Dokument: CD95 Ligand-induzierte Proliferation und Apoptose in hepatischen Sternzellen

Titel:	CD95 Ligand-induzierte Proliferation und Apoptose in hepatischen Sternzellen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=10191
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090129-094140-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	sommerfeld, annika [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,14 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 23.01.2009 / geändert 23.01.2009
Beitragende:	Prof. Dr. med. Häussinger, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Wunderlich, Frank [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die Proliferation hepatischer Sternzellen (HSZ) ist ein Schlüsselereignis bei der Entwicklung der Leberfibrose. Bei vielen Lebererkrankungen sind HSZ inflammatorischen Zytokinen, reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und Gallensalzen ausgesetzt. Obwohl bekannt ist, dass inflammatorische Zytokine und ROS die Proliferation von HSZ begünstigen, ist nichts über die Effekte von CD95 (Fas)-Ligand und Gallensalzen auf die Proliferation und Apoptose in ruhenden HSZ bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten wichtige molekulare Signaltransduktionsmechanismen der CD95-Aktivierung in hepatischen Sternzellen aufgeklärt werden. CD95 Ligand (CD95L) und andere Todesrezeptoren induzieren in ruhenden HSZ eine Liganden-abhängige Phosphorylierung des epidermal growth factor receptor (EGFR) über einen Src- und Matrixmetalloproteinase 9-abhängigen Mechanismus. Dieser löst eine mitogene Signalkaskade über Aktivierung des Erk-Signalwegs aus. Eine simultan induzierte CD95-Tyrosinnitrierung unterdrückt dagegen die pro-apoptotische Signalkaskade. Als auslösendes Signaltransduktionselement kommt die DUOX, eine Untereinheit der Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphatoxidase (NADPH), in Frage. In aktivierten HSZ, induziert CD95L wie in ruhenden HSZ eine Phosphorylierung des EGFR, dagegen aber keine inaktivierende CD95-Tyrosinnitrierung. Da kein Apoptose-auslösendes c-Jun-N-terminale Kinase (JNK)-Signal erzeugt wird, kann auch die pro-apoptotische Signalkaskade nicht aktiviert werden. Die Zugabe von Cycloheximid (CHX) jedoch, ein Inhibitor der Proteinbiosynthese, induziert die notwendige JNK-Phosphorylierung, die die Assoziation des EGFR mit dem CD95 ermöglicht. Der EGFR phosphoryliert sodann den CD95 innerhalb der Todesdomäne, als Bedingung für die Translokation des EGFR/CD95-Proteinkomplexes an die Membran. Durch Anlagerung der Fas-associated death domain (FADD) und der Pro-Caspase-8, wird der death inducing signaling complex (DISC) gebildet. Die dadurch aktivierte Initiator-Caspase-8 aktiviert ihrerseits die Effektor-Caspase-3, sodass der apoptotische Zelltod induziert wird. Einige Gallensalze wie Taurochenocholat-3-Sulfat (TLCS) und Glycochenodesoxycholat (GCDC) sind wirksame Induktoren der Apoptose in Hepatozyten und Cholangiozyten, und lösen Proliferation über die Aktivierung des EGFR von aktivierten HSZ aus. Die Aufklärung der beteiligten Signaltransduktionselemente an der Gallensalz-induzierten EGFR-Aktivierung in HSZ war ein weiteres Ziel dieser Arbeit. Durch Stimulation mit den pro-apoptotischen Gallensalzen TLCS, GCDC und Taurochenodesoxycholat nicht jedoch mit dem neutralen Gallensalz Taurocholat und dem anti-apoptotischen Tauroursodesoxycholat kommt es zu einer schnellen Aktivierung der sauren Sphingomyelinase (ASM). Die nachfolgend aktivierte Proteinkinase Cζ (PKCζ) phosphoryliert die regulatorische Untereinheit p47phox der NADPH-Oxidase an ihren Serinresten. Durch Aktivierung der NADPH-Oxidase kommt es zur Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). ROS-vermittelt wird dann die Src-Kinase Yes aktiviert, welche mit dem EGFR assoziiert und dessen Phosphorylierung auslöst. Erk-vermittelt kommt es zur Initiation der Proliferation. Stimuliert man ruhende HSZ dagegen simultan mit TLCS und dem Translationshemmer CHX, so wird neben der ROS-vermittelten Yes/EGFR-Assoziation, JNK aktiviert. Das anhaltende JNK-Signal erlaubt daraufhin die Assoziation von