Smad-abhängige TGF-beta-Signaltransduktion während physiologischer und pathobiochemischer Prozesse der Fibrogenese und Geweberegeneration in der Leber: Untersuchungen mit transgenen Smad7 und Smad7/3-knock out Tieren

• Applicant: Professor Steven Dooley, Ph.D.
• Subject Area: Public Health, Healthcare Research, Social and Occupational Medicine
• Term: from 2005 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 12713473

Chronische Schädigung der Leber durch Hepatitis B- oder C-Viren, Alkohol oder andere Noxen stellt weltweit ein erhebliches sozioökonomisches Problem dar. Organschützende Wundheilungsmechanismen werden durch Zytokine und andere Mediatoren induziert, was bei chronischer Aktivierung zur Transdifferenzierung und Proliferation hepatischer Sternzellen (HSC) und zur Apoptose von Hepatozyten mit Verlust der normalen Leberarchitektur führt. Neben der Fibrosierung und Zirrhoseentstehung tritt in vielen Fällen ein hepatozelluläres Karzinom auf. Hierbei könnte ein gemeinsamer Pathomechanismus zugrundeliegen. TGF-ß ist ein bedeutsames profibrogenes Zytokin und bereits die undifferenzierte Blockade des TGF-ß-Signalwegs führt bei induzierter Leberfibrose im Tiermodell, unabhängig davon, ob die Schädigung durch Gallengangsligatur, CCI4 oder Dimethylnitrosamin verursacht wurde, zu einer Verbesserung des Organzustands. In eigenen Vorarbeiten wurde durch spezifische Expression des TGF-ß-Antagonisten Smad7 in der Leber als gentherapeutischer Ansatz mittels adenoviraler Infektion von Ratten nach Gallengangsligatur die Fibrogenese signifikant unterdrückt. Zellbiologische Untersuchungen zeigten, dass die ektopische Expression von Smad7 den Transdifferenzierungsprozess der hepatischen Sternzellen blockiert. Durch die Verwendung eines CMV-Promotors als genregulatorisches Element erfolgte bei dieser in vivo-Gentherapie die Expression des Transgens in verschiedenen Zelltypen der Leber gleichermaßen. Zur Analyse der zelltypspezifischen Wirkung der Smad7 Expression wurden deshalb transgene Mauslinien erzeugt, die Smad7 spezifisch in Hepatozyten exprimieren unter der Kontrolle des CRP-Promotors, der während einer Akut-Phase-Reaktion aktiviert wird, bzw. reguliert durch einen konditionierten CRE-Rekombinase abhängigen Albumin- Promotor. Nach Induktion einer Fibrose durch CCI4-Behandlung soll aufgeklärt werden, wie sich die Überexpression von Smad7 auf die TGF-ß-abhängige Apoptose und die Fibrogenese auswirkt. TGF-ß besitzt darüberhinaus eine wichtige regulatorische Rolle bei der Leberregeneration. Deshalb erwarten wir, dass die Induktion der Smad7-Expression speziell in Hepatozyten möglicherweise den Regenerationsprozess beschleunigt, jedoch auch die Gefahr eines unkontrollierten Proliferationsverhaltens beinhaltet. Dies soll nach 50%iger Hepatektomie im Vergleich mit Wildtyptieren bestimmt werden. Komplementiert werden die Resultate durch Untersuchungen an Smad7- bzw. Smad3-knock out-Mäusen. Wir erwarten durch das beantragte Projekt spezifische neue Details zur Funktion des multipotententen Zytokins TGF-ß bei Fibrogenese- und Regenerationsprozessen aufzuklären, die es ermöglichen werden, die Konzeption anti-TGF-ß ausgerichteter Therapieansätze weiter zu fokussieren und dazu beitragen sollen, unerwünschte Nebenwirkungen auszuschließen.

• DFG Programme: Research Grants