Inaktivierung von Cyklin E1 oder Cyklin E2 verändert die Kinetik der Leberregeneration im Mausmodell

Hintergrund: Das Verständnis für die Steuerung des Zellzyklus hat sich aufgrund aktueller Daten grundlegend geändert. Insbesondere muss die Funktion des Cyklin E/CDK2 Komplexes für die Zellzyklusprogression neu definiert werden, da gezeigt wurde, dass die E-Cykline für die Zellproliferation nicht benötigt werden, jedoch eine essentielle Rolle beim Wiedereintritt ruhender Zellen in den Zellzyklus spielen.

Ziele: Die Rolle der E-Cykline während der Leberregeneration sollte untersucht werden.

Methoden: In Cyklin E1 und E2 knockout (KO) Mäusen wurden partielle Hepatektomien (PH) durchgeführt und die Leberregeneration mit der von Wildtyp (WT) Mäusen verglichen. Als Parameter dienten die Lebergewichtszunahme, die Kinetik der Hepatozytenproliferation sowie die CDK2 Kinaseaktivität.

Ergebnisse: Unsere Daten zeigen, dass eine Leberregeneration in Cyklin E1 oder E2 defizienten Mäusen nach PH prinzipiell stattfindet. Die Regenerationskinetiken in den KO Mäusen weichen allerdings stark von denen in Kontrolltieren ab. In E1 KO Tieren zeigt sich eine Verzögerung des G1/S Phase Übergangs. Zu späteren Zeitpunkten (48–72h nach PH) ist die Hepatozytenproliferation im Vergleich zu WT Tieren erhöht. Dies geht mit einer im Zeitverlauf verlängerten CDK2 Kinaseaktivität einher. In E2 KO Mäusen zeigt sich ein gegenteiliger Effekt: Die DNA Synthese nach PH startete deutlich früher und die Hepatozytenproliferation war signifikant höher als in WT Mäusen. Die Tiere zeigten eine starke CDK2 Kinaseaktivität 36–96h nach PH während wir in WT Tieren nur zwischen 40 und 48h nach PH CDK2 Aktivität beobachteten. Damit korrelierte, dass die E2 KO Tiere 7 Tage nach PH im Vergleich zu WT Tieren ein um 70% höheres Lebergewicht aufwiesen. Im Verlauf der Leberregeneration fanden wir in WT Mäusen ein ähnliches Expressionsprofil von Cyklin E1 und E2. Quantitative Real-Time PCR zeigte allerdings, dass Cyklin E2 zu allen Zeitpunkten ca.100fach höher exprimiert ist als Cyklin E1. In E1 KO Tieren begann die E2 Expression signifikant später als im WT und zeigte ein insgesamt niedrigeres Expressionsniveau. Im Gegensatz dazu war die Cyklin E1 Expression in E2 KO Tieren deutlich höher als in WT Kontrollen.

Schlussfolgerung: Cyklin E1 und E2 besitzen sowohl redundante als auch nicht-redundante Funktionen. Die Cyklin E2 Inaktivierung bewirkt stärkere Proliferation, verlängerte CDK2 Kinaseaktivität sowie vergrößerter Lebermasse nach PH. Cyklin E2 ist möglicherweise ein negativer Regulator von Cyklin E1.

Hepatozyten - Zellzyklusregulation