Analyse der differentiell regulierten miRNA-Expression bei der PDGF-B vermittelten Leberfibrogenese

Für PDGF-B ist bekannt, dass dieser in der Leber sowohl profibrogenetische als auch protumorgene Wirkeigenschaften besitzt und eine hepatozytenspezifische Überexpression von PDGF-B induziert dabei eine Leberfibrose. Um die genetischen Mechanismen der PDGF-B vermittelten Fibrogenese zu analysieren wurden männliche PDGF-B überexprimierende und entsprechende Wiltypkontrolltiere zu verschiedenen Altern (4, 8, 12, 16, 24 und 32 Wochen) untersucht. Eine initiale Microarrayanalyse unter Verwendung von ‚Illumina whole genome ref-bead chips‘ zeigte, dass sich diese Zeitpunkte hinsichtlich ihrere Genexpression in zu zwei Subgruppen clustern: 4, 8 und 12 Wochen bzw. 16, 24 und 32 Wochen.

Neben der eigentlichen differentiell veränderten Regulation der Genexpression ist auch die Expression von miRNAs bei der Analyse der Genregulation von Bedeutung, da diese posttranskriptionell ansetzt und durch die Microarrayanalyse nicht abgebildet wird. Daher wurde bei Versuchstiere der beiden Subgruppen (4, 12, 24 und 32 Wochen) die miRNA-Expression mittels miRNA-Sequenzierung auf einem Illumina HiSeq1000 und anschließender MirDeep2- und DESeq2-Analyse untersucht.

Hierbei zeigt sich, dass auch die miRNA-Expression differentiell reguliert ist, so dass sich die Wildtyptiere und die PDGF-B überexprimierenden Tiere in zwei definierte Gruppen aufteilen. So zeigen verschiedene miRNAs in den PDGF-B Tieren eine konstant signifikant erhöhte Expression (z.B. miRNA-34-, 125, -181, -199, -let7b) oder auch verminderte Expression (z.B. miRNA-101, -194).

Innerhalb der PDGF-B Tiere zeigen die Sequenzierungsergebnisse auch zwei Subgruppen mit einmal der Gruppe der 4 Wochen alten Tiere und die der 12, 24 und 32 Wochen alten Tieren. Parallel zeigt sich aber auch, dass verschiedene miRNAs innerhalb der PDGF-B Tiere eine Expressionsänderung im Zeitverlauf haben. So verringert sich die Expression von miRNAs von erhöhten Expressionswerten auf geringer erhöhte Expressionen, welche sich dann aber auch zum Teil auf die Expressionsstärke der Kontrolltiere oder sogar darunter reduziert (z.B. miRNA-92, -322, -let7i). Andere miRNAS zeigen das analoge gegenläufige Muster, bei dem deren Expression im Zeitverlauf ansteigt (z.B. miRNA-20, -26, -27).

Innerhalb der hochregulierten miRNAs zeigen sich mit miRNA-10, -146 und -200 miRNAs, welche regulativ auf PDGF-B wirken. Andere PDGF-B regulierende miRNAs wie miRNA-19, -29 und -148 zeigen sich als nicht reguliert. Auch die Expression von miRNAs, welche durch PDGF-B reguliert werden ist differentiell verändert. So sind miRNA-106, -130 und -34 in ihrer Expression hochreguliert. Auch miRNAs welch in Kontext zur Leberfibrogenese stehen zeigen sich differenziell reguliert. So sind u.a. miRNA-125, -181, -199 und -200 in ihrer Expression hochreguliert. Auch miRNAs welche mit Leberkrebs in Kotext stehen, so wie miRNA-23, -106, -193 und -223, zeigen ein differentiell reguliertes Muster.

Neben diesen miRNAs zeigen sich aber auch miRNAs als differentiell reguliert, welche noch nicht in Zusammenhang mit der Leberfibrogenese, bzw. -karzinogenes verknüpft sind wie u.a. die miRNA-296, -488 und -1955.

Zusammenfassend zeigt sich, dass die der PDGF-B vermittelten Leberfibrogenese zugrundliegende molekularen Mechanismen, nicht einzig auf der Genregulation beruhen, sondern auch auf einer posttranskriptionellen Regulation durch Veränderungen bei der miRNA-Expression.