Ausgewählte Publikationen

Hier finden Sie eine Auswahl von Publikationen, die im Rahmen des SFB 974 entstanden sind. Vollständige Publikationslisten befinden sich auf den Seiten der jeweiligen Teilprojekte.



Taurin-Transporter-Mangel beeinträchtigt die Ammoniak-Entgiftung in der Mausleber

In der Vergangenheit hatten Untersuchungen zur Taurin-Transporter (TauT) Knockout Maus gezeigt, dass diese Tiere im Vergleich zu Wildtyp Mäusen mit zunehmendem Alter unter anderem visuelle Funktionsstörungen, Störungen des Muskelapparats und eine Leberfibrose entwickeln.

Nun konnte der überraschende Befund erhoben werden, dass bei diesen Tieren eine Hyperammonämie vorliegt, deren Ursache altersabhängig ist. So ist diese bei älteren TauT Knockout Tieren auf eine Inaktivierung der Glutamin-Synthetase durch Tyrosinnitrierung des Enzyms zurückzuführen. Bei jüngeren Tieren hingegen kommt es durch eine verminderte Expression des entsprechenden Transporters (RhBG protein) zu einer gestörten Ammoniakaufnahme in den sogenannten Scavengerzellen, was zur Beeinträchtigung der Glutaminsynthese (verminderte Glutaminproduktion) führt.

Damit wurde erstmals nachgewiesen, dass der Ammoniaktransport in Leberzellen begrenzend für die Glutaminsynthese sein kann.

Qvartskhava N, Jin CJ, Buschmann T, Albrecht U, Bode JG, Monhasery N, Oenarto J, Bidmon HJ, Görg B, Häussinger D. Taurine transporter (TauT) deficiency impairs ammonia detoxification in mouse liver. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Mar 26;116(13):6313-6318.


CEST Bildgebung bei hepatischer Enzephalopathie

Eine Erhöhung des zerebralen Ammoniakspiegels spielt eine Schlüsselrolle in der Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie. Die Magnet Resonanz Technik CEST (Chemical Exchange Saturation Transfer) erlaubt die nicht-invasive molekulare MR-Bildgebung bestimmter Substanzen. Dabei basiert der CEST-Kontrast auf der indirekten Beobachtung des Protonenaustausches von Protonen des Zielmoleküls mit Protonen des umgebenden Wassers. In verschiedenen Modelllösungen konnten wir experimentell ein Zusammenhang zwischen Ammoniakkonzentration und Proteindenaturierung mittels CEST zeigen. Hierbei ist eine Signalreduktion mit zunehmendem Ammoniak charakteristisch. Innerhalb einer Studie an HE-Patienten mittels CEST zeigten Patienten mit manifester HE CEST-Kontraständerungen sowohl im Kleinhirn als auch im visuellen Kortex. Diese in vivo gemessenen Kontraständerungen können einem erhöhten Ammoniakspiegel und zerebraler Degenration zugeschrieben werden. Zusätzlich zeigte sich ein Zusammenhang zwischen CEST-Kontrast und Blutammoniakspiegel, sowie zwischen CEST-Kontrast und verschiedenen neuropsychometrischer Messdaten zur Erfassung der motorischen Leistung und der Reaktionszeiten. Demnach kann der CEST-Kontrast als korrelativer Parameter zur verbesserten Beschreibung des zerebralen Ammoniakspiegels in der HE angesehen werden.

1.     Zöllner, H.J., Butz, M., Kircheis, G., Klinker, S., Häussinger, D., Schmitt, B., Schnitzler, A., Wittsack, H.-J., 2018. Ammonia-weighted imaging by chemical exchange saturation transfer MRI at 3 T. NMR in Biomedicine. 31, e3947.

2.     Zöllner, H.J., Butz, M., Jördens, M., Füllenbach, N.-D., Häussinger, D., Schmitt, B., Wittsack, H.-J., Schnitzler, A., 2019. Chemical exchange saturation transfer imaging in hepatic encephalopathy. NeuroImage: Clinical. 22, 101743.


