Zum Mechanismus der Hepatomegalie bei Eisenüberladungserkrankungen.Untersuchung der Genexpression bei einem Rattentiermodell.

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zum Ausmaß und Mechanismus einer Hepatomegalie bei Eisenüberladung durchgeführt. Grundlagen waren klinische Beobachtungen, dass Patienten mit Eisenüberladung häufig vergrößerte Lebervolumina aufweisen. Dies wurde auch bei einem Tiermodell der hered. Hämochromatose beobachtet. Bezüglich Patientendaten wurden eisenüberladenen Patienten aus der Eisenstoffwechselambulanz des UKEs untersucht. Retrospektiv wurden Daten aus dem Zeitraum von 1986 – 2006 ausgewertet. Bei 72 Patienten mit HFE – assozierter Hämochromatose sowie 443 Patienten Eisenüberladung bei Polytransfusionstherapie (ß-Thalassämia-major) lagen sowohl das Lebervolumen (gemessen mit einer Ultraschallmethode) als auch die Lebereisenkonzentration (SQUID-Biomagnetometermethode) vor. Es zeigte sich bei beiden Krankheitsbildern eine statistisch signifikante lineare Korrelation zwischen der Lebereisenkonzentration und dem vergrößertem Lebervolumen. Dies führte zu der Frage nach dem Mechanismen dieser eiseninduzierten Hepatomegalie (Hypertrophie, Proliferation, Entzündung?). Da Leberbiopsien nicht zur Verfügung standen, wurde ein Tiermodell einer experimentellen Eisenüberladung herangezogen. Dazu wurden Ratten mit verschiedenen Diäten für 2, 4 und 10 Wochen gefüttert, die die lipophile Eisensubstanz (3,5,5-trimethylhexanol)Ferrozen (TMH-Ferrozen) enthielten. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe, zeigten die Eisengruppen eine sich schnell entwickelnde progressive Lebersiderose, die sich histologisch vergleichbar einer hered. Hämochromatose beim Menschen darstellte. Auch kam es bereits in der 2 Wochen-Gruppe zu einer deutlichen Hepatomegalie. Die histologische Auswertung zeigte Hinweise auf eine Hypertrophie der Leber bei den Eisenüberladungsgruppen. Das Gewicht des eingelagerten Eisens spielte für die Lebergewichtserhöhung keine Rolle. Zur genaueren Analyse wurde die Genexpression von ausgewählten Genen mit real –time–PCR (LightCycler) analysiert. Mehrere Stoffwechselwege waren bei der Wahl der Gene von besonderem Interesse: als bekannte Proliferationsmarker wurden Cyclin D1 und Ki – 67 gewählt, die hoch signifikante Steigerungen der Genexpression im Bezug auf Eisen (p<0,001) zeigten. Insulin-like-growth-factor-1 (IGF-1) als Hypertrophiemarker zeigte eine deutliche Abnahme in allen Gruppen. - 81 - Dies wurde auf der Proteinebene durch einen Westernblot gegen phospho-AKT bestätigt. Es zeigte sich eine Abnahme der Phosphorylierung von AKT, was gegen eine Hypertrophie über IGF und AKT spricht. Neben Hypertrophie und Proliferation kam für eine Lebervergrößerung auch eine Entzündung in Betracht, wofür wir das Zytokin TNF-a (Tumor-Necrosis-factor-a) als zu analysierendes Gen wählten. TNF-a zeigte jedoch keinerlei Veränderungen. Zur Verifikation des Systems wurde das HAMP (Hepcidin) untersucht, ein Gen, dass physiologischerweise bei gefüllten Eisenspeichern hochreguliert wird und die Eisenaufnahme aus dem Darm und aus Makrophagenspeichern hemmt. HAMP war hier so stark, wie in der Literatur noch nicht beschrieben, erhöht. Interessanterweise war die HAMP-Expression auch erhöht in einer Gruppe von Ratten, die nur mit einer fettangereicherten Diät gefüttert wurden. Auch die Proliferationsmarker (Cyclin D1, Ki-67) waren hier erhöht. Diese neue Beziehung zwischen Eisen- und Fettstoffwechsel ist bisher nicht in der Literatur beschrieben. Insgesamt sind die Befunde nicht einfach zu interpretieren. Es ergaben sich keine Hinweise für Entzündung als Mechanismus für eine Hepatomegalie. Möglicherweise sind die entscheidenden Effekte, die zu der massiven Hepatomegalie führen bereits nach 2 Woche Fütterung abgelaufen, sodass die Untersuchungen methodisch zu spät angesetzt waren. Mit Hilfe der RT-PCR konnten aber nachgewiesen werden, dass Proliferation bei der Hepatomegalie eine Rolle spielt, aber erst zu einem späten Zeitpunkt (ab 2 Wochen). Hypertrophie ist den Ergebnissen zur Folge für das Leberwachstum initial am wahrscheinlichsten. Die Fettfütterung in dieser Arbeit zeigt möglicherweise eine neue Beziehung zwischen dem Eisen- und Fettstoffwechsel und dem Zellzyklus auf.