Functional analysis of IGFBP-2 overexpression in mouse liver myofibroblasts: Therapeutic implication for liver fibrogenesis

Abstract

Leberfibrose ist durch eine abnormale Akkumulation von Proteinen der extrazellulären Matrix (ECM) charakterisiert, die von Zellen der Fibroblastenlinie während chronischer Leberverletzungen sekretiert werden. Verschiedene Zellpopulationen der Leber sind an diesem Prozess beteiligt: aktivierte hepatische Sternzellen (HSCs) ebenso wie portale und perivaskuläre Lebermyofibroblasten (LMFs), die morphologisch und funktional verschiedene Fibroblastenpopulationen repräsentieren. Durch verschiedene Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass HSCs, im Gegensatz zu LMFs, sowohl in vivo als auch in vitro spontane Apoptose durchlaufen, was parallel zu ihrer Aktivierung geschieht. Daher scheinen LMFs ein zentraler Zelltyp mit fibrinogener Aktivität in der Leber zu sein. Das IGF-System beinhaltet die Insulinähnlichen Wachstumsfaktoren I und II (IGF-I, -II), ihre Rezeptoren (IGF-I-Rezeptor, IGF-IR; IGF-II/Mannose-6-Phosphat-Rezeptor, IGF-II/M6-PR) und sechs hochaffine IGF bindende Proteine (IGFBPs) und ist an der Regulation von Wachstum und Differenzierung von Zellen der Fibroblastenlinie beteiligt, wobei es wahrscheinlich an der Fibrinogenese beteiligt ist. Deutlich erhöhte Level an IGFBP-2 in Serum und hepatischem Gewebe wurde bei Patienten, die an Leberzirrhose verschiedener Ätiologie leiden, gefunden (Holt et al., 1996; Holt et al., 1997; Kratzsch et al., 1995; Ross et al., 1996; Wolf et al., 2000; Moller et al., 1995; Scharf et al., 1996). Im Allgemeinen wurde gezeigt, dass IGFBP-2 entweder die Auswirkungen von IGF-I in bestimmten Zelltypen inhibiert oder verstärkt. Allerdings ist die genaue Rolle von IGFBP-2-Überexpression in der hepatischen Fibrinogenese unbekannt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, das Verhältnis von IGFBP-2-Überexpression und den zellulären Funktionen der LMFs zu untersuchen. Dazu wurden LMFs aus der Leber von Wildtyp- (wt) und CMV-IGFBP-2-transgenen Mäusen isoliert. IGFBP-2 (+/-) mLMFs zeigten eine etwa vier- bis fünffach höhere Expression an IGFBP-2 mRNA als wt mLMFs zu verschiedenen Zeitpunkten der Zellkultivierung (Tag 2 bis Tag 5). Dies wurde auch auf dem Proteinlevel mittels [125I]-IGF-I Ligandenblot bestätigt. In wt LMFs war die Expression von IGFBP-3 mRNA nach zwei Tagen Kultur niedrig, aber erhöht nach fünf Tagen; wohingegen die IGFBP-3 mRNA-Expression in IGFBP-2 (+/-) mLMFs von erhöhten Leveln nach zwei Tagen Kultur auf niedrige Level nach fünf Tagen Kultur absank. Die Expression von IGF-I, IGF-IR und IGF-II/M6-PR mRNA war in IGFBP-2 (+/-) mLMFs erhöht. In wt mLMFs reduzierte die Zugabe von IGF-I die mRNA- und Proteinlevel, wohingegen IGF-I in IGFBP-2 (+/-) mLMFs einen stimulierenden Effekt auf die mRNA- und Proteinlevel besitzt. Die IGF-I-abhängige Stimulation der IGFBP-3 mRNA- und Proteinlevel in IGFBP-2 mLMFs war weniger ausgeprägt als in wt LMFs. Im Gegensatz dazu war das IGF-I-abhängige Absinken der mRNA- und Proteinlevel in wt- und IGFBP-2 (+/-) LMFs nicht signifikant unterschiedlich. IGF-I stimulierte in Dosis-abhängiger Weise die DNA-Synthese in wt-mLMFs, wohingegen in IGFBP-2 (+/-) mLMFs die IGF-I-induzierte DNA-Synthese geringer war als in der unbehandelten Kontrolle. In ähnlicher Weise stimulierte IGF-I in wt-mLMFs die mRNA-Expression von Fibulin-2 und Fibronectin 1, bei denen es sich um extrazelluläre Matrix-Proteine handelt, die während der Leberfibrose dort abgelegt werden, wohingegen die IGF-I-induzierte mRNA-Expression von Fibulin-2 und Fibronectin 1 in IGFBP-2 (+/-) mLMFs im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen reduziert war. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Überexpression von IGFBP-2 in LMFs mit Veränderungen in der DNA-Synthese und der Biosynthese von ECM-Komponenten in diesen Zellen einhergeht. Unsere Daten weisen auf eine regulatorische Funktion der IGFBP-2-Überexpression während der hepatischen Fibrinogenese hin und präsentieren IGFBP-2 als potentielles Ziel in der antifibrotischen Therapie.