Dokument: Role of TNFα and hepatic glutamine synthetase in pathogenesis of hepatic encephalopathy.

Titel:	Role of TNFα and hepatic glutamine synthetase in pathogenesis of hepatic encephalopathy.
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=47785
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20181112-103824-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Pozdeev, Vitaly [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,55 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 12.11.2018 / geändert 12.11.2018
Beitragende:	Prof. Dr. Lang, Philipp A. [Gutachter] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Hepatic encephalopathy is neurological complication frequently observed during acute or chronic liver injury. Up to 60% of patients with cirrhosis develop symptoms of hepatic encephalopathy. Hepatic encephalopathy is a clinical manifestation of a low-grade cerebral edema associated with astrocyte swelling, oxidative/nitrosative stress in brain tissue, alterations in gene expression, and signal transduction, neurotransmission, impaired motor functions, and altered behavioral patterns. Importantly, ammonia is known to be the main precipitating factor of hepatic encephalopathy. The main hepatic mechanism to detoxify ammonia is the urea cycle. Ammonia not used by the urea cycle is taken up by periveneous hepatocytes and detoxified by conjugation to glutamate, resulting in glutamine. This reaction is catalyzed by hepatic glutamine synthetase. In order to investigate role of hepatic glutamine synthetase in the pathogenesis of hepatic encephalopathy, we created conditional knockout mice that lacked glutamine synthetase only in the liver. We demonstrated that absence of hepatic glutamine synthetase in the perivenous area of liver is sufficient to trigger systemic hyperammonemia in vivo. Hyperammonemia in hepatic glutamine synthetase deficient mice was associated with enhanced RNA oxidation in the brain, increased locomotion, impaired memory of fear, and a slightly reduced lifespan. Concentrations of tumor necrosis factor in patients’ blood correlate with the severity of hepatic encephalopathy, however, the exact mechanism by which TNFα is involved in the pathogenesis of hepatic encephalopathy remains unknown. We found that ammonia metabolism is impaired in TNFα-deficient mice as well as in TNFR1 & TNFR2 double knockout mice. On the other side TNFα-deficient mice and TNFR1-deficient mice were protected against acute ammonia intoxication. Protection of TNFα-deficient mice against an NH4+ intoxication was associated with decreased cerebral expression of the ammonia permeable Na+,K+,2Cl- cotransporter. In addition, pharmacological inhibition of the Na+,K+,2Cl- cotransporter reduced duration of coma during ammonia intoxication. Taken together, the findings presented in this Ph.D. thesis decipher the role of hepatic glutamine synthetase and TNFα in ammonia homeostasis and pathogenesis of hepatic encephalopathy. Die hepatische Enzephalopathie (HE) ist eine neurologische Erkrankung, die häufig während eines akuten oder chronischen Leberschaden auftritt. Bis zu 60% der Patienten mit einer Leberzirrhose entwickeln die Symptome einer hepatischen Enzephalopathie. Die hepatische Enzephalopathie ist eine klinische Manifestation eines geringgradigen Hirnödems, das mit Astrozytenschwellung, zerebralem oxidativem / nitrosativem Stress im somatosensorischen Kortex assoziiert ist. Daraus folgend ist die HE mit Veränderungen in der Genexpression, Signaltransduktion und Neurotransmission sowie einer Beeinträchtigung von Lokomotion und Verhalten assoziiert. Ammoniak ist als wichtiger Faktor identifiziert worden, der die hepatische Enzephalopathie induziert. In der Leber wird Ammoniak hauptsächlich über den Harnstoffzyklus entgiftet. Ammoniak, der nicht im Harnstoffzyklus entfernt wurde, wird von perivenös-lokalisierten Hepatozyten aufgenommen und dort für die Glutaminsynthese genutzt, wobei Ammoniak durch die Kopplung an Glutamat entgiftet wird. Diese Reaktion wird von der Glutaminsynthetase katalysiert. Um die Rolle der hepatischen Glutaminsynthetase in der Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie zu untersuchen, haben wir konditionale Knockout-Mäuse hergestellt, denen die Glutaminsynthetase leberspezifisch fehlt. Wir konnten zeigen, dass das Fehlen von der hepatischen Glutaminsynthetase im perivenösen Bereich der Leber ausreicht, um eine systemische Hyperammonämie in vivo auszulösen. Die Hyperammonämie in leberspezifischen Glutaminsynthetase- defizienten Mäusen war mit einer verstärkten RNA-Oxidation, sowie mit einer erhöhten Fortbewegung, einem beeinträchtigten Angstgedächtnis und einer leicht verringerten Lebensdauer verbunden. Die Konzentrationen des Tumornekrosefaktors im Blut von Patienten korreliert mit dem Schweregrad der hepatischen Enzephalopathie, jedoch ist der genaue Mechanismus, durch den TNFα an der Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie beteiligt ist, unbekannt. Wir konnten feststellen, dass der Ammoniak-Metabolismus in TNFα -defizienten Mäusen sowie in TNFR1 & TNFR2 Doppel-Knockout-Mäusen beeinträchtigt ist. Auf der anderen Seite waren TNFα -defiziente Mäuse und TNFR1-defiziente Mäuse gegen eine akute Ammoniakintoxikation geschützt. Der Schutz von TNFα-defizienten Mäusen gegen eine NH4+ -Vergiftung war mit einer verminderten zerebralen Expression von Ammoniak-durchlässigen Na+, K+, 2Cl- Co-Transporter assoziiert. Pharmakologische Inhibierung von Na+, K+, 2Cl- Co-Transporter während der Ammoniakintoxikation reduzierte die Dauer des Ammoniak-induzierten Komas. Zusammengefasst, entschlüsselt diese Doktorarbeit die Rolle der leberspezifischen Glutaminsynthetase und TNFα in der systemischen Ammoniakhomöostase und der Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Molekulare Medizin
Dokument erstellt am:	12.11.2018
Dateien geändert am:	12.11.2018
Promotionsantrag am:	16.04.2018
Datum der Promotion:	11.10.2018