„Normoxie“ schützt humane und murine Hepatozyten vor Gallensalz-induzierte Apoptose

Einleitung: Hydrophobe Gallensäuren sind potente Vermittler des apoptotischen Zelltods. Bei Cholestase akkumuliert Glycochenodeoxycholsäure (GCDCA) zur quantitativ bedeutendsten hydrophoben Gallensäure, sodass GDCD-induzierte Apoptose in cholestatischen Lebererkrankungen pro-fibrotisch wirkt. Die Rolle des „tissue microenvironments“ für (patho)physiologische Vorgänge wird zunehmend Beachtung geschenkt, gleichwohl wird es in Standardlaborverfahren weiterhin wenig beachtet. Neben anderen ist der Gewebesauerstoffpartialdruck ein Teil des „tissue microenvironments“. In der Leber ist ein pO₂ von 30 – 45 mmHg (ca. 6%O₂) aufgrund der vornehmlich venösen Sauerstoffversorgung physiologisch. Es war das Ziel dieser Studie, den Einfluss einer lebergewebespezifischen „Normoxie“ (d.h. 6%O₂) auf in-vitro Funktionsuntersuchungen in Leberzellen, im speziellen auf Gallensalz-induzierte Apoptose, zu untersuchen.

Methoden: Humane Hepatomzellen (HepG2-Ntcp) und primäre Rattenhepatozyten wurden parallel unter Standardbedingungen („Hyperoxie“, 21%O₂) und unter Normoxie (6%O₂) kultiviert. Der Einfluss von Normoxie auf hepatozelluläre Apoptose und auf die Aktivierung von Signalkaskaden wurde durch Caspase-3/-7-Aktivitätsassays, Western Blotting und Gene array-Analysen untersucht.

Ergebnisse: Kultur unter Normoxie schützte humane und murine Hepatozyten gegen Gallensalz-induzierte Apoptose: die Gallensalz-induzierte Caspase-3/-7-Aktivierung war in HepG2-Ntcp Zellen unter Normoxie um das 3,1 ± 0,5-fache vermindert und in Rattenhepatozyten vollständig unterdrückt. Die Gallensalzaufnahme war unbeeinflusst. Mit dem anti-apoptotischen Effekt ging eine Aktivierung des „Hypoxia-inducible-factor 1α“ einher, eines bekannten Vermittlers hepatozellulären Überlebens. Eine Gene array-Analyse konnte weitere Kandidatengene für die Desensibilisierung gegen Gallensalz-induzierte Apoptose identifizieren: „N-Myc-down-regulated-gene-1“, Gelsolin und Carboanhydrase IX waren stark heraufreguliert und vermitteln Zellüberleben.

Diskussion: Wir folgern aus diesen Daten: (i) Normoxie schützt Hepatozyten vor Gallensalz-induzierte Apoptose, (ii) der Gewebesauerstoffpartialdruck ist ein wichtiger, bisher vernachlässigter Bestandteil des „tissue microenvironments“ und sollte (iii) daher bei in-vitro Studien zur hepatozellulären Physiologie stets berücksichtigt werden.