De novo Induktion von Anaphylatoxin C5a-Rezeptoren in Hepatocyten der Ratte durch den Entzündungsauslöser Lipopolysaccharid in vivo

Abstract

In der normalen Rattenleber werden Anaphylatoxin C5a-Rezeptoren (C5aR) ausschließlich von Nichtparenchymzellen - und zwar stark von Kupfferzellen und hepatischen Sternzellen, schwächer von sinusoidalen Endothelzellen - exprimiert, nicht jedoch von Hepatocyten. Es war bekannt, daß eine Infusion von LPS zu einer erhöhten C5aR-Expression in Lebern von Ratten und Mäusen führte. In diesen Studien wurde nicht geklärt, welcher Zelltyp vermehrt C5aR exprimiert. Daher wurde postuliert, daß der beobachtete Effekt - zumindest zum Teil - Resultat einer de novo- Expression von C5aR in Hepatocyten sein könnte. Tatsächlich löste eine in vivo-Behandlung von Ratten mit LPS, die eine Entzündungssituation simuliert, eine zeitabhängige Expression von C5aR-mRNA und -Protein in Hepatocyten aus. Zum Zeitpunkt der stärksten Protein-Expression - d.h. nach 8-10 h - waren die neu exrimierten C5a-Rezeptoren auch funktionell. RrC5a aktivierte in isolierten Hepatocyten aus LPS-behandelten Ratten im Unterschied zu Kontrolltieren direkt die Glykogen- Phosphorylase und setzte in perfundierten Lebern Prostanoid-unabhängig Glucose frei. Anders als bei Applikation in vivo- induzierte LPS in kultivierten Hepatocyten aus normaler Rattenleber keine C5aR; eine direkte Wirkung auf Hepatocyten wurde daher ausgeschlossen. Höchstgeeignete Kandidaten für die Rolle als Mediatoren der LPS-Wirkung auf Hepatocyten sind die proinflammatorischen Cytokine IL-6, IL-1ß und TNFα, die nach Aktivierung durch LPS aus zirkulierenden Monocyten/ Makrophagen aber auch aus Nichtparenchymzellen der Leber freigesetzt werden. Tatsächlich induzierte eine in vivo-Behandlung von Ratten mit IL-6 - ähnlich wie eine LPS-Behandlung, jedoch mit leicht unterschiedlicher Kinetik - eine zeitabhängigen C5aR-Rezeptor-Expression in Hepatocyten. Auch hier steigerte rrC5a direkt die Aktivität der hepatozellulären Glykogen-Phosphorylase in isolierten Zellen und Prostanoid-unabhängig die Glucose-Freisetzung in perfundierten Lebern. Anders als LPS iduzierte IL-6 auch in kultivierten Hepatocyten in vitro die Expression funktioneller C5aR. Die weiteren Cytokine IL-1ß und TNFα wurden wegen ihrer hohen Toxizität in vivo nur in in vitro-Experimenten eingesetzt: hier induzierte IL-1ß in vergleichbar starkem Maße wie IL-6 funktionelle C5a-Rezeptoren. Eine in vitro-Stimulation von Hepatocyten mit TNFα induzierte dagegen keine signifikanten Mengen C5aR-mRNA und -Protein. Die Resultate zeigen, daß Hepatocyten unter Entzündungsbedingungen funktionelle Anaphylatoxin-C5a-Rezeptoren de novo exprimieren. Möglicherweise wird dieser Effekt primär durch die aus Makrophagen wie Kupfferzellen sezernierten Entzündungsmediatoren IL-6 und IL-1ß vermittelt. Die de novo Expression von C5aR auf Hepatocyten hat entscheidende Konsequenzen für die Regulation hepatozellulärer Abwehrreaktionen wie der Freisetzung von Glucose als Energiequelle und Vorstufe für die Bildung reaktiver Sauerstoffintermediate: Sie wird unter Normalbedingungen indirekt durch Prostanoide aus Nichtparenchymzellen, unter Entzündungsbedingungen jedoch durch direkte Wirkung von C5a auf die Hepatocyten induziert. Diese Befunde unterstreichen die entscheidende Rolle von Anaphylatoxinen wie C5a für die Regulation nicht nur systemischer sondern auch hepatischer Abwehrreaktionen.