Physische Parameter, Glucose- und Triglyceridstoffwechsel bei akuter

Abbildung 3.2 Akute Leberschädigung: Physische Parameter, Glucose- und Triglyceridstoffwechsel Bei Atg7-Defizienz kam es bei akuter Leberschädigung im Fah-Modell zu physischen Veränderungen wie Gewichtsverlust, Hepatomegalie und systemischen Auswirkungen auf den Glucose- und Triglyceridgehalt im Blutserum. Darstellung der Mittelwerte mit Standardabweichung (Konfidenzintervall: 95%) der physischen Parameter sowie der Serumwerte von Glucose und Triglyceriden von Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ und Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- Tieren nach NTBC-Entzug über 14 Tage. Kontrollen sind ebenfalls dargestellt (100% Fah^-/-, Atg7^f/fAlb.Cre+ und Atg7^f/fAlb.Cre-). A) Darstellung des Körpergewichts (KG) der Mäuse. B) Darstellung des Lebergewichts (LG) der Mäuse. C) Darstellung des LG/KG-Quotienten der Mäuse. D) Repräsentative makroskopische Leberbilder. E) Serum-Glucose der Mäuse. F) Serum-Triglyceride (TG) der Mäuse. *: p-Wert ≤ 0.05. n=5-6. F100: 100% Fah^-/-. A+:

Atg7^f/fAlb.Cre+. A-: Atg7^f/fAlb.Cre-. FA+: Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+. FA-: Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre-.

Referenzwerte von drei Monaten alten C57Bl/6J Mäusen: Glucose (8,12 ± 0,56 mmol/l) und Triglyceride (3,66 ± 1,77 mmol/l) (Zentrum für Genomdynamik und Isomorphie/Europhenome, 2016).

Akute Leberschädigung beeinflusst den gesamten Organismus und kann zu Gewichtsverlust sowie kompensatorischer Hepatomegalie führen. Um Auswirkungen eines Atg7-Verlustes während der akuten Leberschädigung im Fah-Modell zu erhalten, wurden die Tiere nach 14-tägiger NTBC-Karenz getötet und die Proben untersucht. Der Zeitpunkt beruhte auf Beobachtungen früherer Arbeiten. So war bekannt, dass trotz einer bereits bestehenden

hepatischen Dysfunktion der Allgemeinzustand und die körperliche Konstitution der 0% Fah -/-Tiere nach 14-tägiger NTBC-Pausierung noch nicht von denen der 100% Fah^-/- Tieren abweichen (Grompe, Lindstedt et al. 1995). Ferner war eine Abnahme des Körpergewichts und eine Hepatomegalie aus Untersuchungen von Atg7^f/fAlb.Cre+ Mäusen bekannt (Komatsu et al. 2005).

Die Mortalität der 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ Tiere war durch Beendigung der NTBC-Gabe nicht eingeschränkt (nicht gezeigte Daten). Die Bestimmung des Körpergewichts (Abbildung 3.2 A) offenbarte ein signifikant geringeres Körpergewicht der 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ Tiere im Vergleich zu allen Gruppen außer der ebenfalls Atg7-defizienten Atg7^f/fAlb.Cre+ Tieren.

Zwischen diesen beiden Gruppen bestand kein signifikanter Unterschied des Körpergewichts.

Die 100% Fah^-/- Tiere waren schwerer als die übrigen Gruppen. Das Lebergewicht (Abbildung 3.2 B) beider Atg7-defizienten Gruppen, 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ (2.867 g ± 0.2951) und Atg7^f/fAlb.Cre+ (2.467 g ± 0.2704), war signifikant höher als das der anderen Gruppen: 100%

