The role of conventional and liver resident NK cells in drug-induced liver injury and in the regulation of ILC2 cells

• Applicants: Professor Dr. Jan G. Hengstler; Professor Dr. Carsten Watzl
• Subject Area: Immunology ; Public Health, Healthcare Research, Social and Occupational Medicine
• Term: from 2018 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 397052788

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Das Immunsystem kann maßgeblich zu Leberschädigungen beitragen, nicht nur im Rahmen von chronischen viralen Infektionen, sondern auch bei Medikamenten-induzierter Lebertoxizität (DILI). In diesem Projekt untersuchten wir die Rolle von Natürlichen Killer (NK) Zellen bei DILI. Wir haben eine Induktion von mehreren aktivierenden Liganden für NK-Zellrezeptoren durch verschiedene Medikamente (z.B. Valproinsäure, Ketoconazol, Promethazin, Isoniazid) auf Hepatozyten beobachtet. Insbesondere die Expression der aktivierenden NKG2D-Liganden (MICA, MICB und ULBPs) und des NKp30-Liganden B7-H6 wurde in primären menschlichen Hepatozyten nach Exposition mit vielen verschiedenen Medikamenten hochreguliert. Daher haben wir untersucht, ob und wie NK Zellen durch diese Liganden aktiviert werden und somit durch das Abtöten von Hepatozyten zur Entstehung von DILI beitragen können. Anhand der humanen Hepatozyten-Zelllinien Huh7 und HepG2 konnten wir bestätigen, dass die aktivierenden NK-Zellliganden nach der Medikamentenexposition auch auf der Proteinebene erhöht waren. Hepatozyten-Zelllinien oder primäre menschliche Hepatozyten, die mit NK-Zellen kokultiviert wurden, verursachten nach Vorbehandlung mit Medikamenten in in vivo relevanten Konzentrationen im Vergleich zu den Lösungsmittelkontrollen eine erhöhte NK-Zellaktivierung. Eine verstärkte NK-Zellaktivierung zeigte sich durch eine erhöhte Zytotoxizität gegenüber Hepatozyten und Interferon (IFN)-g Produktion. Die NK-Zellaktivierung konnte durch spezifische Antikörper gegen aktivierende NK-Zellrezeptoren blockiert werden. Diese Daten unterstützen die Hypothese, dass NK-Zellen die medikamenteninduzierte Leberschädigung durch direkte Interaktion mit Hepatozyten modulieren können, was zu Zytotoxizität und IFN-g Produktion führt.

Publications

• (2018) Impedance-based analysis of Natural Killer cell stimulation. Sci. Rep. 21:4938
  Fasbender, F., Watzl, C.
  (See online at https://doi.org/10.1038/s41598-018-23368-5)
• (2020) Enhanced activation of human NK cells by drug-exposed hepatocytes. Arch. Toxicol. 94:439-448
  Fasbender, F., Obholzer, M., Metzler, S., Stöber, R., Hengstler, J.G., Watzl, C.
  (See online at https://doi.org/10.1007/s00204-020-02668-8)