Zell- und molekularbiologische Mechanismen der Hepatitis B induzierten Leberfibrose
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Obwohl bereits zahlreiche Publikationen über die Struktur und den Replikationszyklus des Hepatitis B Virus publiziert wurden, sind die pathogenetischen Mechanismen, die für die Leberschädigung, die Entwicklung der Zirrhose und auch die malignen Transformationen verantwortlich sind, weitgehend unklar. Transgene Mausmodelle stellen deshalb ein geeignetes Modell dar, um den Einfluss von HBV-Proteinen auf Fibrogenese und Karzinogenese zu klären. Im Langzeitversuch wurde zunächst das Modell der Knochenmarkstransplantation bei Abcb4 Knock-out Mäusen (cholestatische Leberzirrhose) etabliert. Nach letaler Bestrahlung wurden Knochenmarkszellen von GFP positiven Spendermäusen (allogene Transplantation) und von Abcb4 Knock-out Mäusen (syngene Transplantation) in die Schwanzvene injiziert. 20 Wochen nach syngener und allogener Knochenmarktransplantation waren hepatisches Grading und Staging signifikant verbessert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Knochenmarkstransplantation eine antifibrotische Th-1 Antwort in Kombination mit transient erhöhten inflammatorischen Zytokinen und sukzessive erhöhter Aktivität von Matrix Metalloproteinasen (antifibrotisch) hervorruft. Die ebenfalls antifibrotische Th-Polarisation, sowie eine lang anhaltende proteolytische Aktivität, insbesondere von MMP-9, können für den Langzeiteffekt einer Fibroseverbesserung verantwortlich sein. Kernarbeit des Projektes war die Etablierung eines transgenen HBV-Modells auf unterschiedlichen genetischen Mausstammhintergründen, einem fibrosesuszeptiblen Stamm BALB/c und dem wenig fibrosesuszeptiblen Stamm C57Bi/6. Die Produktion des HBV Oberfiächenproteins stimuliert CHOP/GADD153 in Hepatozyten lediglich auf dem transgenen Hintergrund BALB/c. Dies könnte die Ursache für die CHOP mediierte Apoptose von Hepatozyten sein. Weiterhin entwickeln HBV transgene Mäuse eine hepatische Fibrose, deren Ausmaß vom genetischen Hintergrund abhängig ist. So ist die Fibrose in BALB/c Mäusen deutlich stärker ausgeprägt als in C57BI/6 Mäusen. Die Leberkrebs-Entwicklung (HCC) dagegen ist unabhängig vom genetischen Hintergrund mit einer Aktivierung von c-Jun und STAT3 in Hepatozyten assoziiert. Der ursprünglich intendierte antifibrotische Ansatz einer Knochenmarktransplantation im HBV transgenen Modell führt überraschenderweise zu einer Verschlechterung von Leberfunktion und -Struktur. Dieses Ergebnis ist insofern unerwartet, als in anderen Fibrosemodeilen (z.B. Abcb4 knock out Maus) eine allogene Knochenmarktransplantation über einen längeren Zeitraum zuverlässig in einer Verbesserung von Lebergrading und -Staging mündet. Das HBV Oberflächenprotein hingegen führt nach Durchführung einer Knochenmarktransplantation zur hepatozytären Schädigung und Cholestase vermutlich infolge einer periportalen Senszenz.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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CD20+ B cell infiltration in a mouse model for HBV-associated liver fibrosis depends on genetic background. Z Gastroenterol 2011; 49 - P351
J Stiefel, Y Churin, M Roderfeld, K Kopsch, D Glebe, E Roeb
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Mouse model for HBV-associated liver fibrosis. Z Gastroenterol 2011; 49 - P1_09
Y Churin, M Roderfeld, D Glebe, E Roeb
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(2012) Bone marrow transplantation improves hepatic fibrosis in Abcb4-/--mice via Th1 response and matrix metalloproteinase activity. Gut 61:907-913
Roderfeld M, Rath T, Pasupuleti S, Zimmermann M, Neumann C, Churin Y, Dierkes C, Voswinckel R, Barth PJ, Zahner D, Graf J, Roeb E
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(2012) Complement factor C5 deficiency significantly delays the progression of biliary fibrosis in bile duct-ligated mice. Biochem Biophys Res Commun. 418:445-450
Schmitt J, Roderfeld M, Sabrane K, Zhang P, Tian Y, Mertens JC, Frei P, Stieger B, Weber A, Müllhaupt B, Roeb E, Geier A
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(2012) Induction of matrix metalloproteinases and TLR2 and 6 in murine colon after oral exposure to Mycobacterium avium subsp. Paratuberculosis. Microbes Infect. 14:545-53
Roderfeld M, Koc A, Rath T, Blöcher S, Tschuschner A, Akineden O, Fischer M, von Gerlach S, Goethe R, Eckelt E, Meens J, Bülte M, Basler T, Roeb E
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(2012) TIMP-1/-2 and transient elastography allow non invasive diagnosis of cystic fibrosis associated liver disease. Dig Liver Dis. 44:780-7
Rath T, Menendez KM, Kügler M, Hage L, Wenzel C, Schulz R, Graf J, Nährlich L, Roeb E, Roderfeld M
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Hepatitis B virus surface proteins induce interferon response in the liver of HBV-transgenic mouse. Z Gastroenterol 2012; 50 - P4_15
Y Churin, M Roderfeld, HJ Mollenkopf, D Glebe, E Roeb
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Knochenmarktransplantation in HBV-transgenen Mäusen aggraviert die hepatische Fibrose. Z Gastroenterol 2012; 50 - P4_54
J Stiefel. Y Churin, M Roderfeld, K Kopsch, D Glebe, E Roeb
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(2013) Serum proteome profiling identifies novel and powerful markers of cystic fibrosis liver disease. PLoS One. 2013;8(3):e58955. Epub 2013 Mar 14
Rath T, Hage L, Kügler M, Menendez Menendez K, Zachoval R, Naehrlich L, Schulz R, Roderfeld M, Roeb E
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Direkte zytotoxische Effekte des Hepatitis B Virus Oberflächenproteins In der Leber. Z Gastroenterol 2013; 51 - P_5_07
Y Churin, T Würger, M Roderfeld, J Stiefel, K Reifenberg, HJ Mollenkopf, D Schröder, R Montalbano, M Ocker, D Glebe, E Roeb