Humane induzierte mesenchymale Stammzellen unterstützen die Regeneration der geschädigten Leber von Ratten mit erblicher Leberfunktionsstörung

Mesenchymale Stammzellen (MSC) werden derzeit intensiv hinsichtlich ihrer Eignung für therapeutische Verfahren getestet. Dabei liegt der Fokus der Forschung vor allem auf der Freisetzung von Botenstoffen durch MSC, die das Immunsystem beeinflussen oder regenerative Prozesse unterstützen. MSC besitzen jedoch auch ein hohes Entwicklungsvermögen und können andere Zelltypen bilden. Die Gewinnung von Patienten-spezifischen MSC ist zwar möglich, jedoch sind diese durch chronische Erkrankungen zumeist verändert. Einen Ausweg bietet die Reprogrammierung von isolierten humanen MSC zu sogenannten induzierten, pluripotenten Stammzellen (iPSC), die embryonalen Stammzellen (ESC) ähneln. Diese iPSC besitzen nun Merkmale junger Zellen und darüber hinaus ein hohes Entwicklungspotential. Über eine Inhibierung des TGFβ-Signalweges (transforming growth factor β) können die iPSC wieder zu MSC differenziert werden. Diese nun als iMSC bezeichneten Zellen haben ihre Fähigkeit zur Bildung von Tumoren verloren und können potentiell für therapeutische Verfahren eingesetzt werden. Dies wurde in der vorliegenden Arbeit getestet. Hierzu wurden iMSC aus humanen iPSC und ESC in Ratten mit einer Mutation des Enzyms UDP-Glucuronosyltransferase 1A1 (UGT1A1) transplantiert. Aufgrund der Mutation weisen die Tiere erhöhte Serumkonzentrationen des Bilirubins auf. Darüber hinaus wurde den Ratten kurz vor der Transplantation der humanen iMSC ein Teil ihrer Leber chirurgisch entfernt. Im Verlauf der nun einsetzenden Regeneration des Lebergewebes zeigten sich Hepatozyten und UGT1A1 humanen Ursprungs in den Ratten. Ferner wurde ein reduzierter Bilirubin-Gehalt im Serum der Tiere gemessen (Abbildung 1). Obwohl weitere Untersuchungen zur Sicherheit von iMSC erforderlich sind, legen die vorliegenden Experimente eine zukünftige Verwendung von iMSC zur Unterstützung regenerativer Prozesse der Leber nahe.

Spitzhorn LS, Kordes C, Megges M, Sawitza I, Götze S, Reichert D, Schulze-Matz P, Graffmann N, Bohndorf M, Wruck W, Köhler JP, Herebian D, Mayatepek E, Oreffo ROC, Häussinger D, Adjaye J. Transplanted human pluripotent stem cell-derived mesenchymal stem cells support liver regeneration in Gunn rats. Stem Cells Dev., 2018;27:1702-1714


Regenerationsfähigkeit: Leber erneuert sich durch erhöhten Blutfluss

Endothelzellen spielen eine wichtige Rolle für die Differenzierung und das Wachstum von Organen. In der Leber sind Endothelzellen daran beteiligt, Wachstumfaktoren (sprich angiokrine Signale) freizusetzen, die sowohl für das embryonale Leberwachstum als auch für die Leberregeneration notwendig sind. Wie die Freisetzung dieser angiokrinen Signale reguliert wird, war bislang nicht bekannt. Es konnte nun experimentell gezeigt werden, dass ein verstärkter Blutfluss durch die Leber zu einer Dehnung hepatischer Blutgefäße führt. Die Dehnung der Endothelzellen führt in Abhängigkeit von β1 Integrin dazu, dass angiokrine Signale (wie z. B. der Hepatocyte Growth Factor oder die Metalloproteinase-9 ) freigesetzt werden. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass nach der Entfernung eines Teils der Leber der verbleibende Teil stärker durchblutet ist und dass die Dehnung der Endothelzellen (sowie nach Möglichkeit die Dehnung weiterer Zellen) zur Freisetzung von Wachstumsfaktoren und zur Leberregeneration führt. 

