Wechselwirkungen zwischen Hepatozyten und Kupfferzellen

2 LITERATUR

2.3.1 Wechselwirkungen zwischen Hepatozyten und Kupfferzellen

Die über 500 der Leber zugeschriebenen Funktionen erfordern ein vielschichtiges, weitestgehend noch unverstandenes Zusammenspiel von parenchymalen und nicht-parenchymalen Zellen. Dieses ist eng mit der komplexen Anordnung der verschiedenen hochspezialisierten Zelltypen verbunden, die in den sinusförmigen Einheiten vertreten sind.

Die Insulin-Sensitivität der Hepatozyten beispielsweise ist vorwiegend durch Kupfferzellen bestimmt. Hierbei steigert Glucagon die Synthese von PGE2-, PGF2-alpha- und PGD2-Synthese in Kupffer-Zellen. Da Prostaglandine eine Glucagon-antagonistische Wirkung besitzen, kommt es zur Inhibition der Glucagon-stimulierten Gylgogenolyse (Hespeling et al.

1995). Solche Interaktionen sind für die Milchkuh bisher nur rudimentär verstanden und die Etablierung des Ko-Kultursystems in Zusammenhang mit dieser Arbeit trägt dazu bei, das komplexe Zusammenspiel in der Leber zwischen endokrinen und immunen Faktoren zukünftig besser verstehen zu können. Auch der oxidative Stoffwechsel in Parenchymzellen kann durch von Kupfferzellen synthetisierten und sezernierten Faktoren direkt moduliert werden. Hepatozyten, die mit Makrophagen ko-kultiviert wurden, weisen im Vergleich zu Kontrollen ohne Kupfferzellen eine Abnahme der Fettsäureoxidation um etwa 25% auf (Nguyen et al. 2015). Neben der Hauptfunktion der Nährstoffaufnahme und-speicherung in der Leber besteht eine überlebenswichtige Aufgabe in der Immunabwehr. In vivo werden potentiell schädigende Stoffe wie Darm-assoziierte Mikroorganismen, aber auch Toxine und Medikamente über die Portalvene in die Leber transportiert. Aufgrund ihrer Lokalisation in dem Lumen der Lebersinusoide, wo sie den Endothelzellen anhaften, gehören Kupfferzellen zu den ersten Zelltypen, die mit diesen Substanzen konfrontiert sind. Auf den entzündlichen Stimulus angepasst, ändert sich der Phänotyp der Kupfferzellen und damit auch seine Kommunikation mit der Umwelt. Für ein besseres Verständnis dieser Zell-zu-Zell-Interaktionen wurden in den vergangenen Jahren vermehrt in vitro-Versuche mit gesonderten Ko-Kulturen von Hepatozyten und Kupfferzellen durchgeführt. Ergebnisse dieser Studien zeigten immer wieder, dass Kupfferzellen sowohl im physiologischen als auch im pathologischen Zustand eine wichtige Rolle bei der Modulation von Hepatozyten spielen. In Abwesenheit von entzündlichen Reizen sind Kupffer-Zellen in Ko-Kulturen in der Lage, die Hepatozyten-Proteinsynthese zu stimulieren (West et al. 1989), wohingegen Kupfferzellen auf anfängliche Schädigungen und Entzündungen mit einer Sekretion von

