Die Rolle der Autophagie für den Verlauf der akuten Pankreatitis – Freund oder Feind?

Die intrazelluläre Protease-Aktivierung ist der erste Schritt in der Pankreatitis-Entstehung. Die Aktivierung von Proteasen beginnt in zytoplasmatischen Vakuolen, deren Ursprung bislang ungeklärt ist. Autophagosomen gehören zu den möglichen intrazellulären Strukturen in denen die Proteaseaktivierung ihren Ursprung nehmen könnte. Die Bildung von Autophagosomen wird begleitet von der Umwandlung von membranständigem zu zytosolischem LC3. Der Prozess der Autophagie wird als zellulärer Abwehrmechanismus gegen Stress und Entzündung angesehen.

Eine akute Pankreatitis wurde in Ratten durch supramaximale Caerulein-Injektionen induziert. Der Pankreas wurde u.a. für Ko-Lokalisationsexperimente von LC3 und Trypsin asserviert. Pankreashomogenat für subzelluläre Fraktionierungen aufbereitet. Isolierte Pankreasazinuszellen wurden mit supramaximalen CCK-Konzentrationen stimuliert und die intrazelluläre Trypsin Aktivität sowie die Nekroserate entweder nach Inhibition von Autophagosomen mittels 3-Methyadenine (3MA) oder Wortmannin oder nach Induktion der Auophagie durch Rapamycin bestimmt.

Im Verlauf der Pankreatitis wird LC3 von seiner 18 kDa schweren zytoplasmatischen Form zur 16kDa schweren Form (LC3-II) prozessiert, was auf die Bildung von Autophagosomen hindeutet. Das Maximum der Bildung von Autophagosomen, sowie der Prozessierung von LC3 und die Co-Lokalisation mit Trypsin konnten wir nach 4h beobachten. In isolierten Azinuszellen fanden wir nach Inkubation mit 3-MA oder Wortmannin eine signifikant verringerte intrazelluläre Trypsin Aktivierung verbunden mit einer geringeren Zellnekroserate. Im Gegensatz dazu führte die Inkubation mit Rapamycin zu einer signifikanten Steigerung der intrazellulären Protease-Aktivierung und der Nekroserate.

Die Expression and die Prozessierung von LC3, sowie seine Ko-Lokalisation mit Trypsin deutet auf eine wesentliche Rolle der Autophagie für die Bildung von zytoplasmatischen Vakuolen in der Initialphase der Pankreatitis hin. Die Tatsache, dass die Inhibition der Autophagosomenbildung zu einer reduzierten intrazellulären Proteaseaktivierung verbunden mit einem reduzierten Zellschaden führt, zeigt dass die Entstehung von Autophagosomen eher eine pathologische Reaktion ist und kein Schutzmechanismus gegen die Selbstverdauung.