Palmitinsäure induzierter lipoxischer ER-Stress und Lipo-apoptose wird durch das hepatoprotektive Protein ALR vermindert

Die nicht alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) zeichnet sich durch eine Akkumulation von Fett im nicht adipösen Gewebe aus. Eine erschöpfte Lipidspeicherung hat einen Anstieg an freien Fettsäuren (FFA) zur Folge, welche eine toxische Wirkung auf Leberzellen haben. Erhöhte Spiegel an FFA korrelieren mit der Schwere der NAFLD und FFA können in Hepatozyten Apoptose induzieren. Diese Lipo-apoptose basiert auf durch FFA-induzierten lipoxischen Stress in Zellorganellen, vor allem dem endoplasmatischen Retikulum (ER) und den Mitochondrien. In früheren Arbeiten konnte eine anti-apoptotische Wirkung des Leberregeneration-assoziierten Proteins ALR (Augmenter of Liver Regeneration, Gfer) auf die Mitochondrien vermittelte Apoptose gezeigt werden. In dieser Arbeit wollen wir den Einfluss von ALR auf den FFA vermittelten ER-Stress analysieren.

Mit einem in vitro Verfettungsmodell (0 und 0.33 mM Palmitinsäure) konnten wir an Hepatomzellen (Huh7, HepG2) die anti-apoptotische Wirkung der kurzen Isoform von ALR (sfALR) bestätigen. Dazu generierten wir sfALR stabil exprimierende Zelllinien (sfALR-Huh7, sfALR-HepG2) und konnten eine Reduktion der Toxizität (LDH-Freisetzung) und Apoptose (Caspase 3/7 Aktivität) in sfALR exprimierenden Zellen gegenüber mock-Zellen nachweisen. Da sfALR ausschließlich im Cytosol exprimiert wird, anaylsierten wir den durch FFA (gesättigte Fettsäure, Palmitinsäure) induzierten ER-Stress. ER-Stress löst die Aktivierung adaptiver Signalwege aus, die UPR (unfolded protein response) genannt werden. Die durch FFA induzierte UPR wird hauptsächlich durch Sensorproteine wie PERK (protein kinase RNA-like endoplasmatic reticulum kinase) und IREI (inositol requiring enzyme I) vermittelt. Zur Analyse dieser Signalwege untersuchen wir die Expression sowie Aktivität von Effektor Molekülen wie CHOP (CCAAT/enhancer-binding homologous protein), elF2α, XBP-1 und JNK-Phosphorylierung. Eine Behandlung der mock-Zellen mit FFA führte zu ER-Stress, der sich in der Aktivierung des PERK – durch induzierte CHOP Expression und des IREI – Signalweges durch vermehrtes XBP-1 mRNA splicing, zeigte. Hingegen fanden wir in den Zellen die sfALR überexprimieren eine signifikante Reduktion der CHOP Expression (mRNA, Protein). Das XBP-1 mRNA splicing war unabhängig von der sfALR Expression.

Diese Daten zeigen, dass neben einer möglichen Intervention von ALR auf mitochondrialer Ebene, ALR den durch FFA-induizierten lipoxischen Stress auf Ebene der UPR (ER-Stress) über die Modulation des PERK Singalweges reduzieren kann. Der PERK Signalweg (über CHOP Expression) wird als mitochondrial unabhängiger Apoptose Signalweg von ER-Stress induzierten Zelltod angesehen, stellt daher die antiapoptotische Wirkung von zytsolischem gegenüber mitochondrialem ALR dar und unterstreicht die Rolle von ALR als potentielles Therapeutikum bei NAFLD.