Lorenz L, Axnick J, Buschmann T, Henning C, Urner S, Fang S, Nurmi H, Eichhorst N, Holtmeier R, Bódis K, Hwang JH, Müssig K, Eberhard D, Stypmann J, Kuss O, Roden M, Alitalo K, Häussinger D, Lammert E. Mechanosensing by β1 integrin induces angiocrine signals for liver growth and survival. Nature. 2018 Oct;562(7725):128-132. doi: 10.1038/s41586-018-0522-3.


Laminin-α5 als Nischenelement von hepatischen Sternzellen

Hepatische Sternzellen sind mesenchymale Stammzellen der Leber, welche in einem ruhenden Zustand auf einer Basalmembran-ähnlichen Struktur im Disseschen Raum zwischen Hepatozyten und Endothelzellen vorkommen. Es konnte nun erstmals gezeigt werden, dass die Laminin-α5-Proteinkette im Disseschen Raum der normalen Rattenleber vorhanden ist (Abbildung 1). Da Sternzellen zum einen eine wichtige Rolle während der Leberregeneration einnehmen und zum anderen zur Entstehung einer Fibrose in chronischen Lebererkrankungen beitragen, wurde der Einfluss verschiedener Laminine auf das Verhalten dieser Zellen untersucht. Dabei zeigte sich, dass Laminin-521, welches die α5-Kette beinhaltet, die Erhaltung des ruhenden Zustands sowie der Stammzelleigenschaften von Sternzellen unterstützt, wohingegen andere Laminine wie Laminin-211 einen Myofibroblasten-ähnlichen Phänotyp fördern, der in der Fibrose auftritt. Um die Homogenität und die dreidimensionale Präsentation der Laminin-Moleküle zu optimieren, wurden nanostrukturierte Oberflächen mit Laminin-521 generiert, welche die Erhaltung des ruhenden Zustands der Sternzellen nochmals deutlich steigerten. Diese Ergebnisse belegten, dass Laminin-α5 ein wichtiges Nischenelement für hepatische Sternzellen im Disseschen Raum darstellt.

Rohn F., Kordes C., Castoldi M., Götze S., Poschmann G., Stühler K., Herebian D., Benk A. S., Geiger F., Zhang T., Spatz, J. P., Häussinger D. Laminin-521 promotes quiescence in isolated stellate cells from rat liver. Biomaterials, 2018;180:36-51

⇒ Link Video BioLamina


Beeinträchtige zeitlich-taktile Wahrnehmung bei HE

Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass bei Patienten mit hepatischer Enzephalopathie (HE) die visuelle zeitliche Wahrnehmung verlangsamt ist, was sich in einer verlangsamten kritischen Flimmerfrequenz (CFF) zeigte. Das heißt, HE-Patienten benötigen einen größeren Abstand zwischen zwei Reizen, um diese beiden Reize als getrennt wahrzunehmen. In unserer Arbeit konnten wir zeigen, dass diese Verlangsamung nicht alleine auf das visuelle System beschränkt ist, sondern auch die taktile Wahrnehmung betrifft und dass auch diese verlangsamt ist: Um zwei taktile Reize auch wirklich als zwei getrennte Reize wahrzunehmen, benötigen die HE-Patienten einen längeren zeitlichen Abstand zwischen den beiden Reizen. Die Ergebnisse deuten somit darauf hin, dass die schlechtere zeitliche Wahrnehmung von HE-Patienten alle sensorischen Systeme betrifft.

Lazar M, Butz M, Baumgarten TJ, Füllenbach ND, Jördens MS, Häussinger D, Schnitzler A, Lange J. Impaired temporal tactile discrimination in patients with Hepatic Encephalopathy’ Front Psychol. 2018 Oct 30;9:2059.