proinflammatorischen Enzymen reagieren. In Tabelle 1 sind die Funktionen der wichtigsten von Kupfferzellen produzierten Zytokine dargestellt. Durch interzelluläre Kommunikation über lösliche Mediatoren sind Hepatozyten in der Lage, proinflammatorische Funktionen der Kupfferzellen zu modulieren und hepatoprotektive Effekte auszulösen. So synthetisieren LPS-stimulierte Kupfferzellen in vitro signifikant mehr IL-10 und IFN-β, wenn sie mit primären Hepatozyten ko-kultiviert werden. Gleichzeitig können niedrigere TNF-α-Werte festgestellt werden (Bale et al. 2016; Petrasek et al. 2012). Die Leber zeichnet sich durch eine bemerkenswerte Regenerationsfähigkeit aus. Nach partieller Hepatektomie kommt es in Nagetiermodellen innerhalb von zehn Tagen zu einer kompletten Wiederherstellung der ursprünglichen Lebermasse (Kren und Steer 1996). Eine dominante Rolle in diesem Regenerationsgeschehen wird auch hier vorrangig den Kupfferzellen durch die Produktion zahlreicher Wachstumsfaktoren und immunmodulierender Mediatoren beigemessen (Selzner et al. 2003; Meijer et al. 2000). Eine Kupfferzellverarmung, die mit verminderten TNF-α- und IL-6-Spiegeln (N. Selzner et al. 2003), einer geringen Expression von IL-10, HGF und TGF-b1 (Meijer et al. 2000) assoziiert ist, führt zu einer signifikant verschlechterten Regeneration nach partieller Heparektomie. Selzner et al. schlussfolgern aus ihren Versuchen, dass ein Versagen der Regeneration aus der Unfähigkeit der Leber resultiert, eine adäquate Entzündungsreaktion zu erzeugen. TNF-α und IL-6, die im Rahmen der Akuten-Phase-Reaktion von Kupfferzellen sezerniert werden, stellen die wichtigsten Wachstumsfaktoren bei der Hepatozytenproliferation in vivo dar. Tiere, deren Leber ischämisch vorbeschädigt war, zeigten signifikant niedrigere IL-6-Konzentrationen. Die Regenerationsrate nach partieller Hepaektomie war hier bedeutend eingeschränkt. Die Zugabe von IL-6 führte zu einer wieder verbesserten Regeneration (Selzner et al. 1999). In Ko-Kulturen von Hepatozyten mit Kupfferzellen hat IL-6 zudem eine fördernde Wirkung auf die IGFBP-1- und IGFBP-4- Expression der Hepatozyten und die IGFBP-3-Expression in Kupfferzellen, während es die Expression von IGF-I supprimiert (Lelbach et al. 2001). Neben GH, dem Hepatozyten-Wachstumsfaktor (Hepatocyte-growth-factor, HGF) und dem epidermalen Hepatozyten-Wachstumsfaktor (epidermal-growth-factor, EGF) werden während der Leberregeneration vorrangig die IGF- und IGFBP-Expression stimuliert (Godoy et al. 2013; Mohn et al. 1991). Zirkulierendes IGF-1 ist vorwiegend an IGFBP-3 gebunden, welches insbesondere von Kupfferzellen exprimiert wird (Scharf et al. 1996).

LITERATUR

Tabelle 1: Funktionen verschiedener von Kupfferzellen produzierten Zytokinen modifiziert nach Roitt (1993)

Zytokine Herkunft Funktion

Interleukine

IL-1 Makrophagen Proliferation aktivierter B- und T- Zellen

Induktion von PGE2 und Zytokinen durch

Wachstum und Differenzierung von T-und B-Zell-Effektoren und hämatopoetischer Vorläuferzellen

IL-13 TH2-Helfer-Zellen stimuliert Differenzierung von B-Lymphozyten inhibiert die Aktivierung von Makrophagen Tumor-Nekrosefaktoren

TNF-α Makrophagen Makrophagenaktivierung Nekrosen im Tumorgewebe

TNF- β CD4-T Induktion von Akute-Phase-Proteinen Aktivierung von Phagozyten

Induktion von IFN-γ, TNF-α, IL-1, GM-CSF

18 Interferone IFN-γ TH1-Zellen,

(Makrophagen)

MHC-I- und MHC-II-Hochregulierung Makrophagenaktivierung

Andere GM-CSF T-Zellen,

Makrophagen Fibroblasten, Endothelzellen, Mastzellen

Aktivierung von Makrophagen

Wachstum von Granulozyten und Makrophagen-Kolonien

GM-CSF = Granulozyten-Monozyten-Kolonie-stimulierende Faktor; IL = Interleukin; IFN = Interferon; NK-Zellen = natürliche Killerzellen; PG = Prostaglandin; TNF = Tumor-Nekrose-Faktor

