Einfluss von Dehnung auf das endoplasmatische Retikulum in alveolären Typ II-Zellen aus der Rattenlunge

Einleitung Die abnormale Akkumulation ungefalteter oder fehlgefalteter Proteine im endoplasmatischen Retikulum (ER) gilt als Auslöser vieler Erkrankungen. Zur Aufrechterhaltung der Zellhomöostase setzen Zellen einen intrazellulären dynamischen Signalweg ein, der als „unfolded protein response“ (UPR) bezeichnet wird und die Proteinfaltungskapazität des ER moduliert. Der UPR wird dabei unter anderem durch äußere Faktoren, wie Hypoxie oder Virusinfektionen aktiviert – eine beatmungsinduzierte Aktivierung ist dabei bisher nicht bekannt.

In dieser Studie wurde die Expression von Proteinen der UPR-Signalwege nach physiologischer und unphysiologischer Dehnung von alveolären Typ-II (ATII)-Zellen untersucht.

Material und Methoden Nach Isolierung und Kultivierung der ATII-Zellen aus der Lunge der Sprague-Dawley Ratte, wurden diese für 2, 4 und 6h, sowie für 24h nach einem physiologischen und unphysiologischen Dehnungsmuster gedehnt. Die Zelllysate wurden anschließend mittels kommerzieller ELISA-Kits und Western Blot auf die UPR-Proteine GRP78/BIP, ATF6α, IRE1α, XBP-1, p-eIF2α und ATF4 untersucht.

Ergebnisse Die Untersuchungen zeigten, dass der IRE1α-Signalpfad bei unphysiologischer Dehnung aktiviert werden kann. Dies zeigte sich durch die Zunahme von XBP-1, welches im Zuge der IRE1α-Aktivierung gebildet wurde. Die Abnahme von BIP war ebenfalls ein Indiz für die Bildung hochmolekularer Komplexe von aktiviertem IRE1α, sowie auch von aktiviertem PERK als Reaktion auf unphysiologische Dehnung. Eine Aktivitätserhöhung des PERK-Signalpfades spiegelte sich im Anstieg von ATF4 und p-eIF2α, die über PERK stimuliert wurden, wider. Auch der ATF-6-Signalpfad wurde, wenn auch nur kurzzeitig, durch unphysiologische Dehnung angeschaltet.

Schlussfolgerung Die Aktivität des UPR steht in Zusammenhang mit dem Dehnungsmuster der ATII-Zellen. Bei unphysiologischer Dehnung kann eine Aktivitätssteigerung aller drei Signalpfade beobachtet werden.

Publication History

Article published online:
09 March 2023