Hepatotoxische Effekte von Alkohol auf humane Nicht-Parenchymzellen und im 3D-Leberorganoid

Die alkoholische Leberschädigung stellt nach wie vor ein großes, medizinisches Problem dar. Unsere Vorarbeiten mit 2D-Zellkulturen mit Maus-Hepatozyten (HC) haben gezeigt, dass Alkohol-Exposition die Zellen sensitiviert, z.B. für die pro-Apoptotischen Effekte von TGF-β.

In dieser Dissertationsarbeit wurde einerseits untersucht, ob Alkohol auf andere Leberzelltypen (hepatische Sternzellen (HSC) und Lebersinusoidale Endothelzellen (LSEC)) vergleichbare Wirkungen hat wie auf HC und ob sich die mit Mauszellen generierten Daten auch auf das humane System übertragen lassen.

Quasi primäre, humane (upcyte®-) HC, HSC und LSEC wurden als konventionelle Monolayer-Kulturen und zusätzlich in 3D, humanen Leber-Organoiden (LOs) untersucht. Expressionslevel verschiedener Marker für Proliferation, Apoptose und Alkoholstoffwechsel wurden mittels real-time PCR analysiert. Außerdem werden aktuell Immunfärbungen von in Paraffin eingebetteten LOs nach 10-tägiger Stimulation durchgeführt.

Im Gegensatz zu den Ergebnissen mit 2D-HC Kulturen, scheint Alkohol in HSC und LSEC im Monolayer survival-Gene wie Bcl2 zu induzieren, was sich jedoch im 3D-Verband nicht fand. Die Expression des wichtigen Alkohol-metabolisierenden Enzyms Cyp2e1 wurde in 2D-HC erwartungsgemäß durch Alkohol induziert. In HSC wird es jedoch reduziert. Im LO scheint aber der HC-Effekt zu überwiegen so dass Cyp2e1 hier noch stärker induziert wird als im HC-Monolayer. Lyve-1, ein Marker für primäre, funktionale LSEC, wird durch Alkohol sowohl in 2D-LSEC als auch in 3D deutlich reduziert.

Diese Ergebnisse deuten einerseits darauf hin dass Alkohol zwar in Monolayer-Kulturen von HSC und LSEC Überlebenssignale hochreguliert, dass sich dies aber vermutlich nicht direkt auf die in vivo Situation übertragen lässt, da es im LO nicht mehr zu beobachten war. Die Alkohol-bedingte Reduktion der Lyve-1 Expression insbesondere im LO lässt vermuten, dass Alkohol direkt die LSEC schädigt, was wiederum Auswirkungen auf andere Zellen in der Leber haben dürfte. Somit zeigen unsere Daten schon jetzt dass die Analyse von Alkohol-Effekten alleine in Monolayer-HC teilweise zu deutlich anderen Ergebnissen führt als in 3D Ansätzen. Letztere besitzen aber höchstwahrscheinlich eine größere translationale Aussagekraft.