LITERATUR

19 2.3.2 Aktivierung von Makrophagen

Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte Elie Metchnikoff bei der Beobachtung von Starfischlarven Zellen, die in der Lage waren, Partikel aufzunehmen, die in den Verdauungstrakt der Larven gelegt worden waren. Für diese erstmalige Beschreibung der Phagozytose erlangte Elie Metchnikoff Anfang des 20. Jahrhunderts den Nobelpreis für Physiologie und Medizin (Gordon 2008; Kaufmann 2008). Heute differenziert man diese Zellen, die Metchnikoff damals noch generalisierend als Phagozyten bezeichnete, in Granulozyten, Monozyten, Makrophagen und natürliche Killerzellen. Die größte Population von ortständigen Gewebemakrophagen des Körpers stellen die Kupffer-Zellen, die sich als residente Makrophagen in der Leber befinden, dar. Durch ihre Lokalistation im Endothelium der Leberblutgefäße besteht ihre Aufgabe darin, Pathogene zu phagozytieren, bevor diese über den Blutkreislauf in das Lebergewebe gelangen. Darüber hinaus eliminieren Kupfferzellen apoptotische endogene Zellen und recyceln Nährstoffe durch Verdauung von Stoffwechselnebenprodukten aus Geweben. Bei der Ausführung dieser Aufgaben befinden sich diese Zellen normalerweise im Ruhezustand, können aber durch eine Vielzahl von Signalen im Rahmen einer Entzündungsreaktion aktiviert werden (Duque und Descoteaux 2014).

Die Funktion und Anzahl der potentiell hemmenden oder aktivierenden Faktoren in einer Gewebsmikroumgebung von Makrophagen ist sehr vielfältig und auch Makrophagen-aktivierende Stimuli wie zum Beispiel LPS können eine Vielzahl verschiedener Genexpressionen induzieren (Stout et al. 2005). Trotzdem lassen sich die Reaktionsmuster von leberständigen Makrophagen auf angeborene oder adaptive Immunsignale grob, wie folgt, in drei verschiedene Gruppen einteilen (Mosser und Edwards 2009).

Klassisch aktivierte Kupfferzellen, außerdem als M1-Makrophagen bezeichnet, werden als Reaktion auf eine Kombination von zwei Signalen gebildet. IFNγ, welches beispielsweise durch angeborene Immunzellen, wie natürliche Killerzellen oder Makrophagen selber produziert wird, stellt das erste Signal dar (Gordon und Martinez 2010). Das zweite Signal erfolgt durch die Aktivierung von toll-like Rezeptoren (TLRs), intrazellulären Mustererkennungsrezeptoren und Interleukin-1-Rezeptoren (IL-1R) durch bestimmte molekulare Muster (Tabelle 2). Die TLR-Aktivierung führt zur Ausschüttung

pro-20

inflammatorischer Zytokine (z.B.: IL-1, IL-6, TNF-α, TGF-β, INF-γ, EGF und LIF, etc.) (Gordon und Martinez 2010).

Alternativ aktivierte Kupfferzellen, oder M2-Makrophagen entstehen unter dem Einfluss von Interleukin 4 und/oder Interleukin 13 (Stein et al. 1992; Wynn et al. 2014) (Tabelle 2). Sie verfügen über antiinflammatorische Funktionen und haben eine große Bedeutung bei der Wundheilung. Diese Makrophagen sind keine Antigen-präsentierenden Zellen, haben aber eine regulatorische Funktion, indem sie eine T-Zell-Proliferation und möglicherweise die klassische Aktivierung weiterer Makrophagen im Umfeld supprimieren können.