Fah^-/- (1.917 g ± 0.07032)und Atg7^f/fAlb.Cre- (1.117 g ± 0.05426) und 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- (1.650 g ± 0.1232). Die antiproportionale Entwicklung von Körper- und Lebergewicht bei Atg7-Defizienz schlug sich dementsprechend im Lebergewicht/Körpergewicht-Quotienten (Abbildung 3.2 C) nieder. Hier wiesen die 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ Proben (18.66 % ± 1.823) über 10 Prozent höhere Werte auf als die meisten anderen Gruppen: 100% Fah^-/- (6.467 % ± 0.1667) und Atg7^f/fAlb.Cre- (5.052 % ± 0.1106) und 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- (7.880 % ± 0.6235). Erhöhte Werte des Quotienten aus des Leber- und Körpergewicht stellten sich gemäß den vorherigen Ergebnissen auch für die Atg7^f/fAlb.Cre+ Tiere (14.19 % ± 1.193) heraus (Komatsu et al. 2005). Die genannten Beobachtungen bezüglich Körpergewicht und Lebergewicht spiegelten sich ebenfalls in den Aufnahmen der makroskopischen Lebern (Abbildung 3.2 D) nach der Entnahme wieder. Hier waren die Lebern der Atg7-defizienten Tiere größer als die der anderen Gruppen. Es waren weißlich-derbe Areale im Leberparenchym der Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ Tiere als mögliche Hinweise auf intrahepatische Fibrose auszumachen. Dies war in keiner anderen Gruppe zu beobachten. Die bestehende akute Leberschädigung ließ Auswirkungen auf verschiedene Stoffwechselleistungen der Leber wie Glucose- und Lipidhaushalt vermuten. Diese Vermutung bestätigte sich durch Bestimmung der Serum-Glucose- (Abbildung 3.2 E) und Serum-Triglyceridwerte (Abbildung 3.2 F). Die 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ und 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- Mäuse litten unter einer aus dem Fah-Modell bereits bekannten Hypoglykämie (Grompe et al. 1993). Außerdem wurde eine Hypotriglyceridämie in diesen beiden zuletzt genannten Gruppen im Vergleich zu den übrigen Genotypen nachgewiesen.

Eine stärkere Leberschädigung der Atg7-defizienten Mäuse als Ursache des reduzierten Körpergewichts und der Hepatomegalie wurde vermutet. Mögliche intrahepatische Korrelate wären Veränderungen wie Dysplasie, Fibrose und Hypertrophie. Um die Hypothese weiterzuverfolgen, wurden sowohl histologische Untersuchungen der Lebern als auch Bestimmung der Leberparameter AST (Aspartat-Aminotransferase) und Bilirubin im Serum durchgeführt.

Abbildung 3.3 Akute Leberschädigung: Leberhistologie und Serum-Leberparameter

Histologische Veränderungen des Leberparenchyms bei akuter Hepatitis mit Dysplasien, Fibrose und Hepatozytenhypertrophie fanden Ausdruck in erhöhten Serum-Leberparametern. Darstellung der Mittelwerte mit Standardabweichung (Konfidenzintervall: 95%) der Leberhistologie sowie der Leberparameter aus dem Serum von Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ und Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- Tieren nach NTBC-Entzug über 14 Tage. Kontrollen sind ebenfalls dargestellt (100% Fah^-/-, Atg7^f/fAlb.Cre+ und Atg7^f/fAlb.Cre-). A) Repräsentative histologische Bilder mittels HE-, Pikro-Sirius-Rot- und β-Catenin-Färbung. B) Quantifizierung der intrahepatischen Kollagenmenge mittels Hydroxyprolin-Messung. C) Quantifizierung der Hepatozytgröße mittels β-Catenin-Färbung. D) Serum-AST (Aspartat-Aminotransferase) der Mäuse. E) Serum-Bilirubin der Mäuse. *: p-Wert ≤ 0.05. n=5-6. F100: 100% Fah -/-. A+: Atg7^f/fAlb.Cre+. A-: Atg7^f/fAlb.Cre-. FA+: Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+. FA-: Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre-. HP: Hydroxyprolin.