Epigenetische Kontrolle der Entwicklung von Sternzellen

Die Kontrolle der Genexpression erfolgt nicht nur über Transkriptionsfaktoren, sondern auch über epigenetische Mechanismen wie der DNA-Methylierung. Die Methylierung von Cytosin in einer Cytosin-phosphatidyl-Guanin-Dinukleotid (CpG)-Basenabfolge hat eine verminderte Expression eines Gens zur Folge, wenn die Promoter-Region eines Gens verstärkt methyliert ist. Eine erhöhte DNA-Methylierung innerhalb der Gen-Sequenz kann dagegen zu einer verstärkten Expression eines Gens führen. Für Stammzellen sind epigenetische Mechanismen sowohl für ihre Erhaltung als auch ihre Entwicklung wichtig. Aus diesem Grund wurde die DNA-Methylierung in ruhenden und aktivierten Sternzellen als mesenchymale Stammzellen der Leber analysiert. In frisch isolierten Sternzellen der Ratte, die den ruhenden Zustand dieser Zellen repräsentieren, liegt eine deutliche Methylierung der DNA vor, welche im Zuge ihrer Aktivierung um ca. 60% abnimmt. Eine ähnlich starke Demethylierung der DNA war bislang nur für Keimzellen in der frühen Embryonalentwicklung bekannt. Die DNA-Demethylierung der aktivierenden Sternzellen erfolgt jedoch nicht in kodierenden Genbereichen oder in repetitiven Sequenzen der DNA. Weitere Untersuchungen müssen klären, ob die DNA-Demethylierung der aktivierenden Sternzellen in Nicht-CpG-Sequenzen stattfindet, ein Mechanismus, der bereits im Zusammenhang mit der Regulation der Entwicklungsfähigkeit pluripotenter Stammzellen diskutiert wird. Darüber hinaus zeigen die Analysen aktivierender Sternzellen, dass vor allem Gene, die mit der Steuerung von Entwicklungsprozessen wie der Differenzierung assoziiert sind, von einer differentiellen DNA-Methylierung und der daraus resultierenden verminderten oder verstärkten Expression betroffen sind. Die vorliegenden Analysen legen deshalb den Schluss nahe, dass die DNA-Methylierung ein wichtiger epigenetischer Mechanismus zur Erhaltung des ruhenden Zustands bzw. der Einleitung von Entwicklungsprozessen für Sternzellen der Leber darstellt.

Referenzen:

Götze S, Schumacher EC, Kordes C, Häussinger D. Epigenetic changes during hepatic stellate cell activation. PLoS One. 2015;10:e0128745.

Schumacher EC, Götze S, Kordes C, Benes V, Häussinger D. Combined methylome and transcriptome analysis during rat hepatic stellate cell activation. Stem Cells Dev. 2017;26:1759-1770.


Strukturelle Anordnungen des di- und oligomeren G-Protein-gekoppelten Rezeptors TGR5 in lebenden Zellen: eine kombinierte Studie von MFIS-FRET und integrativer Modellierung