Eine dritte Gruppe stellen, als Untergruppe der alternativ aktivierten Kupfferzellen, die regulatorischen Kupfferzellen dar. Wie bei der klassischen Aktivierung werden bei der Aktivierung regulatorischer Makrophagen zwei Signale benötigt (Tabelle 2). Als Priming-Signal können neben apoptotischen Zellen oder IL-10 Prostaglandine, Immunkomplexe, Adeninnukleotide oder Glukokortikoide dienen. Das zweite Signal stellt die Stimulation über TLRs dar (Mosser und Zhang 2010). Cvetanovic et al. (2004) zeigten, dass es bei der Bindung von apoptotischen Zelltrümmern an TLR zu einer sofortigen Hemmung der proinflammatorischen Zytokin-Gen-Transkription kommt. In einem in vitro Modellsystem konnten Voll et al. (1997) zeigen, dass die Anwesenheit von apoptotischen Zellen während der Monozytenaktivierung deren IL-10-Sekretion erhöht und die Sekretion der proinflammatorischen Zytokine TNF-α, IL-1 und IL-12 senkt.

Einmal aktivierte Makrophagen können, sobald der die Aktivierung initiierende Reiz durch Phagozytose entfernt wird, wieder in den präinflammatorischen Phänotyp zurückgelangen.

Makrophagen können ihren funktionellen Phänotyp in Reaktion auf fortschreitende Veränderungen der Umweltsignale schrittweise verändern. So ist es den leberständigen Makrophagen möglich, von einem funktionellen Phänotyp zu einem anderen überzugehen , wenn sich die mikroumweltlichen Einflüsse ändern (Stout et al. 2005).

LITERATUR

Tabelle 2: Stimuli für klassische und alternativ aktivierte Makrophagen

IL = Interleukin; IFN = Interferon; TGF = Transforming growth factor; TLR = Toll like receptor

Makrophagenaktivierung Stimulus

Klassisch 1. Signal:

2. Signal:

IFN-γ (und proinflammatorische Zytokine) Bakterielle Lipoproteine (durch TLRs) Bakterielle DNA (durch TLRs)

Parasitische Proteine/Lipoproteine (durch TLRs) Hypoxie

abnorme Matrix

Alternativ

Regulierend 1. Signal:

2. Signal:

IL-4, IL-13 IL-10

Glukokortikoide, apoptotische Zellen, TGF-β Bakterielle Lipoproteine (durch TLRs) Bakterielle DNA (durch TLRs)

Parasitische Proteine/Lipoproteine (durch TLRs) Hypoxie

abnorme Matrix

Einsatz von Entzündungshemmern in Hepatozytenkulturen

Um die oben beschriebene inflammatorische Reaktion, die während der Isolation von Hepatozyten, vor allem durch Makrophagen bedingt, auftritt, zu unterbinden, und mit dem Ziel, die Dedifferenzierungstendenz der Zellen zu supprimieren, ist der Einsatz von Entzündungshemmern in der Kultur üblich. In Modellen, die in der Forschung im Themenbereich Toxikologie oder Leberversagen verwendet werden, ist die Zugabe von Entzündungshemmern oft nicht von Vorteil, da eventuell auftretende entzündliche Reaktionen, die zum Beispiel durch zu testende Substanzen hervorgerufen werden, verdeckt werden. Auch Studien mit Kurzzeitmodellen kommen oft ohne Entzündungshemmer aus (Mátis et al. 2016; Petrasek et al. 2012; Severgnini et al. 2012). Sollen jedoch in Langzeitstudien physiologische Funktionen der Hepatozyten, wie zum Beispiel der Zellstoffwechsel oder die Funktion und Regulation zellspezifischer Gene untersucht werden, ist Entzündungshemmung von Vorteil, da es sonst schnell zu einem Verlust der Zellfunktionalität der Hepatozyten kommt (Powanda et al. 1972). Dabei stellen die am häufigsten verwendeten Entzündungshemmer Dexamethason, Hydrocortison und Prednisolon Vertreter der Glukokortikoide dar (Auth et al. 1998; Bale et al. 2016; Dunn et al. 1991). Als relativ kostengünstiges und leichtlösliches Agens wird auch Dimethylsulfoxid (DMSO; 1%) häufig als Mediumzusatz verwendet (Panda et al. 2015). Als nicht-steroidaler Entzündungshemmer findet auch Aspirin in der Zellkultur Anwendung (Sakitani et al. 1997).

