Tiermodelle zur Fettleberinduktion

Wie schon aus der Pathogenese ersichtlich, gibt es die unterschiedlichsten Gründe für eine Fettleber. Dieses spiegelt sich auch in den publizierten Versuchstiermodellen der Fettleber wider. Die bekannten Fettlebermodelle basieren auf unterschiedlichen Ansätzen und zeichnen sich durch eine unterschiedliche Ausprägung, Reversibilität und Funktionsstörung der Fettleber aus.

Gemäß dem humanen, ätiologischen Hintergrund lässt sich auch bei den Tiermodellen zur Fettleberinduktion eine Unterscheidung in alkoholische und nicht alkoholische Modelle treffen. Im Weiteren soll ein kurzer Überblick über die Bandbreite der nicht-alkoholischen Fettleberinduktion gegeben werden. Der ätiologische Hintergrund dieser nicht-alkoholischen Modelle variiert von genetischen Auslösern bis zu einer alimentär bedingten Fettleber.

Ein genetisches Modell stellt die sog. Zucker-Ratte dar. In den 60er Jahren des 20.

Jahrhunderts wurde dieses Rattenmodell von ZUCKER et al. beschrieben. Diese Ratten zeichnen sich durch eine Hyperphagie, Hyperlipidämie und eine milden Glukoseintoleranz aus (BRAY u. YORK 1972, ZUCKER u. ZUCKER 1961, IONESCU et al. 1985). Diese pathologische Veränderung ist primär Folge der rezessiven Vererbung einer Punktmutation (CAG → CCG) im Leptinrezeptorgen (Fa) auf Chromosom 5. Diese Mutation führt zu einer Gln269 → Pro-Substitution in der extrazellulären Domäne des Leptinrezeptors und seinem Funktionsverlust (PHILLIPS et al. 1996, IIDA et al. 1996).

Leptin ist ein Peptidhormon und wird im Körper von Adipozyten synthetisiert. Es dient als afferentes Sättigungssignal im Hypothalamus (ARORA u. ARORA 2008). Bei den Ratten mit einer Leptinrezeptor-Dysfunktion fehlt das Sättigungssignal. Diese Ratten werden phänotypisch normal geboren. Sie entwickeln dann nach und nach ein höheres Körpergewicht, so dass sie ungefähr im Alter von 5 Wochen von heterozygoten, dünnen Littermates unterschieden werden können (ZUCKER u. ZUCKER 1961).

ALLGEMEINER TEIL

Auch auf alimentärer Basis ist eine Fettleberinduktion möglich. Dabei werden spezielle Diäten verwendet. Im Folgenden werden die am häufigsten verbreiteten Diäten kurz vorgestellt.

Die sog. MCD-Diät (Methionin-Cholin-defizient) enthält, wie der Name schon sagt, kein Methionin und Cholin. Beide Substanzen sind im Körper potente Antioxidantien. Cholin und seine Derivate sind wichtig für die strukturelle Integrität der Zellmembranen, den Methylmetabolismus, die cholinerge Neurotransmission, den transmembranen Signalweg und für den Lipid-Cholesterol-Transport und Metabolismus (REID 2001). Cholin ist ebenfalls ein essentielles Substrat für die Phosphatidylcholin-Synthese. Phosphatidylcholin (PC) ist das Phospholipid mit dem größten Vorkommen in Leber und Galle. Da die täglichen Sekretion von PC gleichgroß mit der absoluten Menge von PC in der Leber ist, muss PC täglich in großen Mengen synthetisiert werden. Wenn Nager mit einer Diät gefüttert werden, die nur einen Mangel an Cholin besitzen, entwickeln die Tiere ausschließlich eine Steatose. Erst bei einem gleichzeitigen Mangel an Methionin zeigen sich die pathologischen Veränderungen einer Steatohepatitis (NANJI 2004 a).