TGR5 ist der erste entdeckte gallensalzaktivierte G-Protein gekoppelte Rezeptor (GPCR), der als potentielles therapeutisches Ziel für Stoffwechselstörungen gilt. Bisher sind Struktur- und Multimerisierungseigenschaften für TGR5 weitgehend unbekannt. Wir wendeten eine kombinierte Strategie der Zellbiologie, Multiparameter-Fluoreszenz-Image-Spektroskopie (MFIS) und integrativen Modellierung an, um strukturelle Informationen über Dimerisierung und Oligomerisierung höherer Ordnung von TGR5-Wildtyp- (wt) und Y111-Varianten zu erhalten. Wt-TGR5 und die Varianten wurden hierzu mit fluoreszierenden Proteinen fusioniert. Tyrosin 111 befindet sich in der Transmembran-Helix 3 als Teil des hochkonservierten ERY-Motivs. Co-Immunopräzipitation und MFIS-FRET-Messungen mit steigendem Akzeptor-Donor-Verhältnis zeigten, dass wt-TGR5 Oligomere höherer Ordnung bildet, ein Prozess, der in der TGR5-Y111A-Variante gehindert ist. Aus der Konzentrationsabhängigkeit der MFIS-FRET-Daten geht hervor, dass Oligomere höherer Ordnung - wahrscheinlich organisiert als Reihen von Tetrameren - aus Dimeren gebildet werden. Hierbei wird angenommen, dass die TGR5-Y111A-Variante die kleinste Einheit bildet. Oligomere höherer Ordnung haben wahrscheinlich eine lineare Anordnung mit Dimerisierungsepitopen, an denen die Transmembranhelix 1 und Helix 8 sowie die Transmembranhelix 5 beteiligt sind. Letztere Interaktion wird vermutlich durch die Y111A-Mutation gestört. Das vorgeschlagene Modell der TGR5-Oligomerisierung erweitert unsere Sicht auf mögliche Oligomerisierungsmuster und ‑affinitäten von Klasse-A GPCRs.

Abbildung: FRET hervorgerufen durch TGR5-Multimere (oben) und berechnete Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Fluorophores (unten).

Greife, A., Felekyan, S., Ma, Q., Gertzen, C.G.W., Spomer, L., Dimura, M., Peulen, T.O., Wöhler, C., Häussinger, D., Gohlke, H., Keitel, V., Seidel, C.A.M. Structural assemblies of the di- and oligomeric G-protein coupled receptor TGR5 in live cells: an MFIS-FRET and integrative modeling study. Sci. Rep. 2016, 6, 36792.


Leberspezifischer Glutaminsynthetase-Knockout induziert Hyperammonämie und oxidativen Stress im Maushirn

Ammoniak spielt eine Schlüsselrolle in der Pathogenese der hepatischen Enzephalopathie. In der Leber wird Ammoniak überwiegend im Harnstoffzyklus metabolisiert. Residualer, nicht im Harnstoffzyklus entgifteter Ammoniak, wird von einer perivenösen Hepatozytensubpopulation, den sogenannten „Scavenger Zellen“, mit hoher Affinität aufgenommen und von der dort exklusiv exprimierten Glutaminsynthetase (GS) für die Glutaminsynthese genutzt. Die Bedeutung der in der Leber exprimierten GS für die systemische Ammoniakhomöostase wurde mit Hilfe einer leberspezifischen GS-Knockout Mauslinie untersucht. Es konnte experimentell belegt werden, dass in den Scavenger-Zellen der Leber exprimierte GS essentiell ist für die Aufrechterhaltung des systemischen Ammoniakspiegels. Die aus dem leberspezifischen Knockout der GS resultierende chronische Hyperammonämie war mit der Entstehung von zerebralem oxidativem Stress, mit der Beeinträchtigung von lokomotorischen Eigenschaften, sowie mit Verhaltensauffälligkeiten verbunden.

Qvartskhava N, Lang PA, Görg B, Pozdeev VI, Ortiz MP, Lang KS, Bidmon HJ, Lang E, Leibrock CB, Herebian D, Bode JG, Lang F, Häussinger D. (2015) Hyperammonemia in gene-targeted mice lacking functional hepatic glutamine synthetase. PNAS 112(17): 5521-6.