Die durch diese Substanzen verursachte Entzündungshemmung setzt im Grunde an zwei verschiedenen Punkten in der Entzündungskaskade an. Einen davon stellt der NF-κB-Signalweg dar. NF-κB ist ein dimerer Transkriptionsfaktor, der unter anderem Entzündungsreaktionen induziert. NF-κB wird in inaktiven zytoplasmatischen Komplexen durch κB-Inhibitorproteine (inhibitor of kappa B; IκB) gebunden und in dieser Form gehemmt. Proinflammatorische Zytokine, LPS, Wachstumsfaktoren und Antigenrezeptoren induzieren die Phosphorylierung der IκB-Proteine, woraufhin diese durch einen zellulären Kinasekomplex (IKK) proteosomal abgebaut werden. Dadurch freigesetzte NF-κB-Dimere sind nun in der Lage, zum Zellkern zu gelangen und dort spezifische Zielgene zu aktivieren, die dann wiederum die Expression von zahlreichen Genen regulieren, die unter anderem die angeborene und adaptive Immunität, Entzündung, Stressreaktionen, B-Zell-Entwicklung und

LITERATUR

lymphoide Organogenese beeinflussen (Lawrence 2009). Neben der Aktivierung des NF-κB-Signalwegs stellt die Hemmung der Prostaglandinbiosynthese durch Eingriff in den Arachidonsäurestoffwechsel einen weiteren Angriffspunkt der Entzündungshemmung dar. Da den vorgeschlagenen Entzündungshemmern unterschiedliche pharmakodynamische Wirkungen zu Eigen sind, variiert sowohl Intensität und Spezifität der Entzündungshemmung.

2.4.1 Glukokortikoide

In der Zellkultur sind Glukokortikoide die am häufigsten eingesetzten Entzündungshemmer.

Glukokortikoide sind physiologische Hemmer entzündlicher Reaktionen. Das natürliche Glukokortikoid Cortisol (Hydrocortison) wird in einem zirkadianen Rhythmus in der Nebennierenrinde aus Cholesterol gebildet. Der im Hypothalamus gebildete Corticotropin releasing factor (CRF) fördert im Hypophysenvorderlappen die Ausschüttung von Adrenocortikotropen Hormon (ACTH), welches wiederum die Cortisolbildung in der Zona fasciculata der Nebennierenrinde stimuliert. Die Ausschüttung proinflammatorischer Zytokine im Rahmen eines entzündlichen Geschehens stimuliert die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenachse und damit eine vermehrte Sekretion von CRH und ACTH (Herman et al.

2016). Dexamethason, welches in der Zellkultur eingesetzt wird, hat eine 30- bis 40-mal stärkere glukokortikoide Potenz als das physiologische Cortisol oder das dementsprechende synthetische Hydrocortison (Karow und Lang-Roth 2018). Der Zusatz von Dexamethason wirkt sich in vitro positiv auf die Synthese von Leberproteinen wie Albumin mRNA aus, deren Konzentration ohne Zusatz von Entzündungshemmern nach einem Tag in Kultur sinkt (Moshage et al. 1985). Da die gemessene Albumin-Konzentrationen zwar im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollen signifikant höhere Werte aufweisen, aber zu keinem Zeitpunkt die Werte von frisch isolierten Zellen übersteigen, ist unklar, ob Dexamethason einen stimulierenden, einen stabilisierenden Effekt oder sogar eine Kombination aus beiden ausübt (Moshage et al. 1985). Wie bereits in Kapitel 2.2.2 erwähnt, hat Dexamethason auch einen positiven Einfluss auf den Erhalt epithelialer Eigenschaften der Hepatozyten in Kultur.

