Adaptationsprozesse bei Hypoxie im equinen und lagomorphen Jejunumepithel

• Antragstellerin: Professorin Dr. Franziska Dengler
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316183467

Hypoxie kann trotz der Adaptationsfähigkeit des Darmepithels an unterschiedlichste Oxygenierungszustände schwerwiegende Schädigungen der Enterozyten verursachen. Beim Pferd führen Strangulationen von Darmschlingen häufig zu Hypoxie in einzelnen Bereichen des Jejunums, die trotz chirurgischer Intervention zum Tod des Tieres führen. Eine genauere Kenntnis möglicher Adaptationsmechanismen würde nicht nur grundlegende Einblicke in die epithelialen Reaktionen auf Hypoxie liefern, sondern auch dazu beitragen, das therapeutische Vorgehen zu verbessern. Wir gehen davon aus, dass eine erfolgreiche Adaptation des Darmepithels an Hypoxie sowohl kurz- als auch langfristige Veränderungen beinhaltet. Im beantragten Projekt soll die Beteiligung von AMP-aktivierter Proteinkinase (AMPK) und Hypoxie-induzierbarem Faktor (HIF) 1 an der Adaptation des equinen (und lagomorphen) Jejunumepithels an Hypoxie näher charakterisiert werden. Beide Regulationsmechanismen spielen eine zentrale Rolle für die Regulation der Glukoseaufnahme nach intrazellulär und stellen vermutlich auch bei hypoxischen Zuständen die Energieversorgung der Enterozyten sicher. Somit soll der Hypothese nachgegangen werden, dass unter Hypoxie AMPK- und/oder HIF1-vermittelt die apikale Glukoseaufnahme auf dem klassischen und energieaufwändigen Weg via Natrium-Glukose-Kotransporter (SGLT1) verringert und durch einen verstärkten Einbau der energetisch effizienteren Glukosetransporter (GLUT) 1 und/oder 2 in die apikale und/oder basolaterale Zellmembran erweitert wird. Dadurch stünde ohne zusätzlichen Energieaufwand Glukose für die vermehrt stattfindende anaerobe Glykolyse zur Verfügung. Inwiefern auch die Ausschleusung der Metaboliten der anaeroben Glykolyse (v.a. Laktat) einer Regulation durch AMPK und/oder HIF1 unterliegt, soll ebenfalls untersucht werden. Dabei stehen die Monocarboxylattransporter (MCT) 1 und 4 im Fokus.Aufgrund der anatomischen und physiologischen Gemeinsamkeiten soll das Kaninchen als Modelltier genutzt werden, um Versuchsansätze zu etablieren und die Hypothesen zu überprüfen. Im Anschluss sollen diese Ergebnisse am Pferd verifiziert werden.Zur Klärung der Fragestellungen wird mit Hilfe der Ussingkammer-Technik Hypoxie in isolierten Jejunumepithelien simuliert und der transepitheliale Transport von Glukose ebenso wie ihre Aufnahme über die apikale und basolaterale Membran des Epithels sowie die Ausschleusung ihrer Metaboliten anhand radioaktiv markierter Substrate nachverfolgt. Durch den Einsatz spezifischer Hemmstoffe für SGLT1, GLUT1 und 2 sowie MCT1 und 4 soll deren Beteiligung am Transport unter Hypoxie sowie Kontrollbedingungen charakterisiert werden. Neben funktionellen Untersuchungen sollen diese Transportproteine auch auf Genexpressionsebene mittels RT-qPCR quantifiziert werden. In einem zweiten Schritt soll die Beteiligung von AMPK und HIF1 durch den Einsatz spezifischer Agonisten und Antagonisten untersucht sowie deren Aktivierung mittels Western Blot nachgewiesen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen