Z Gastroenterol 2009; 47 - P128
DOI: 10.1055/s-0029-1241378

Kupferüberladung führt zur Fragmentierung von Mitochondrienmembranlipiden: Implikationen für die Pathogenese der Lebertoxizität bei Morbus Wilson

I Yurkova 1, 2, G Fitzl 3, J Arnhold 2, D Huster 4
  • 1Belorussische Staatliche Universität, Institut für Physikochemische Probleme, Minsk, Belarus
  • 2Institut für Medizinische Physik und Biophysik Universität Leipzig, Leipzig, Germany
  • 3Institut für Anatomie, Universität Leipzig, Leipzig, Germany
  • 4Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Klinik für Gastroenterologie, Hepatologie und Infektiologie, Magdeburg, Germany

Einleitung: Mitochondrien sind eine intrazelluläre Quelle für reaktive Sauerstoffspezies und zugleich sensitive Angriffsorte für oxidative Schädigung unter pathologischen Bedingungen. Der M. Wilson ist charakterisiert durch Kupferakkumulation in der Leber und anderen Geweben durch ATP7B-Mutationen. Die spezifischen Mechanismen der Kupfertoxizität in der Leber und die Pathogenese der Erkrankung sind jedoch unzureichend erforscht. Mitochondrienschäden in der Leber von Patienten mit M. Wilson und Tiermodellen sind gut dokumentiert. Oxidativer Stress ist ein vermuteter Mechanismus, experimentelle Belege dafür sind jedoch rar.

Ziele: In dieser experimentellen Arbeit wurde untersucht, ob Kupfer Mitochondrien durch frei-radikalische Fragmentierung der Mitochondrienmembranlipide zerstört.

Methodik: Synthetische Mitochondrienlipide wurden mit verschiedenen Kupferkonzentrationen in Gegenwart von H2O2 und Ascorbat inkubiert. Ferner wurden aus Lebermitochondrien von Wildtyp- und Atp7b-KO-Mäusen extrahierte Lipide mit vergleichbaren Kupferkonzentrationen behandelt. Anschließend wurden die Reaktionsprodukte aller Experimente mittels Dünnschichtchromatografie und MALDI-TOF Massenspektrometrie untersucht.

Ergebnisse: Die Analyse der synthetischen Lipide mit freier Hydroxylgruppe im polaren Teil zeigten nach Inkubation im Kupfer (0,13–1mM) eine Fragmentierung und die Entstehung neuer Lipidprodukte. Die kombinierte Wirkung von Kupfer, H2O2 und Askorbat auf isolierte Mauslebermitochondrien resultierte in der Bildung von Phosphatidsäure und Phosphatidylhydroxyazeton. Ferner konnte Phosphatidsäure in unbehandelten Mitochondrien von Atp7b-KO-Mäusen nachgewiesen werden. Die Analyse der Reaktionsprodukte zeigte, dass diese aus der hydroxylradikal-induzierten Fragmentierung von Cardiolipin hervorgingen.

Schlussfolgerung: Die in vivo Ergebnisse zeigen erstmalig, dass Kupferüberladung zur Fragmentierung von Mitochondrienlipiden führt. Dies bewirkt die Zerstörung der Mitochondrienintegrität mit negativen Folgen auf die Zellrespiration und stellt einen molekularen Mechanismus der Mitochondrienzerstörung bei M. Wilson dar. Dies ist relevant für das Verständnis der Pathogenese und ebnet den Weg zur Entwicklung spezifischer Therapiestrategien zur Behandlung der Leberschädigung bei M. Wilson.