Hepatozyten in Kulturen ohne den Zusatz von Dexamethason dagegen nehmen spindelförmige Gestalt an und gleichzeitig gehen wesentliche enzymatische Aktivitäten und metabolische Funktionen verloren (Guguen-Guillouzo und Guillouzo 2010).

Im Zytoplasma von Lymphozyten und Makrophagen befinden sich Glukokortikoidrezeptoren (GR), die im unligierten Zustand an Hitzeschockproteinrezeptoren gebunden sind. Die Bindung von Glukokortikoiden bewirkt die Dissoziation des Hitzeschockproteins und damit die Aktivierung der GR. Der Kortikoid-Rezeptor-Komplex transloziert vom Zytoplasma in den Zellkern, wo er durch die Bindung an „glucocorticoid responsive elements“ Zielgene entweder exprimiert oder auch supprimiert (Karow und Lang-Roth 1999). Ein Großteil der immunsupprimierenden Wirkungen von Glukokortikoiden wird durch die Hemmung des oben genannten Transkriptionsfaktors NF-κB vermittelt. Glukokortikoide können nach Bindung an Glukokortikoidrezeptoren NF-κB durch direkte Protein-Protein-Wechselwirkung hemmen (Karow und Lang-Roth 1999). Darüber hinaus sind Glukokortikoide in der Lage, die Transkription des IκBα-Gens zu induzieren, was zu einer erhöhten IκBα-Proteinsynthese führt. Wenn NF-κB aus IκBβ durch Stimulation mit TNF-α freigesetzt wird, bindet NF-κB schnell an das durch den Einfluss von Glukokortikoiden synthetisierte IκBα, wodurch die Menge an NF-κB, die an dem Zellkern ankommt, deutlich reduziert wird (Auphan et al. 1995;

Dekruyff et al. 1998; Scheinman et al. 1995). Das hat zur Folge, dass die Synthese zahlreicher proinflammatorischer Proteine, unter anderem die der proinflammatorischen Zytokine (IL-1, IL-2, IL-6), unterdrückt wird. In Ko-Kulturen mit Kupfferzellen wurde selbst eine LPS-induzierte Ausschüttung von TNF-α in der Anwesenheit von 1 µM Dexamethason um 80%

gesenkt, während die IL-6-Konzentration vollständig unterdrückt wurde. Die Ergebnisse von Rose et al. (2017) zeigen, dass Dexamethason hauptsächlich die Konzentrationen an proinflammatorischen Zytokinen, wie IL-6, IL-1α, IL-12, Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor und TNF-α deutlich reduziert, während antiinflammatorische Zytokine, wie IL-10 und IL-4 nur minimal beeinflusst werden. Mozo et al. (2004) wiederum konnten eine erhöhte IL-10-Expression in mit Dexamethason und anderen Steroiden vorbehandelten Monozyten nachweisen. Die Effekte der Glukokortikoide stellen sich dabei dosisabhängig und proportional zu der Steroidpotenz dar (Mozo et al. 2004; Rose et al. 2017).

Durch die Induktion der Synthese des Hemmproteins Lipocortin, das die Phospholipase A2-Synthese inhibiert, die die Verstoffwechselung von Phospholipiden zu Arachidonsäure leitet, greifen Glukokortikoide außerdem in den Arachidonsäurestoffwechsel ein. Da Glukokortikoide somit einen Schritt früher in den Arachidonsäurestoffwechsel eingreifen als NSAIDs, hemmen sie zusätzlich zu der Prostaglandinsynthese auch die Leuktriensynthese.

