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Eine Störung des Leberstoffwechsels durch die Ausbildung einer Insulinresistenz kann zu Folgeerkrankungen wie der nicht alkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) bis hin zur Steatohepatitis (NASH) und zur Entwicklung eines Diabetes Typ II führen. Am Krankheitsverlauf sind residente (Kupfferzellen) sowie infiltrierende Makrophagen beteiligt, die durch inflammatorische Stimuli aktiviert werden und zur Progression von Lebererkrankungen führen können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle von mPGES1-abhängig gebildetem Prostaglandin E2 (PGE2) an der Modulation von aktivierten Lebermakrophagen untersucht. Dazu wurden Kupfferzellen und Peritonealmakrophagen (als Modell für infiltrierende Makrophagen) aus Wildtyp und mPGES1-defizienten Mäusen isoliert. Beide Makrophagenpopulationen wurden in Zellkulturversuchen mit Lipopolysacchariden (LPS) aktiviert und auf ihre PGE2-Synthese, Genexpression und Sekretion von verschiedenen Cytokinen hin untersucht. Die beiden Makrophagenpopulationen unterschieden sich hinsichtlich der PGE2-Synthese bei mPGSE1-Defizienz. Während bei Peritonealmakrophagen die LPS-abhängige PGE2-Synthese bei Abwesenheit der mPGES1 fast vollständig reprimiert war, war bei Kupfferzellen nur eine 25%ige Abnahme zu verzeichnen. Die postulierte selbstverstärkende Rückkopplungsschleife von PGE2 im Hinblick auf seine eigene Synthese konnte in isolierten Peritonealmakrophagen, nicht jedoch in Kupfferzellen, bestätigt werden. In Kupfferzellen führte exogenes PGE2 ferner zu einer Repression von den pro-inflammatorischen Cytokinen TNFα und IL-1β und für endogenes PGE2 konnte in diesem Zelltyp kein Effekt festgestellt werden. In Peritonealmakrophagen konnte hingegen auch für endogenes PGE2 eine reprimierende Wirkung auf die Expression von TNFα beobachtet werden. Das ist eventuell auf eine höhere Sensitivität gegenüber PGE2 von Peritonealmakrophagen im Vergleich zu Kupfferzellen zurückzuführen. PGE2 wirkte unter den gewählten Versuchsbedingungen in vitro somit eher anti-inflammatorisch. Cholesterolkristalle induzierten in Kupfferzellen die Expression der PGE2-synthetisierenden Enzyme und verschiedener pro-inflammatorische Cytokine. Sie könnten somit zu einer Progression von NAFL zu NASH beitragen. Die Daten aus dieser Arbeit deuten darauf hin, dass PGE2 im Rahmen von entzündlichen Leberveränderungen eine eher protektive Wirkung im Hinblick auf die Progression von NAFLD und Insulinresistenz haben könnte.
In a subset of patients, non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is complicated by cell death and inflammation resulting in non-alcoholic steatohepatitis (NASH), which may progress to fibrosis and subsequent organ failure. Apart from cytokines, prostaglandins, in particular prostaglandin E-2 (PGE(2)), play a pivotal role during inflammatory processes. Expression of the key enzymes of PGE(2) synthesis, cyclooxygenase 2 and microsomal PGE synthase 1 (mPGES-1), was increased in human NASH livers in comparison to controls and correlated with the NASH activity score. Both enzymes were also induced in NASH-diet-fed wild-type mice, resulting in an increase in hepatic PGE(2) concentration that was completely abrogated in mPGES-1-deficient mice. PGE(2) is known to inhibit TNF-alpha synthesis in macrophages. A strong infiltration of monocyte-derived macrophages was observed in NASH-diet-fed mice, which was accompanied with an increase in hepatic TNF-alpha expression. Due to the impaired PGE(2) production, TNF-alpha expression increased much more in livers of mPGES-1-deficient mice or in the peritoneal macrophages of these mice. The increased levels of TNF-alpha resulted in an enhanced IL-1 beta production, primarily in hepatocytes, and augmented hepatocyte apoptosis. In conclusion, attenuation of PGE(2) production by mPGES-1 ablation enhanced the TNF-alpha-triggered inflammatory response and hepatocyte apoptosis in diet-induced NASH.
In a subset of patients, non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is complicated by cell death and inflammation resulting in non-alcoholic steatohepatitis (NASH), which may progress to fibrosis and subsequent organ failure. Apart from cytokines, prostaglandins, in particular prostaglandin E-2 (PGE(2)), play a pivotal role during inflammatory processes. Expression of the key enzymes of PGE(2) synthesis, cyclooxygenase 2 and microsomal PGE synthase 1 (mPGES-1), was increased in human NASH livers in comparison to controls and correlated with the NASH activity score. Both enzymes were also induced in NASH-diet-fed wild-type mice, resulting in an increase in hepatic PGE(2) concentration that was completely abrogated in mPGES-1-deficient mice. PGE(2) is known to inhibit TNF-alpha synthesis in macrophages. A strong infiltration of monocyte-derived macrophages was observed in NASH-diet-fed mice, which was accompanied with an increase in hepatic TNF-alpha expression. Due to the impaired PGE(2) production, TNF-alpha expression increased much more in livers of mPGES-1-deficient mice or in the peritoneal macrophages of these mice. The increased levels of TNF-alpha resulted in an enhanced IL-1 beta production, primarily in hepatocytes, and augmented hepatocyte apoptosis. In conclusion, attenuation of PGE(2) production by mPGES-1 ablation enhanced the TNF-alpha-triggered inflammatory response and hepatocyte apoptosis in diet-induced NASH.