title: Untersuchung des Einflusses von Toll-like Rezeptor 5 auf humane hepatische und pankreatische Sternzellen
Creators: name: Böhm, Isabell Teresa
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Toll-like Rezeptor 5
Fibroseentstehung
humane hepatische Sternzellen
HSC,
humane pankreatische Sternzellen
hepatische Sternzellen
Fibrosebehandlung
Medical sciences Medicine
Medizin
TLR 5
pankreatische Sternzellen

description: Fibrose, die übermäßige Zunahme von Extrazellulärmatrix im menschlichen Körper, ist eine Folge anhaltender entzündlicher Gewebereaktionen. Besonders in der Leber und im Pankreas fördert eine Vielzahl an akuten und chronischen Erkrankungen, wie z. B. die Alkoholische und Nicht-Alkoholische Steatohepatitis, Virushepatitis, Autoimmunhepatitis, Pankreatitis und Pankreaskarzinome, die Fibroseentwicklung, die sich durch komplexe Pathophysiologie auszeichnet und im Verlauf von einem dramatischen Verlust von funktionalem Gewebe begleitet sein kann. Die bedeutsamsten Mediatoren der Fibrose und Hauptquelle von extrazellulären Matrixproteinen, wie Kollagen, sind humane Sternzellen, deren Aktivierung eine etablierte Schlüsselrolle in der Fibroseentstehung spielt. Quieszente hepatische und pankreatische Sternzellen halten in ihrem ruhendem Zustand als epitheliale Zellen im Leberparenchym bzw. Pankreastroma neben der Speicherung von Vitamin A wichtige Aufgaben zum Erhalt und Gleichgewicht der Gewebeintegrität und Immunregulation inne. Ihre Aktivierung führt zur Transdifferenzierung in mesenchymale Myofibrolasten und damit zur vermehrten Bildung von Extrazellulärmatrix, zur parenchymalen Migration, Chemotaxis, Proliferation, Phagozytose, Tumorinteraktion bzw. -förderung uvm. Diese Mechanismen führen über fibrotische Umbauprozesse bzw. desmoplastische Gewebereaktionen zum Verlust der physiologischen Organarchitektur und können unbehandelt in Zirrhose, Karzinogenese bzw. Tumorprogress münden. Als immunkompetente Zellen exprimieren humane Sternzellen diverse Toll-like Rezeptoren (TLR), die sie zur Erkennung pathologischer mikrobieller Strukturen befähigen. Mittels der Expression von TLR 5 sind sie dazu in der Lage das bakterielle Geißelprotein Flagellin spezifisch zu binden und über TLR-spezifische Signalwege so inflammatorische Gewebereaktionen zu generieren und zu verstärken. Diese Eigenschaft stellt ein interessantes Bindeglied zwischen Sternzell-assoziierter Fibroseentstehung und mikrobieller Besiedelung des Gastrointestinaltraktes dar. Diese Studie hebt eine mögliche Kommunikation zwischen Sternzellen und anderen Pankreas- bzw. Leberzellen, sowie dem Mikrobiom mittels TLR 5 hervor. Aus in vitro Studien ist bekannt, dass die Behandlung immortalisierte LX-2 und hPSC 2.2. Sternzellen mit geringen Mengen des Wachstumsfaktors TGF-β1 zur Transdifferenzierung in Myofibroblasten führen kann. TGF-β1 war dazu in der Lage die Aktivierung der Sternzellen stimulieren und damit ihren charakteristischen Wandel vom quieszenten zum aktiven Zustand, der sie im hepatischen und pankreatischen Milieu auszeichnet, zu fördern. Die Empfänglichkeit für TGF-β1 zeigt somit, dass Sternzellen auch über Signale aus ihrer Umgebung, sowie von weiter entfernten Zellen aktiviert werden können. Vor allem die Anwesenheit von Tumorzellen im umliegendem Gewebe könnte für eine Sternzellaktivierung durch die Sekretion verschiedener Wachstumsfaktoren, wie TGF-β1, verantwortlich sein. Um einen Einfluss von TLR 5 auf die Aktivierbarkeit von hepatischen und pankreatischen Sternzellen zu belegen, wurde ein TLR 5 Knockdown in LX-2 und hPSC 2.2.-Zellen durchgeführt. Die Aktivierung wurde durch unterschiedliche Konzentrationen TGF-β1 induziert. In der quantitativen RT-PCR zeigte sich eine Induktion von TLR 5 nach Aktivierung der Zellen mit TGF-β1. Außerdem nach TLR 5 Knockdown und TGF-β1 Behandlung eine Ineffizienz der TGF-β1 Wirkung bei der Aktivierung der Zellen. Dies konnte durch Westernblots auf Proteinebene bestätigt werden, bei der sich eine vermehrte TLR 5 Expression bei aktivierten Zellen, sowie eine verminderte Proteinexpression der Aktivitätsmarker nach TLR 5 Inhibierung präsentierte, die durch TGF-β1 nicht auf das Niveau des aktiven Zustandes gesteigert werden konnte. Diese Ergebnisse bestätigten sich ebenfalls in der indirekten Immunfluoreszenz. Das Proliferationsverhalten wurde zusätzlich durch eine Echtzeitbildgebung mittels Incucyte® beobachtet. Hier zeigte sich über einen Zeitraum von 48 Stunden eine verminderte Proliferationsrate nach TLR 5 Inhibierung und Behinderung der TGF-β1 Effizienz. Diese Ergebnisse bestätigen das aktivierende Potenzial von TGF-β1 und heben die Bedeutsamkeit von TLR 5 bei der Aktivierung von Sternzellen hervor und eröffnen damit neue Perspektiven zum besseren Verständnis von Mechanismen die im Gewebe mit einer Beteiligung von Sternzellen einhergeht; im Speziellen hinsichtlich der Sensibilität humaner Sternzellen gegenüber mikrobieller Stimuli und der Fähigkeit von Mikroorganismen molekulare und morphologische Zellveränderungen zu initiieren, die ein wichtige Rolle für Gewebestruktur und Funktionalität spielen. Des weiteren bietet das weitere Verständnis von Mechanismen der Fibroseentstehung im Zusammenhang mit der Karzinogenese und der Einflussnahme des Mikrobioms neue Hinweise für zukünftige Therapien und Maßnahmen zur Behandlungen von Erkrankungen des oberen Gastrointestinaltraktes.