LITERATUR

25 2.4.2 DHEA

Dehydroepiandrosteron (DHEA) wird als Vorläufer der Sexualsteroide, katalysiert von Cytochrom P 450, über einige Schritte aus Cholesterol metabolisiert (Miller 2002). Den Hauptbildungsort von DHEA stellt die Zona reticularis der Nebennierenrinde dar, die Sekretion erfolgt primär in sulfatierter Form (DHEAS). Um allerdings eine biologische Wirkung entfalten zu können, muss DHEAS zu DHEA umgewandelt werden. Die dafür benötigten Sulfatasen werden in verschiedenen Zellen exprimiert, unter anderem in Monozyten und Makrophagen (Hennebold und Daynes 1994; Ruoff und Daniel 1991). In Hoden und Ovarien wird DHEA dann weiter zu Androgenen und Östrogen metabolisiert (Labrie et al. 2005). Doch nicht nur als Vorläufer der Sexualsteroide spielt DHEA eine grundlegende Rolle. DHEA moduliert die Endothelfunktion, reduziert Entzündungen, verbessert die Insulinsensitivität, den Blutfluss, die zelluläre Immunität, den Knochenstoffwechsel, die sexuelle Funktion, unterstützt die Neuroprotektion und verbessert auch die kognitive Funktion (Traish et al. 2011). Vor allem in der Immunregulation wird DHEA eine Bedeutung beigemessen, wobei die im Serum lösliche Form von DHEA, DHEAS, um einiges weniger wirkungsvoll bzw. funktionslos ist (Padgett und Loria 1998).

Dies unterstreichen Studien, in denen die Mortalität von Mäusen während viraler Infektionen durch die Behandlung mit DHEA um 50 bis 90% reduziert werden konnten (Loria 1992).

Gundlach et al. (2017) konnten im Rahmen einer Studie an der Tierärztlichen Hochschule Hannover bei gesunden Rindern eine im Blut zirkulierende DHEA-Konzentration von 2,5 µg/ml feststellen. Die Konzentration des Vorgängers DHEAS mit 28,8 µg/ml war demgegenüber höher. Bei Tieren, welche sich in einem entzündlichen Prozess befanden, konnte eine signifikante Erhöhung der DHEA-Konzentration festgestellt werden, während die Konzentration von DHEAS gleich blieb, beziehungsweise eher abnahm. Padgett und Loria (1998) wiesen DHEA einen entzündungshemmenden Effekt nach, der dadurch begründet ist, dass Makrophagen in der Sekretion proinflammatorischer Zytokine supprimiert werden. Die Studien von Iwasaki et al. (2004) liefern einige Hinweise darauf, dass dieser Effekt durch eine Hemmung der Transkriptionsfaktoren NF-κB und AP1 vermittelt wird. Dabei war der hemmende Effekt von DHEA auf die NF-κB-abhängige Transkription nach Stimulation mit TNF-α oder IL-1β signifikant stärker als die Hemmung der basalen NF-κB-abhängigen Transkription. Im Gegensatz dazu wird durch aktivierte Glukokortikoidrezeptoren sowohl

basale als auch Zytokin-stimulierte, NF-κB-vermittelte Transkription mittels direkter Protein-zu-Protein-Interaktion gehemmt. Bei einer gleichzeitigen Supplementation von DHEA und Glukokortikoiden in vitro konnten additive Effekte festgestellt werden (Blauer et al. 1991;

Iwasaki et al. 2004; Padgett und Loria 1998). Dies widerspricht einigen in vivo-Studien, die daraufhin deuten, dass DHEA mit der immunsuppressiven Wirkung von Glukokortikoiden, wie Cortisol und Kortikosteron interferieren könnte (Blauer et al. 1991; Daynes und Araneo 1989; Daynes et al. 1990). Die potenzierende Wirkung von DHEA und Glukokortikoiden lässt auf zwei voneinander unabhängige Mechanismen der Entzündungshemmung schließen.

