Comparison of expression pattern and localization of iron transport proteins in rat liver, brain and spleen during acute phase response:invivo and invitro studies

Abstract

Akute-Phase ist klinisch durch homöostatische Veränderungen wie Schläfrigkeit, adinamia, Fieber, Muskelschwäche und Leukozytose gekennzeichnet. Dramatische Veränderungen im Eisenstoffwechsel unter Akute-Phase-Bedingungen beobachtet. Unter den Bedingungen induzieren nicht-hepatischen Gewebeschäden, sinkt Serumeisenspiegels. Die Leber ist das zentrale Organ für Eisenhomöostase unter physiologischen Bedingungen. Allerdings erfordert auch Eisen Gehirn für höhere metabolische Arbeit unter Stressbedingungen. Der genaue Mechanismus, und die Veränderungen der Genexpression und Lokalisierung der Proteine in der Eisen-Regulation beteiligt sind noch nicht vollständig geklärt. Aktuelle Studie sollte die Ausdrucksmittel Änderungen und unterschiedliche Lokalisation der Eisentransportproteine zu vergleichen, Transferrin-Rezeptor (TfR) -1 und 2, divalenten Metallions transpoter-1 (DMT-1) und Ferroportin-1 (FPN-1) in Ratten Leber, Gehirn und Milz während der Akutphase-Antwort auf experimentelle Gewebeschädigung. Schädigung der Muskulatur wurde durch Injektion von Terpentinöl (TO) in Hinterbeine von Ratten und Mäusen (Wildtyp und IL-6-Knock-out) induziert. Serum, Leber, Gehirn und die Milz entfernt. Serum und Gewebe wurden für Eisen Messung verwendet. Darüber hinaus wurden die Gewebe durch RT-PCR, immunobloting und immunhistochemische Analyse bewertet. Rattenhepatozyten wurden mit Zytokinen stimuliert und lysiert, um Protein-und RNA zu bekommen. Als Ergebnis der Verabreichung an der Stelle der Verletzung, der Muskel, mRNA-Menge von Akutphase Zytokine (IL-6, IL-1β und TNF-α) statistisch signifikant mit der höchsten Expression von IL-6. In ähnlicher Weise, in der Leber, eine Erhöhung der Genexpression von IL-1β und TNF-α jedoch beobachtet wurde, wurden keine signifikanten Veränderungen der IL-6-Gen-Expression zeigten. Außerdem im Gehirn die mRNA Expression von IL-6 und TNF-α während hochreguliert wurde, zeigte IL-1 β Herunterregulation. In der Leber und im Gehirn, eine Hochregulation von HO-1 (positive Akute-Phase-Protein)-Expression beobachtet wurde. Serum-Eisenkonzentration deutlich zurückgegangen, nachdem TO-Administration mit einem progressiven Anstieg der Leber (signifikant) und Gehirn (nicht signifikante) Eisenkonzentration. Darüber hinaus für Leber wurde eine Zunahme von cytoplasmatischen und eine noch stärkere Erhöhung der nuklearen Eisenkonzentration beobachtet. Allerdings verringerte sich die Milz Eisen-Konzentration während des Studiums. In der Leber-mRNA Menge FPN-1-, FPN-1-a, FPN-1-b, HFE-zeigte Hemojuvelin-und hephastin-Gene eine schnelle Abnahme. Hepcidin, DMT-1, Transferrin und TfR1, TFR2, Ferritin H und L-Ferritin-Gen-Expression wurde erhöht. Immunobloting bestätigt die Änderungen auf mRNA beobachtet, was auf eine Zunahme der Proteinmenge aus Eisen Einführer (Tf, TfR1, TFR2 und DMT-1) und eine Abnahme der Eisen-Export-Protein die Menge (FPN-1 und hephastin) mit einer fast verminderte Expression der FPN- 1 von 24 Uhr von April Im Gehirn, mit einem Unterschied in der Größe, wurden die mRNA-Ausdrucks-Änderungen