Bei einem Mangel der hepatischen Antioxidantien ist der oxidative Verteidigungs-mechanismus reduziert und in den Zellen entsteht ein oxidativer Stress aufgrund der Entstehung sog. Reactive Oxygen Species (ROS). Diese Situation induziert TNFα und pro-inflammatorische Zytokine (KOTEISH u. DIEHL 2003, KIRSCH et al. 2003). Die Zellen und auch die Zellorganellen wie Mitochondrien werden geschädigt und in ihrer normalen Funktion beeinträchtigt. Bezüglich dieser Diät konnte eine Studie von KIRSCH et al. (2003) zeigen, dass bei einer vierwöchigen Fütterung der MCD-Diät im Vergleich männlicher und weiblicher Wistar, Long Evans und Sprague Dawley-Ratten der größte Grad an Steatose bei männlichen Wistar-Ratten zu finden war.

Ein weiteres Modell für eine akute Steatose ist die so genannte „Fasting and Refeeding“-Methode (DELZENNE et al. 1997). Dabei werden die Ratten über 48 Stunden genüchtert und erhalten anschließend ad libitum eine kohlenhydratreiche, fettfreie Diät. Sechs Stunden nach Wiederfütterung kann man histologisch an H.E.-gefärbten Leberschnitten mikrovesikuläre

ALLGEMEINER TEIL

positiv sind und so als mikrovesikuläre Steatose angesprochen werden können. 24 Stunden nach Wiederaufnahme der Fütterung ist diese Alteration über alle Zonen der Lobulae ausgedehnt und teils auch als Makrovesikel zu finden. Nach 48 Stunden ist eine milde bis gemäßigte Steatose präsent, die die trabekulare Struktur des Leberparenchyms in Zone I und II schädigt. Die Hepatozyten sind hierbei vergrößert und zeigen ein schaumiges Zytoplasma.

In Zone III, also zentrolobulär ist die trabekulare Struktur besser erhalten. Dort weisen die Hepatozyten Sudanrot 7b-positive mikro- und makrovesikuläre Veränderungen auf. Es zeigen sich allerdings keine inflammatorischen Infiltrationen.

Unterschiedliche Fütterungen mit Fruktose oder Succhrose angereicherten Diäten führen ebenfalls zur Fettleber. Bei der Verwendung einer Spezialdiät, die mit Fruktose angereichert ist und 60 % Kohlenhydrate enthält, zeigen Sprague Dawley-Ratten bei einer Fütterungsdauer von fünf Wochen makro- und mikrovesikuläre Fettablagerungen in der Leber bei gleichzeitiger Erhöhung hepatischer Triglyceride und Cholesterol bei gleichzeitiger Reduktion der hepatischen Phospholipide (ACKERMAN et al. 2005). Verwendet man eine succhrosereiche Diät (70 % Succhrose) werden die Ratten fettleibig und zeigen nach zwei bis drei Wochen eine Fettleber. Bei einer Fütterung von 10 % Fruktose in Wasser, zeigen Wistar-Ratten nach bereits 48 Stunden eine Induktion der Fettsäuresynthese (NANJI 2004 a).

Bei der High Fat-Diät wird wie der Name schon sagt der Diät eine große Menge an Fett zugesetzt. LIEBER et al. (2004) habe eine solche Diätformulierung beschrieben, welche eine Leberverfettung induziert. Männliche Sprague Dawley-Ratten erhalten dabei eine Diät, in der 71 % der Kalorien aus Fett stammen. Nach drei Wochen entwickeln diese Ratten eine panlobuläre Steatose. Auch von ZOU et al. (2006) wird ein Modell auf der Basis einer High Fat-Diät beschrieben, welche per Magensonde verabreicht wird und zu NASH führt. Durch diese exzessive Zufuhr von Fetten über die Nahrung werden die westlichen Lebensumstände mit einer viel zu fettreichen Ernährung am besten widergespiegelt. Aus diesen Gründen wurde die Diät von LIEBER et al. (2004) in der vorliegenden Studie ausgewählt, um eine Leberverfettung zu induzieren.

ALLGEMEINER TEIL