Da zelluläre Effekte von Zytokinen zumindest teilweise über radikale Sauerstoffspezies vermittelt werden und DHEA in der Lage ist, die Bildung freier reaktiver Sauerstoffspezies zu hemmen (Mohan et al. 1993), vermuten Iwasaki et al., dass eher die Kaskade gehemmt wird, durch welche die Zytokine NF-κB aktivieren, und nicht NF-κB selbst. Auch nach eingehender Literaturrecherche konnte keine Arbeit gefunden werden, in der zuvor DHEA als Entzündungsmodulator in einer Hepatozytenzellkultur eingesetzt wurde. Die Untersuchung von DHEA als Entzündungshemmer in der Hepatozytenkultur ist Bestandteil der hier beschriebenen Arbeit.

2.4.3 Acetylsalicylsäure

Acetylsalicylsäure ist ein schmerzstillender, entzündungshemmender, fiebersenkender und thrombozytenaggregationshemmender Wirkstoff. 1897 gelingt Felix Hoffmann, einem Chemiker der Firma Bayer, erstmals die Isolierung von Acetylsalicylsäure in reiner Form.

Von der Synthese bis zur ersten klinischen Anwendung der Acetylsalicylsäure verging lediglich ein Jahr (Kuhnert 2000). Seit Anfang des 20. Jahrhunderts produziert Bayer AG den Wirkstoff unter dem Markennamen Aspirin. Neben dem flächendeckenden Einsatz als Schmerzmittel, Antirheumatikum und zur Fiebersenkung, findet die Acetylsalicylsäure aufgrund ihrer thrombozytenaggregationshemmenden Wirkung niedrigdosiert auch als Sekundär- und Tertiärprophylaxe zur Vorbeugung von Herzinfarkten und Schlaganfällen bei arteriosklerotischen Gefäßveränderungen Verwendung. Du et al. (2016) konnten anhand von Knochenmarkstroma-Zellkulturen zeigen, dass Aspirin in niedrigen Dosen (1µM und 10µM) das Zellwachstum verbessert und die Apoptoserate reduziert, während hohe Dosen (100µM

LITERATUR

und 1000µM) das Zellwachstum hemmen und zu Apoptose führen. Die entzündungshemmende Wirkung von Acetylsalicylsäure entsteht zumindest teilweise durch die Hemmung von Prostaglandinen, deren Biosynthese im entzündeten Gewebe deutlich erhöht ist. Genauer hemmt Acetylsalicylsäure das ubiquitär auftretende, membrangebundene Enzym Cyclooxygenase (COX), welches als Untereinheit der Prostaglandin-Synthase maßgeblich an der Prostaglandinbiosynthese beteiligt ist und in die Isoformen COX-1 und COX-2 unterteilt werden kann (Smith et al. 2000). Durch die Bindung an einen der beiden Monomere des COX-Dimers wird die Prostanoidbildung abgeschaltet, indem die Umsetzung von Arachidonsäure zu PGG2 verhindert wird (Brune 1992). Aus PGG2 entstehen unter anderem die vier wichtigsten bioaktiven Prostaglandine: Prostaglandin E2 (PGE2), Prostacyclin (PGI2), Prostaglandin D2 (PGD2) und Prostaglandin F2α (PGF2α). Wie der Großteil anderer, nicht-steroidaler Entzündungshemmer wirkt Aspirin unselektiv sowohl auf COX-1 wie auch auf COX-2. Bei einer niedrigen Dosierung von Aspirin wird zwar die Prostglandinsynthese gehemmt, aber für die Behandlung entzündlicher Geschehen ist eine deutlich höhere Dosierung notwendig. So hemmt die Behandlung von entzündlichen Lungenepithelzellen mit Aspirin erst in einer Dosierung von 20 µg/ml die Sekretion der proinflammatorischen Zytokine IL-1β und IL-8 (Yoo et al. 2001). Eine Hemmung der Prostglandinsynthese wird jedoch schon bei Konzentrationen von 2 µg/ml erreicht (D'Acquisto et al. 1997). Dies lässt darauf schließen, dass Aspirin auch unabhängig von der

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