Expression von Seneszenzbiomarker in mit Ammoniak behandelten kultivierten Astrozyten und in post mortem Hirngewebe von Leberzirrhosepatienten mit hepatischer Enzephalopathie

Einleitung: Die hepatische Enzephalopathie (HE) ist ein im Gefolge eines akuten oder chronischen Leberversagens auftretendes neuropsychiatrisches Syndrom. Sie ist Folge einer astroglialen Hydratationsstörung und der Ausbildung eines geringgradigen zerebralen Ödems, welches eng assoziiert ist mit der zerebralen Bildung von oxidativem und nitrosativem Stress. Astrozyten spielen eine Schlüsselrolle in der Pathogenese der HE und neuere Arbeiten lassen vermuten, dass die Beeinträchtigung kognitiver Funktionen bei Zirrhosepatienten nach Auflösung einer manifesten HE nicht vollständig reversibel sein können. Da Astrozytenseneszenz neuronale Funktionen dauerhaft beeinträchtigen kann, haben wir in mit Ammoniumchlorid stimulierten Astrozytenzellkulturen und in post mortem Hirnbiopsien von Kontrollpatienten und Leberzirrhosepatienten mit und ohne HE etablierte Seneszenzbiomarker analysiert.

Ergebnisse: Verglichen mit unbehandelten Kontrollen inhibierte NH4Cl die Proliferation kultivierter Rattenastrozyten zeit- und konzentrationsabhängig um bis zu 45% (5 mmol/l, 72h) und steigerte gleichzeitig die Aktivität der mit Seneszenz-assoziierten β-Galaktosidase, gemessen anhand der Umwandlung der β-Galaktosidase Substrate X-Gal und C12FDG. Die durch Ammoniak vermittelte Astrozytenproliferationshemmung war assoziiert mit einer verstärkten Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, der Phosphorylierung und nukleären Akkumulation des Tumorsuppressorproteins p53 und einer verstärkten Transkription der zellzyklusinhibitorischen Gene GADD45α und p21 sowie einer Expressionssteigerung und nukleären Akkumulation des p21 Proteins. Die durch Ammoniak-vermittelte p53 Aktivierung, die mRNA Expressionssteigerung von GADD45α und p21 wie auch die Astrozytenproliferationshemmung waren sensitiv gegenüber einer Hemmung der Glutaminsynthetase, NADPH-Oxidase und p38MAP Kinase. Die Behandlung kultivierter Astrozyten mit NH4Cl (5 mmol/l, 72h) verringerte die Expression des EGF-Rezeptors, inhibierte die N-Glykosylierung des BDNF-Rezeptors und hemmte gleichzeitig die durch EGF- und BDNF in unbehandelten Astrozyten induzierbare Proliferation vollständig. Erhöhte mRNA Expressionslevel der Seneszenz-assoziierten Gene GADD45α, p21 und p53 wurden auch in post mortem Hirnbiopsien von Leberzirrhosepatienten mit HE aber nicht in Zirrhosepatienten ohne HE gefunden.

Diskussion:

Die vorliegenden Daten zeigen, dass die hepatische Enzephalopathie assoziiert ist mit Astrozytenseneszenz.

Korrespondierender Autor: Karababa, Ayse

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