Die Bedeutung von p70S6K und dessen Hemmung bei der humanen Leberfibrose

Hintergrund:

Die Leberzirrhose ist weltweit eine bedeutende Ursache für Morbidität und Mortalität. Trotz der Entwicklung einiger effektiver kausaler Maßnahmen zur Verhinderung oder Verzögerung einer Leberzirrhose, sehen wir uns täglich im klinischen Alltag mit Lebererkrankungen konfrontiert, welche aufgrund einer Therapieresistenz oder aufgrund fehlender effektiver Therapien, in ihrem Verlauf nicht günstig beeinflussbar sind. Hier ergibt sich ein dringender Bedarf für die Identifizierung von direkt antifibrotisch wirkenden Ansatzpunkten.

In murinen Modellen konnte der PI3K/Akt/p70S6K-Signalweg in der Leber als profibrogen identifiziert werden. Beim Menschen ist dieser Signalweg bis dato unzureichend verstanden.

Die vorliegende Studie untersucht die spezifische Bedeutung des p70S6K- Proteins bei der humanen Leberfibrose, um hierdurch einen möglichen Ansatzpunkt für eine antifibrotische Therapie zu identifizieren.

Methoden:

Es wurden die Expression von p70S6K und phospho-p70S6K in Korrelation mit fibroserelevanten Aktivitätsmarkern wie α-smooth muscle actin (α-SMA) und Kollagen 1α1 (Col1α1) in humanen Leberproben und primären humanen hepatischen Sternzellen (phHSC) mittels Licht-, Immunfluoreszenzmikroskopie und Western-blotting untersucht. Die Auswirkungen eines siRNA-basierten Knockdowns von p70S6K auf das Aktivierungsverhalten in humanen Sternzellen (LX-2 und phHSC) wurde ebenfalls untersucht.

Ergebnisse:

Im ersten Schritt erfolgte eine immunhistochemische Färbung von Lebergewebe von 16 Patienten mit Leberzirrhose. Hier fiel auf, dass Col1α1 mit phospho-p70S6K überlappend in Regeneratknoten exprimiert ist. Als Korrelat für die Fibrose wurde die Expression von Col1α1 histologisch quantifiziert. Bei allen Präparaten zeigten mindestens 60% der Regeneratknoten eine Col1α1- Expression. Insgesamt zeigten mehr Regeneratknoten eine korrelierende Expression von phospho-p70S6K als von p70S6K (n = 16; p < 0,01; Exakter Test nach Fisher).

In einem weiteren Schritt erfolgte die Isolation von phHSC aus Lebergeweben von 3 Patienten. Hier zeigte sich über einen Beobachtungszeitraum von 13 Tagen eine spontane Aktivierung der Zellen, welche anhand einer steigenden α-SMA-Proteinexpression mittels Immunfluorenzenzmikroskopie und Western-blotting gezeigt werden konnte. Die densitometrische Auswertung der Resultate des Western-blots belegte einen signifikanten Anstieg (n = 3; p < 0,05; ANOVA). Korrelierend hierzu wurde ein signifikanter Anstieg der p70S6K- Proteinexpression über die Zeit beobachtet (n = 3; p < 0,05; ANOVA).

Um zu prüfen, ob eine funktionelle Relevanz aus dieser Korrelation abzuleiten ist, erfolgte ein siRNA-basierter Knockdown von p70S6K in humanen Sternzellmodellen (LX-2 und phHSC). In immortalisierten Sternzellen (LX-2) kam es nach Knockdown von p70S6K zu einer signifikanten Reduktion der Aktivierung gemessen anhand der TGF-β-vermittelten α-SMA-Proteinexpression (n = 4; p < 0,05; ANOVA). Ein ähnlicher Effekt konnte in phHSC beobachtet werden, die unter dem siRNA-basierten Knockdown von p70S6K eine signifikant geringere Aktivierung, gemessen anhand der α-SMA Proteinexpression im spontanen Aktivierungsverlauf, nach 7 Tagen zeigten (n = 5; p < 0,05; t-Test).

Schlussfolgerung:

Bei der humanen Leberfibrose können Änderungen der Proteinexpression von p70S6K und seiner phosphorilierten Form beobachtet werden. Die Hemmung dieses Proteins unterbindet die TGF-β-vermittelte Aktivierung von LX-2-Zellen und die spontane Aktivierung von phHSC. Wir schließen daraus, dass p70S6K einen potentiellen therapeutischen Ansatzpunkt zur Behandlung der Leberfibrose bei Menschen darstellt.

^*contributed equally.