Cathepsin D reguliert den Schweregrad der akuten Pankreatitis über eine Aktivierung von Cathepsin B und inflammatorischer Zellen

Einleitung:

Die akute Pankreatitis wird durch vorzeitige Aktivierung sekretorischer Enzyme (Zymogene) und Rekrutierung von Leukozyten in das Pankreas eingeleitet. Eine Schlüsselfunktion hat die intrazelluläre Aktivierung von Trypsinogen durch die lysosomale Protease Cathepsin B (CTSB).

Ziele:

Wir untersuchten den Einfluss des lysosomalen Enzyms Cathepsin D (CTSD) auf die Proteasenaktivierung und den zellulären Schaden anhand von zwei verschiedenen CTSD-defizienten Mausmodellen. Hierzu wurden ein kompletter (CTSD^-/-) und ein Pankreas-spezifischer (CTSD^f/f/p48^Cre/+) knockout für CTSD verwendet.

Methodik:

Eine akute experimentelle Pankreatitis wurde durch repetitive Caerulein-Injektionen in CTSD^-/- und CTSD^f/f/p48^Cre/+ Mäusen sowie entsprechenden Wildtyp-Kontrollen induziert. Der Schweregrad der Erkrankung wurde durch Quantifizierung des histologischen Schadens, der Proteasenaktivierung und der einwandernden inflammatorischen Zellen ermittelt. Außerdem wurde die subzelluläre Verteilung von CTSD untersucht. Für ex-vivo Analysen erfolgten Isolationen von Azinus- und Knochenmarkszellen.

Ergebnis:

CTSD wurde während der akuten Pankreatitis intrazellulär aktiviert. In-vitro konnte gezeigt werden, dass Cathepsin D Pro-CTSB, aber nicht direkt Trypsinogen aktiviert. In CTSD^f/f/p48^Cre/+ Mäusen mit Pankreas-spezifischem knockout fand sich nur eine transiente Reduktion des pankreatischen Schadens, wohingegen in CTSD^-/- Mäusen die Pankreatitis auch zu späteren Zeitpunkten milder verlief, was auf eine wichtige Rolle von extrapankreatischem CTSD hindeutet. Eine Lipopolysaccharid Stimulation von isolierten Leukozyten aus CTSD^-/- Mäusen zeigte eine verminderte pro-inflammatorische Antwort dieser Zellen.

Schlussfolgerung:

Der Schweregrad der akuten Pankreatitis ist Cathepsin D abhängig. Dabei reguliert CTSD den Verlauf über eine Aktivierung von CTSB und Modulation der pro-inflammatorischen Antwort von Entzündungszellen. Dabei dominiert in der Frühphase der akuten Pankreatitis vor allem azinär exprimiertes CTSD, in der späteren Phase das CTSD aus inflammatorischen Zellen.