Hepatische Sternzellen und Leberregeneration

Die Identität und Funktion von hepatischen Sternzellen in der normalen Leber war bislang unklar. Sternzellen wurden in der Vergangenheit ausschließlich mit fibrotischen Prozessen chronischer Erkrankungen der Leber in Zusammenhang gebracht. Im Rahmen des SFB974 wurden Sternzellen nun erstmals als mesenchymale Stammzellen (MSC) der Leber identifiziert [1], die ihre Eigenschaften zwischen Endothelzellen und Hepatozyten im Disseschen Raum der Leber erhalten. Der Dissesche Raum erfüllt für Sternzellen die Funktion einer Stammzellnische [2]. Auch bisher unbekannte Aufgaben der Sternzellen in der fötalen und adulten Leber wurden entdeckt. Sternzellen unterstützen hämatopoietische Stamm- und Progenitorzellen während der Blutbildung in der fötalen Leber [1] und sind an der Regeneration der Leber beteiligt, wie durch Transplantationsexperimente mit Sternzellen der Leber und des Pankreas gezeigt wurde [3, 4]. Transplantierte und isolierte Sternzellen besitzen die Fähigkeit Hepatozyten zu bilden. Diese hepatische Differenzierung kann in isolierten Sternzellen durch eine Behandlung mit den Wachstumsfaktoren HGF (hepatocyte growth factor) und FGF4 (fibroblast growth factor) eingeleitet werden [3, 4] (Abbildung 1). Im Zuge der Differenzierung werden Sternzellen sowie andere MSC aus dem Knochenmark und der Nabelschnur vorübergehend zu Leberprogenitorzellen [3]. Diese Befunde zeigen, dass die bereits seit langem bekannten Progenitorzellen von Hepatozyten aus Sternzellen entstehen können und Sternzellen somit eine wichtige Funktion bei der Regeneration der Leber erfüllen.
Sternzellen der Rattenleber wurden für 21 Tage mit den Wachstumsfaktoren HGF (hepatocyte growth factor) und FGF4 (fibroblast growth factor) behandelt. Neben dem mesodermalen Filamentprotein Desmin, welches Sternzellen kennzeichnet, können Hepatozyten mit Keratin 18 (rot) und Resten des Desmins (grün) durch eine Immunfluoreszenzfärbung detektiert werden. Das gleichzeitige Auftreten des Keratins 18 und Desmins zeigt, dass Hepatozyten aus Sternzellen der Leber entstehen können.

Abbildung 1: Isolierte Sternzellen der Leber differenzieren zu Hepatozyten

[1] Kordes C, Sawitza I, Götze S, Häussinger D (2013) "Hepatic stellate cells support hematopoiesis and are liver-resident mesenchymal stem cells." Cell Physiol Biochem. 31(2-3):290-304.

[2] Kordes C, Häussinger D (2013) "Hepatic stem cell niches." J Clin Invest. 123(5):1874-1880.

[3] Kordes C, Sawitza I, Götze S, Herebian D, Häussinger D (2014) "Hepatic stellate cells contribute to progenitor cells and liver regeneration." J Clin Invest. 124(12):5503-15.

[4] Kordes C, Sawitza I, Götze S, Häussinger D (2012) "Stellate cells from rat pancreas are stem cells and can contribute to liver regeneration." PLoS One. 7:e51878.


Eine neuartige Mutation innerhalb der Transmembranhelix der Gallensalz Exportpumpe (BSEP, ABC B11) mit verzögerter Entwicklung von Zirrhose

Benigne wiederkehrende intrahepatische Cholestase wurde in einem Geschwisterpaar diagnostiziert. Sequenzierungen ergaben das im BSEP Gen eine Mutation (G3749S) vorlag. Diese Mutation lokalisiert in der vorhergesagten sechsten Transmembranhelix dieses ABC Transporters. Während die Plasmamembran Lokalisation nicht beeinflusst wurde, konnte in in vitro Experimenten nachgewiesen werden, dass eine drastisch reduzierte Transportfunktion vorlag. Im Gegensatz zu allen bisher beschriebenen BSEP Mutationen in Transmembranregionen erzeugt die G374S Mutante einen Phänotyp, der zwischen BRIC-2 und PFIC-2 angesiedelt ist.

