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Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is rising in prevalence, and a better pathophysiologic understanding of the transition to its inflammatory phenotype (NASH) is key to the development of effective therapies. To evaluate the contribution of the NLRP3 inflammasome and its downstream effectors IL-1 and IL-18 in this process, we applied the true-to-life “American lifestyle-induced obesity syndrome” (ALiOS) diet mouse model. Development of obesity, fatty liver and liver damage was investigated in mice fed for 24 weeks according to the ALiOS protocol. Lipidomic changes in mouse livers were compared to human NAFLD samples. Receptor knockout mice for IL-1 and IL-18 were used to dissect the impact of downstream signals of inflammasome activity on the development of NAFLD. The ALiOS diet induced obesity and liver steatosis. The lipidomic changes closely mimicked changes in human NAFLD. A pro-inflammatory gene expression pattern in liver tissue and increased serum liver transaminases indicated early liver damage in the absence of histological evidence of NASH. Mechanistically, Il-18r\(^{−/−}\)- but not Il-1r\(^{−/−}\) mice were protected from early liver damage, possibly due to silencing of the pro-inflammatory gene expression pattern. Our study identified NLRP3 activation and IL-18R-dependent signaling as potential modulators of early liver damage in NAFLD, preceding development of histologic NASH.
Inflammasome sind große intrazelluläre Multiproteinkomplexe und stellen einen wichtigen Bestandteil des angeborenen Immunsystems dar. Sie werden durch eine Vielzahl mikrobieller Moleküle, Gefahrensignale und kristalliner Substanzen aktiviert und führen zur Produktion von reifem IL-1β. In dieser Arbeit wurde der Fokus auf zwei Vertreter dieser Inflammasome gelegt, dem AIM2 und NLRP3 Inflammasom. Ersteres wird über intrazytoplasmatische DNA aktiviert und Defekte in seiner Regulation sind beispielsweise pathogenetisch relevant bei der chronischen Entzündung im Rahmen einer Psoriasis (Dombrowski et al. 2011) oder bei der Entstehung von Kolonkarzinomen mit Mikrosatelliteninstabilität (Woerner et al. 2007). Das NLRP3 Inflammasom kann durch unterschiedlichste Substanzen, wie z.B. Cholesterolkristalle, ATP, SDS oder Uratkristalle aktiviert werden. Pathogenetisch von Bedeutung ist eine Fehlregulation u.a. bei der Entstehung von CEDs.
Ziel dieser Arbeit war es, Kolonadenom und –karzinomzelllinen auf die Induzierbarkeit des AIM2 und NLRP3 Inflammasoms zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden die Zelllinien entsprechend der Inflammasom-typischen Signalwege stimuliert, bzw. mit dsDNA transfiziert, und anschließend mittels RT-qPCR, ELISA und Western Blot die AIM2- und/oder IL-1β Genexpression, sowie die IL-1β Proteinsekretion bestimmt.
In den untersuchten Darmzelllinien konnte unter den gewählten Versuchsmodalitäten weder eine funktionelle AIM2, noch eine funktionelle NLRP3 Inflammasomaktivierung nachgewiesen werden. Ein möglicher Grund hierfür könnte das Fehlen von für die Signalkaskade wichtigen Proteinen in den Kolonzelllinien sein. Dieses könnte erklärt werden durch die Überlegung, dass sich die verwendeten Kolonadenom- und karzinomzelllinien im Vergleich zu normalen Kolonzellen in einem zu stark entdifferenzierten Zustand befanden und somit zur Inflammasomaktivierung nicht mehr in der Lage waren. Vielleicht bedarf es auch anderer Zytokinstimulations- bzw. Transfektionszeiten, um eine IL-1β Sekretion in den Kolonzelllinien zu induzieren.