsfaktors reguliert und somit der Verlust der Fetuin-A-Verfügbarkeit im Knockout-Modell zu einer progressiveren Leberschädigung bzw. gestörten Reparatur führt. Wir züchteten zwei Mausgruppen, zum einen den Wildtyp und zum anderen den Knockout-Typ, bei dem das kodierende Gen für Fetuin-A durch gene targeting ausgeschaltet worden war. In einem ersten Versuchsteil verwendeten wir ein Fibrosemodell, um vor dem Hintergrund bereits existierender In vitro-Daten zum Fetuin-A-Antagonismus gegenüber TGF-beta, einem zentralen Mediator der Fibrogenese, nun die In vivo-Wirkung zu studieren. Zum einen beobachteten wir, dass es bei den Wildtyp-Tieren trotz Akut-Phase-Reaktion zu einer Fetuin-A-Induktion kam. Da Fetuin-A bekanntlich ein negatives Akut-Phase-Protein ist, hätten die Werte eigentlich sinken müssen. Es ist hier möglicherweise von einer erhöhten Fetuin-A-Freisetzung bei Zelluntergang auszugehen. Auch bei Patienten mit akuter Hepatitis kam es zu einem leichten Anstieg der Fetuin-A-Konzentration. Des Weiteren ergaben sich während der Untersuchungen differierende Fibrosegrade bei gleichem Krankheitsverlauf und TGF-beta-Induktion. Die Fetuin-A-defizienten Mäuse zeigten zu Beginn eine reduzierte Zellproliferation und entgegen unserer Erwartungen gegenüber den Wildtyp-Tieren passager eine tendenziell verminderte Fibroseausprägung. Bei dem Wundheilungs-Modell der partiellen Hepatektomie zeigten die Fetuin-A-Knockout-Tiere eine deutliche Verzögerung in der frühen Regenerationsphase. Der charakteristische Peak der Hepatozytenproliferation nach 24 Stunden blieb auch bei diesem Modell aus. Apoptose, Akut-Phasereaktion und TGF-beta-Induktion verliefen ebenfalls bei beiden Tiergruppen gleich. Die inhibitorische Wirkung von Fetuin-A auf TGF-beta-Effekte konnte parallel mittels eines Cell-reporter-Bioassays bestätigt werden. Hierbei behinderte Fetuin-A die Aktivierung der PAI-1-Promotoraktivität durch TGF-beta. Vor dem Hintergrund dieser Daten bestimmten wir die Fetuin-A-Konzentration im Serum bei verschiedenen Graden der Leberzirrhose sowie der akuten viralen Hepatitis beim Menschen. Die gemessenen Fetuin-A-Serumwerte bei verschiedenen Lebererkrankungen des Menschen unterstützten unsere vorherigen Daten. Wie bei den Wildtyp-Mäusen in der postoperativen Akut-Phase-Reaktion, kam es bei akuter Hepatitis zu einem Anstieg der Fetuin-A-Serumkonzentration. Folglich ist Fetuin-A während der frühen Hepatitis- oder Leberregenerationsphase in der Lage, TGF-beta zu antagonisieren. Mit fortschreitender Leberfibrose sinkt jedoch die Fetuin-A-Konzentration, und eine TGF-beta-Neutralisation ist nicht mehr möglich. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass Fetuin-A als selektiver Antagonist der TGF-beta-Wirkung in vitro und ebenfalls parakrin in vivo in Anwesenheit hoher Fetuinkonzentrationen zeitlich korreliert zur TGF-beta-Induktion agiert und damit vermutlich passager als Proliferationsmodulator wirkt. Systemisch war es uns jedoch nicht möglich, einen Antagonismus nachzuweisen. Durch unsere Studie konnten wir jedoch ein differenzierteres Verständnis der Fetuin-A/TGF-beta-Interaktionen gewinnen, auf deren Basis weitere Untersuchungen aufbauen können.

The human cirrhosis of the liver is a progressive illness with serious clinical results, like portal hypertension and terminal functional loss of the organ. At the end stands the liver transplant or the exitus letalis, not to forget the strongly raised prevalence for the hepatocellular carcinoma. For these reasons it is essential to develop new therapy concepts with views of forecast improvement or even healing. With a knockout model of the mouse we examined the effect of fetuin-A for physiological proliferation and pathological fibrogenesis of the liver. The rational was, that fetuin-A as a TGF-beta antagonist possibly adjusts the effects on proliferation and fibrogenesis of this growth factor and therefore the loss of the fetuin-A availability in the knockout model leads to a more progressive liver damage or disturbed repair. We bred two mouse groups, on the one hand the wild type and on the other hand the knockout type with which the encoding gene had been switched off for fetuin-A by gene targeting. In the first test part we used a fibrosis model to study the in vivo effect against the background of already existing in vitro data of the fetuin-A antagonism towards TGF-beta, a central mediator of the fibrogenesis. On the one hand we observed that with the wild type animals it came to a fetuin-A induction in spite of acute phase reaction. Because fetuin-A is, as everybody knows, a negative acute phase protein, the values would have had to sink, actually. We assume a possibly raised fetuin-A release within cell destruction. Also human patients with acute hepatitis possessed a light increase of the fetuin-A concentration. Furthermore differing fibrosis grades arose during the investigations with the same course of disease and TGF-beta induction. At the beginning the fetuin-A deficient mice showed a diminished cell proliferation and against our expectations towards the wild type animals temporarily a light decreased fibrosis development. When using the wound healing model of the partial hepatectomia the fetuin-A knockout mice showed a clear delay in the early regeneration phase. The typical peak of the hepatocyte proliferation after 24 hours was missing in this model. Apoptosis, acute phase reaction and TGF-beta induction also were similar in both mice groups. The inhibitory impact of fetuin-A on TGF-beta effects could be confirmed with a cell reporter bioassay. Here fetuin-A interfered with the activation of the PAI-1-promoter activity by TGF-beta. Against the background of these data we determined the fetuin-A concentration in the serum at different degrees of the cirrhosis of the liver as well as the acute viral human hepatitis. The measured fetuin-A serum values with different human liver illnesses supported our previous data. As with the wild type mice in the postoperative acute phase reaction, within acute hepatitis it came to an increase of the fetuin-A serum concentration. Consequently during the early hepatitis or liver regeneration phase fetuin-A is able to antagonise TGF-beta. Nevertheless, with progressive liver fibrosis the fetuin-A concentration is reduced and a TGF-beta neutralisation is not possible anymore. To sum up, it can be said that fetuin-A operates as a selective antagonist of the TGF-beta effect in vitro and also paracrin in vivo in presence of high fetuin-A concentrations temporally correlated to the TGF-beta induction, so that fetuin-A presumably works as an intermittent proliferation modulator. It was not possible to prove a systemic antagonism. By our study we could win a more differentiated understanding of the fetuin-A/TGF-beta interaction which can be the basis for further investigations.

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