UPSTREAM PATHWAYS REGULATING ERYTHROPOIETIN GENE EXPRESSION IN THE LIVER DURING ACUTE PHASE RESPONSE: A CENTRAL ROLE FOR IL-6.

Abstract

Die Herkunft des zirkulierenden Erythropoietins (EPO), der beteiligten Mediatoren, sowie die Vorgänge, die zu einer Hochregulierung der EPO-Gen-Expression während einer Akute-Phase-Reaktion führen, sind noch nicht abschließend verstanden. Durch die intramuskuläre Injektion von Terpentinöl (TO) bzw. durch die intraperitoneale Injektion von LPS in Wildtyp- und in IL-6 Knockout-Mäuse, wurde eine Akute-Phase-Reaktion induziert. Die Tiere wurden jeweils zu festgelegten Zeitpunkten getötet und deren Blut, Leberzellen, sowie Muskelgewebe entnommen. Mittels ELISA wurden die Serumlevel des Erythropoietins gemessen; Gewebeproben aus der Leber sowie dem Muskelgewebe wurden zur RNA-Isolierung und zur Proteinanalyse aufgearbeitet. EPO, HIF-1alpha- und HIF-2alpha-mRNA wurden mithilfe RT-PCR analysiert, deren Proteinlevel mithilfe Western Blot und EMSA. Durch Immunfluoreszenzfärbung konnte eine Lokalisation von HIF-1alpha und HIF-2alpha erfolgen. Nachdem die Hepatozyten der Mäuse isoliert und mit IL-6 stimuliert wurden, konnten HIF-1- und HIF-2-Gene, sowie deren Proteinexpression quantitativ analysiert werden. In der Wildtyp-Population konnte 12 Stunden nach der Injektion ein dramatischer Anstieg der Serumlevel sowie der hepatischen Genexpression des Erythropoietins beobachtet werden. Die Tiere, die mit TO behandelt wurden, erreichten einen 8.2-fach höheren Anstieg der EPO-Genexpression nach 12 Stunden, Mäuse, die mit LPS behandelt wurden, zeigten eine vergleichbare Induktion der EPO-Genexpression bereits nach 6 Stunden (mit einem 4.5-fach höheren Anstieg). In der IL6KO- Züchtung fiel nach dem entzündlichen Stimulus diese Erhöhung insgesamt viel niedriger aus (nur 2.0-facher Anstieg). Ein zunehmender Anstieg von HIF-1alpha und HIF-2alpha konnte bis 6 Stunden nach der Verletzung beobachtet werden, in den IL-6KO-Mäusen kam es lediglich zu einer leichten Erhöhung von HIF-1alpha. Isolierte Hepatozyten, die durch die einmalige Applikation von IL-6 stimuliert wurden, zeigten eine Akkumulation von HIF-1alpha in den Zellkernen, parallel zu einem Anstieg von EPO mRNA. Effekte auf die Expression von HIF-2alpha blieben aus. Interleukin-6 scheint im Rahmen der Regulation der EPO-Gen-Expression die entscheidende Rolle zu spielen, ebenso nimmt es Einfluss auf die Expression von HIF-1alpha, das während der Akute-Phase-Reaktion in Hepatozyten und Kupfferzellen exprimiert wird. Der Anstieg von HIF-2alpha, das vorwiegend in Endothelzellen und Fibroblast-ähnlichen Zellen vorkommt, scheint durch das Fehlen von IL-6 nicht beeinträchtigt.