Stindt J, Ellinger P, Weissenberger K, Dröge C, Herebian D, Mayatepek E, Homey B, Braun S, Schulte am Esch J, Horacek M, Canbay A, Schmitt L, Häussinger D, Kubitz R (2013). "A novel mutation within a transmembrane helix of the bile salt export pump (BSEP, ABCB11) with delayed development of cirrhosis." Liver Int. 33(10):1527-35


α5ß1-Integrine sind Sensoren für Tauroursodesoxycholat in Hepatozyten

Die Gallensäure Ursodesoxycholsäure, die in vivo in das Taurinkonjugat Tauroursodesoxycholsäure (TUDC) konvertiert wird, wird als Standardtherapeutikum bei cholestatischen Lebererkrankungen eingesetzt. Obwohl bereits vor mehr als 1000 Jahren als Bestandteil der getrockneten Galle von Schwarzbären in der traditionellen chinesischen Medizin verwendet, war bis dato kein molekularer Sensor in Leberzellen entdeckt worden, durch den TUDC seine choleretischen und anticholestatischen Wirkungen initiieren könnte. Durch Kombination von molekular- und zellbiologischen Untersuchungen, Leberperfundierungsstudien und Molekulardynamiksimulationen wurde in der vorliegenden Arbeit hauptsächlich zytosolisch vorkommendes a5b1-Integrin als dieser Sensor identifiziert. Dieses Ergebnis erklärt nicht nur die choleretischen und hepatoprotektiven Eigenschaften von TUDC sondern auch seine Leberspezifität. Zudem liefert diese Arbeit das erste Modell der TUDC/a5b1-Integrin-Interaktion auf atomarer Ebene, was für die Entwicklung potentieller neuer Wirkstoffe von Bedeutung ist.

Gohlke H, Schmitz B, Sommerfeld A, Reinehr R, Häussinger D (2013) "α5 β1-integrins are sensors for tauroursodeoxycholic acid in hepatocytes." Hepatology 57(3):1117-29


Tauroursodeoxycholat schützt Rattenhepatozyten vor gallensäureinduzierter Apoptose mittels β1-Integrin und Proteinkinase-A abhängiger Mechanismen

Anhand von Experimenten an der isoliert perfundierten Rattenleber und an isolierten primären Hepatozyten wurde untersucht, mittels welcher Mechanismen Tauroursodeoxycholat (TUDC) Hepatozyten vor Gallensäure-induzierter Apoptose schützt. Es wurde gezeigt, dass der anti-apoptotische Effekt von TUDC durch eine β1-Integrin-vermittelte Bildung von cAMP induziert wird. Der Knockdown von β1-Integrin Zellen hob den anti-apoptotischen Effekt von TUDC vollständig auf. Dabei kam es zur Hemmung der durch hydrophobe Gallensäuren-induzierten Aktivierung des CD95-Todesrezeptors durch gleichzeitige Hemmung der c-jun-NH2-Terminalkinase (JNK)-Aktivierung infolge einer MAP-Kinase-Phosphatase-1-Induktion (MKP-1) und einer Phosphorylierung des CD95 an Serin- und Threoninresten durch die Proteinkinase A. Die Untersuchungen zeigten, dass Integrine als unmittelbare TUDC-Sensoren fungieren und sowohl choleretische als auch zytoprotektive Wirkungen der Gallensäure vermitteln.

Sommerfeld A, Reinehr R, Häussinger D (2015) „Tauroursodeoxycholate Protects Rat Hepatocytes from Bile Acid-Induced Apoptosis via β1-Integrin- and Protein Kinase A-Dependent Mechanisms“ Cell Physiol Biochem. 36(3):866-883


Hyperosmotischer Stress aktiviert die Expression von Mitgliedern der miR-15/107 Familie und induziert die Herunterregulierung von anti-apoptotischen Genen in der Rattenleber

