Die hepatozelluläre Steatose, die pathologische Lipidtropfenakkumulation in Hepatozyten, ist die häufigste Lebererkrankung in den westlichen Industrieländern und Grundlage von Entzündung (Steatohepatitis), Fibrose und Sekundärfolgen wie Leberzirrhose und Hepatozellulärem Karzinom. Ursächlich für eine Steatose sind v.a. Alkohol, das metabolische Syndrom, Medikamente und eine chronische Hepatitis C. Lipidtropfen sind dynamische Zellorganellen, die aus einem neutralfettreichen Kern bestehen, auf deren Oberfläche amphiphile Proteine der PAT/Perilipin-Familie eingelagert sind. Die PAT-Proteine Perilipin, Adipophilin, TIP47, S3-12 und MLDP (Perilipine 1-5) sind essentiell für Bildung, Aufrechterhaltung und Abbau hepatozytärer Lipidtropfen; so verhindert das Fehlen von Perilipin in der Maus die Entstehung einer Adipositas, das Fehlen von Adipophilin oder TIP47 die Entwicklung einer Fettleber.
Ziel der vorliegenden Habilitationsarbeit war es, die pathophysiologische Rolle von Lipidtropfen-assoziierten Proteinen der PAT-/ Perilipin-Familie für Steatose, Steatohepatitis und maligne Transformation zu klären, um eine Grundlage für diagnostische und therapeutische Ansatzpunkte zu entwickeln.
Mit proteinbiochemischen, molekularbiologischen und mikroskopischen Methoden konnte im Rahmen der vorgestellten Habilitationsarbeit gezeigt werden, dass Perilipin, das als adipozyten-spezifisch galt, de novo in humaner Steatose gebildet wird. In normaler Leber, bei Steatose unterschiedlicher Genese und bei Steatohepatitis in situ und in vitro kommen PAT-Proteine differentiell in hepatischen Sternzellen und Hepatozyten, in den verschiedenen Leberzonen, sowie an unterschiedlich großen Lipidtropfen vor. Die Proteinmenge von Perilipin und Adipophilin, nicht jedoch von TIP47, korreliert positiv mit der Triacylgylceridmenge der Hepatozyten. Um die Dynamik der differentiellen PAT-Expression bei Steatose untersuchen zu können, wurde ein Langzeit-Zellkulturmodell entwickelt, das besser als bislang gängige Modelle eine humane Steatose widerspiegelt. In Langzeitzellkulturmodellen sowie in Leberbiopsien von Patienten mit verschiedenen akuten und chronischen steatotischen Lebererkrankungen konnte gezeigt werden, dass PAT-Proteine sequentiell bei der Lipidtropfenreifung an Lipidtropfen rekrutiert bzw. in Hepatozyten hochreguliert und über PPAR? und PPAR? sowie posttranslational über alternatives Spleißen, Lipidtropfenfusion und Lipolyse reguliert werden. Da Lipide in Routine-Prozessierungsverfahren naturgemäß herausgelöst werden, stellen immunhistochemische Färbungen von PAT-Proteinen eine wertvolle diagnostische Hilfe bei Krankheiten dar, die mit einer Lipidtropfenakkumulation einhergehen. Während TIP47 und MLDP kleine, neu gebildete Lipidtropfen bei akuter mikrovesikulärer Steatose charakterisieren, stellt Adipophilin einen robusten generellen Marker für Lipidtropfen auch in anderen Zelltypen dar. Perilipin hingegen ist wichtig ist für die Langzeitspeicherung von Lipiden bei makrovesikulärer Steatose und steuert über Hormon-abhängige Phosphorylierung die Lipolyse.
Bei maligner Transformation kommt es zu einer vermehrten Bildung kleiner Lipidtropfen und einer Überexpression der assoziierten Proteine Adipophilin, TIP47 und MLDP, möglicherweise als Ausdruck einer veränderten Stoffwechsellage der Tumorzellen (Warburg-Effekt/lipogener Phänotyp). Adipophilin korreliert hierbei positiv mit der Proliferationsrate. Bei Herunterregulation von TIP47 und/oder Adipophilin in Kulturzellen über siRNA oder shRNA werden weniger, jedoch tendenziell größere Lipidtropfen gebildet, mit insgesamt reduzierter Neutralfetteinlagerung trotz konsekutiver Erhöhung der respektiven anderen PAT-Proteine MLDP bzw. Perilipin. Interessanterweise ist bei Reduktion von Adipophilin und vor allem TIP47 auch die Vitalität der Zellen reduziert. In einem in Kooperation durchgeführten Mausmodell einer Diethylnitrosamin-induzierten Hepatokarzinogenese weisen Mäuse unter Hochfettdiät im Vergleich zu Mäusen unter Normaldiät nicht nur vermehrt hepatozelluläre Karzinome auf, sondern die hepatozellulären Karzinome zeigen auch eine stärkere neoplastische Steatogenese.
Zusammenfassend werden PAT-Proteine bei Steatose, Steatohepatitis und hepatozellulären Karzinomen differentiell exprimiert und stellen damit interessante diagnostische und therapeutische Zielstrukturen dar. Zukünftige Studien in vivo müssen dezidiert Vor- und Nachteile einer Verminderung von Lipidtropfen über assoziierte PAT-Proteine belegen, da nicht nur die Akkumulation von Lipidtropfen, sondern auch ein Mangel an intrazellulären Lipidtropfen über Freisetzung freier Fettsäuren schädlich ist.

Keywords: Lipidtropfen; Adipophilin; Perilipin; Leber; Steatose; Hepatokarzinogenese

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