CD95 und EGFR und die Phosphorylierung des CD95 mit folgender DISC-Bildung an der Zellmembran und Induktion von Apoptose. Im Rahmen dieser Arbeit konnten demnach wichtige Signaltransduktionselemente der CD95L- und Gallensalz-induzierten Apoptose und Proliferation in ruhenden und aktivierten HSZ identifiziert und eine Verbindung der Signalkaskaden zwischen Zellproliferation und Zelltod in ruhenden HSZ aufgezeigt werden. The proliferation of hepatic stellate cells (HSC) is a key event in the development of hepatic fibrosis. In many liver diseases HSC are exposed to inflammatory cytokines, reactive oxygen species (ROS) and bile salts. It is well established that inflammatory cytokines and ROS promote the proliferation of HSC. But nothing is known about the effects of CD95 (Fas) ligand and bile salts on proliferation and apoptosis in quiescent HSC. Within these work crucial molecular signal transduction mechanisms of the CD95 activation in HSC could be elucidated. Despite expression of CD95 (Fas)-receptor, HSC are fairly resistant towards CD95-ligand (CD95L)-induced cell death. The underlying mechanisms and the function of the CD95-system in quiescent HSC, however, are unknown. In quiescent HSC (2 days of culture), CD95L and other death receptor ligands led to a rapid phosphorylation of the epidermal growth factor-receptor (EGFR), extracellular signal regulated kinases (Erk) and of c-Src, but not of c-Jun-N-terminal kinases (JNK) and p47phox, an activating subunit of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase. In quiescent HSC, CD95L did not induce apoptotic cell death but stimulated HSC proliferation and triggered a rapid inactivating CD95 tyrosine nitration, which was not detected in activated HSC (10-14 days of culture). In quiescent HSC, CD95L and other death receptor-ligands act as mitogens through a ligand-dependent EGFR phosphorylation. Simultaneously, an antiapoptotic signaling is triggered by CD95L-induced CD95 tyrosine nitration. This unusual response to death receptor ligands may help quiescent HSC to participate in liver regeneration following liver injury. Like in quiescent HSC, CD95L induces ligand-dependent EGFR-activation, but no inactivating CD95-tyrosine nitration. No proapoptotic signaling occurs, because the failure to produce a JNK-signal prevents CD95/EGFR-association and consequently CD95-tyrosine phosphorylation. The missing JNK-signal is introduced by further addition of CHX and under these conditions, CD95/EGFR-association occurs, which allows for EGFR-catalyzed CD95-tyrosine phosphorylation within the death domain and subsequent translocation of the EGFR/CD95 protein complex to the membrane and triggers the DISC formation, i.e. the recruitment of FADD and caspase 8 to CD95 and apoptosis-induction. Some bile salts like taurolithocholate-3-sulfate (TLCS) and glycochenodeoxycholate (GCDC) are potent inducers of apoptosis in hepatocytes and cholangiocytes and induced proliferation in activated HSC. However, nothing is known about the effect of bile acids on quiescent HSC. The proapoptotic bile salts TLCS, GCDC and taurochenodeoxycholate but not the neutral bile salt taurocholate and the anti-apoptotic tauroursodeoxycholate induced a rapid oxidative stress formation in quiescent HSC, inhibited by diphenyleneiodonium and apocynin, suggestive for the involvement of NADPH. TLCS induced a rapid serine phosphorylation of the regulatory subunit p47phox, which was sensitive to the inhibition of protein kinaseζ (PKCζ). These ligand-independent EGFR activation stimulated HSC proliferation. Only when CHX was coadministrated the JNK was activated, followed by EGFR-catalyzed CD95-tyrosine phosphorylation, formation of the death inducing complex (DISC), and execution of apoptosis. These data suggest that hydrophobic bile salts induce HSC proliferation via the activation of EGFR, whereas HSC are protected against bile acid-induced apoptosis unless CHX is coadministrated as a sensitizer.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	29.01.2009
Dateien geändert am:	23.01.2009
Promotionsantrag am:	29.10.2008
Datum der Promotion:	14.01.2009