Referenzwerte von drei Monaten alten C57Bl/6J Mäusen: AST (194 ± 152 U/l), Bilirubin (0.484 ± 0.154 μmol/l) (Zentrum für Genomdynamik und Isomorphie/Europhenome, 2016).

In der HE-Übersichtsfärbung (Abbildung 3.3 A) zeigten sowohl 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ als auch 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- Proben eine Vergröberung und Umstrukturierung der Leberarchitektur auf. Dies war in den Lebern der Atg7^f/fAlb.Cre+ Tieren ebenfalls der Fall (Komatsu et al. 2005). In den Hepatozyten der 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ Mäusen fielen Mikro- und Makrosteatose besonders ins Auge. Alle drei Genotypen wiesen darüber hinaus Zellinfiltrate auf. Die Zellen erschienen geschwollen. 0% Fah^-/- Atg7^f/f Alb.Cre- Hepatozyten zeigten ebenfalls leichte Dysmorphien (Grompe et al. 1993) im Vergleich zu den gesunden 100% Fah^-/- und Atg7^f/fAlb.Cre- Kontrolltieren, welche sich durch eine physiologische Parenchymarchitektur präsentierten. Die Pikro-Sirius-Rot-Färbung (Abbildung 3.3A) bestätigte den Fibroseverdacht aus den makroskopischen Beobachtungen der 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+

Lebern. In diesen (1.060 µg ± 0.1528) ließen sich signifikant höhere Mengen an Hydroxyprolin auf 100 mg Lebergewicht (Abbildung 3.3 B) nachweisen als in den anderen Gruppen: 100%

Fah^-/- (0.3420 µg ± 0.01715), Atg7^f/fAlb.Cre+ (0.5674 µg ± 0.02926), Atg7^f/fAlb.Cre- (0.5074 µg

± 0.02988) und 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- (0.3854 µg ± 0.04362). Als eine Ursache der Hepatomegalie kristallisierte sich eine Hypertrophie der Hepatozyten in den beiden Atg7-defizienten Gruppen, 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ und Atg7^f/fAlb.Cre+, mittels β-Catenin-Färbung (Abbildung 3.3 A, C) heraus. Hier wiesen beide Atg7-defizienten Gruppen vergrößerte Hepatozyten auf (Komatsu et al. 2005). AST findet sich außer im Hepatozytenplasma auch in den Mitochondrien und wird bei stärkster Leberschädigung ins Serum freigesetzt. Daher war der signifikante Anstieg der AST (Abbildung 3.3 D) bei Atg7-Defizienz in den Blutseren der beiden betroffenen Gruppen, 0% Fah^-/- Atg7^f/f Alb.Cre+ und Atg7^f/fAlb.Cre+ (Komatsu et al.

2005), ein weiterer Hinweis auf eine starke Schädigung im Zuge der akuten Hepatitis. Die AST im Serum der 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- Mäuse war in geringerem Maße als bei den vorher genannten Gruppen erhöht (Buitrago Molina et al. 2013). Es fand sich keine Erhöhung der AST in den Proben der 100% Fah^-/- und Atg7^f/fAlb.Cre- Tiere (Buitrago Molina et al. 2013).

Bilirubin im Serum ist ein Indikator für eine bestehende Cholestase. Es war im Serum der 0%

Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre+ Tiere signifikant zu allen anderen Gruppen erhöht (Abbildung 3.3 E). Die 0% Fah^-/- Atg7^f/fAlb.Cre- Mäuse zeigten eine moderate Erhöhung des Bilirubins (Buitrago Molina et al. 2013).

Der Verlust von Atg7 führte in den Fah^-/- Mäusen bei akuter Hepatitis zu Kachexie und Hepatomegalie. Dies beruhte auf einer stärkeren Schädigung des Leberparenchyms mit ausgeprägteren Veränderungen in Form von Dysmorphien, Fibrose und Hepatozytenhypertrophie sowie Erhöhung von AST und Bilirubin.

3.2.2 Physische Parameter, Glucose- und