Tf, TfR1, TFR2, Hepcidin, FPN-1, H-Ferritin, Ferritin L und IRPs vergleichbar mit der von der Leber. Allerdings war DMT-1 leicht herunterreguliert. In der Milz, wurde eine rasche Abnahme der FPN-1, FPN-1-a, FPN-1-b, DMT-1, Tf, TfR1, TFR2 Genexpression mit einem Anstieg der Hepcidin Genexpression beobachtet. Die Veränderungen in hephastin, HFE, waren Hemojuvelin Transkript nicht signifikant. Durch Immunhistologie eine reichliche Expression TfR1 wurde in der Membran der Leber und Milz, im Gegensatz zu, fast nur, nukleare Expression TfR1 im Hirngewebe. In vitro-Experimente bestätigt TfR1 membranöse Expression von Proteinen in den Leberzellen, während nukleare und zytoplasmatische leicht TfR1-Protein wurde in Hirnzellen nachweisbar. DMT-1 und TFR2 Protein wurde vor allem auf die Zellkerne der Leber, Gehirn und Milz lokalisiert. In ähnlicher Weise in Leber und Gehirn FPN-1 wurde zu den Kernen der Zellen lokalisiert Erwägung, in der Milz FPN-1 zeigte eine starke Expression Membran. Immunhistochemischen Ergebnisse wurden durch Western-Blot-Analyse von Lebergewebe fraktionierten Proteinen bestätigt. RT-PCR an Gesamt-RNA aus Lebergewebe zeigte eine signifikant erhöhte Expression eines von Eisen abhängig cytoplasmatisches Enzym; Ribonucleotid-Reduktase (RNR) und eine nukleare DNA Replikation beteiligt sind; Cyclin E. Der Anstieg der Cyclin E Expression wurde bei Proteinebene durch bestätigt mittels Immunhistochemie und Western Blot-Analyse. In Wildtyp-Mäusen, RT-PCR eine Herunterregulation der FPN-1 demonstriert, FPN-1-a und FPN-1-b während Hepcidin Genexpression hochreguliert wurde. In IL-6-Knockout-Mäusen die Änderungen in FPN-1 wurden FPN-1-a, FPN-1-b und Hepcidin Genexpression weniger ausgeprägt. Western Blot-Analyse von Wildtyp-Mäusen zeigte eine frühe Herunterregulation der FPN-1-Protein-Expression, die fast bei 24h (wie es für Rattenleber beobachtet) wurde verringert. In IL-6-Knockout-Mäusen zeigten FPN-1-Protein eine geringe Neigung der Herabregulation. RT-PCR von Zytokin (IL-6, IL-β und TNF-α) behandelt Rattenhepatozyten zeigten eine Hochregulation von Hepcidin Genexpression während FPN-1 war herunterreguliert. Diese Veränderungen waren deutlicher nach IL-6-Behandlung. Western Blot-Analyse von IL-6 behandelten Hepatozyten zeigten eine Zunahme von α2-Makroglobulin (große positive Akute-Phase-Protein), während Albumin (größere negative Akute-Phase-Protein) und FPN-1 (die Eisen-Export-Protein) waren herunterreguliert. Aus der vorliegenden Arbeit schließen wir, dass im Rattenmodell der sterilen Abszess-induzierte systemische Akute-Phase-Reaktion, die Veränderungen der Genexpression der wichtigsten Proteine im Eisenstoffwechsel findet in der Leber beteiligt sind qualitativ ähnlich zu denen im Gehirn beobachtet, möglicherweise von lokal produzierten Akute-Phase-Zytokine. Der Eisengehalt in der Leber und Gehirn erhöht zusammen mit der Expression von TfR1. Darüber hinaus verhält Leber als "Schwamm" für Eisen unter akuten Phase Bedingungen und FPN-1 verhält sich als Nuklear-negativen Akute-Phase-Protein in Ratten-Hepatozyten vergleichbar hauptsächlich durch IL-6 vermittelt. Diese Veränderungen könnten Eisen Retention in Hepatozyten während der Akute-Phase-Situation zu erklären.