In dieser Studie wurde perfundierte Rattenleber einem hyperosmotischen Milieu ausgesetzt. Dies induzierte eine rasche Hochregulierung von miR-15a, miR-15b und miR-16, Mitgliedern der miR-15/107 microRNA Superfamilie. Gleichzeitig wurde die Expression von bestimmten anti-apoptotischen Genen, die bekannte oder vermutete Targets dieser microRNAs sind, signifikant verringert. Durch die Gabe von NOX- und JNK-Inhibitoren sowie von Benzylamin konnte gezeigt werden, dass die beobachtet Reaktion durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) vermittelt wurde. Daraus wird geschlussfolgert, dass die Antwort der drei microRNAs  auf osmotischen Stress ROS-vermittelt ist und zum Entstehen eines proapoptotischen Phänotyps beitragen könnte.

Santosa D, Castoldi M, Paluschinski M, Sommerfeld A, Häussinger D (2015) “Hyperosmotic stress activates the expression of members of the miR-15/107 family and induces downregulation of anti-apoptotic genes in rat liver“ Sci Rep. 5, 12292


Identifizierung von Zytokin-induzierter Modulation der microRNA-Expression und -Sekretion mittels eines neuartigen microRNA spezifischen qPCR Assays

MicroRNAs sind eine Klasse regulierender nicht-codierender RNAs, welche die Genexpression post-transkriptionell modulieren. MicroRNAs spielen in der Regulation zellulärer Prozesse eine entscheidende Rolle und ihr Profiling ist eine potentiell wichtige Quelle für Biomarker bei  der Diagnose und Prognose menschlicher Krankheiten. In dieser Publikation stellen wir miQPCR vor, eine neue, kostengünstige und gut adaptierbare Methode zur Quantifizierung von microRNA Expression mittels RealTime PCR. In unserer Studie analysierten wir zelluläre und frei zirkulierende microRNAs, die von primären Rattenhepatozyten nach Stimulation mit Zytokinen und Wachstumsfaktoren sekretiert wurden. Dies ermöglichte uns, zum ersten Mal sowohl eine weitverbreitete Modulation der Expression als auch der Sekretion von microRNA zu bestimmen. Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die pleiotrope Aktivität humoraler Faktoren auf microRNAs die Leberfunktion in Folge von Schädigung und Regeneration stark beeinflusst.

Benes V, Collier P, Kordes C, Stolte J, Rausch T, Muckentaler MU, Häussinger D, Castoldi M (2015) „Identification of cytokine-induced modulation of microRNA expression and secretion as measured by a novel microRNA specific qPCR assay“ Sci Rep. 5: 11590


Eine membrannahe, C-terminale Alphahelix ist notwendig für die TGR5-Plasmamembranlokalisation und -Funktion

Der C-Terminus G-Protein-gekoppelter Rezeptoren (GPCR) ist wichtig für G-Protein-Kopplung und Aktivierung. Zusätzlich wurde bei einigen GPCRs ein Sortiersignal im C-Terminus gefunden, das einen korrekten Transport vom endoplasmatischen Retikulum in die Plasmamembran gewährleistet. Der C-Terminus des GPCR TGR5 weist allerdings kein bekanntes Sortiersignal auf, so dass andere Faktoren den Transport in die Plasmamembran gewährleisten müssen. In dieser Arbeit wurden daher Deletions- und Substitutionsvarianten des membrannahen C-Terminus von TGR5 bzgl. Plasmamembranlokalisierung und Funktion experimentell untersucht. Weiterhin wurden Peptide aus dieser Region mit Molekulardynamiksimulationen hinsichtlich ihrer Sekundärstruktur untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Plasmamembranlokalisierung und Antwortverhalten auf externe Liganden von TGR5 von der Anwesenheit eines langen (³ 9 Aminosäuren) a-helikalen Bereichs am C-Terminus abhängen, wohingegen die Gegenwart eines b-Stranges oder einer nur kurzen a-Helix dort zum Verbleib im endoplasmatischen Retikulum und zum Verlust der GPCR-Funktion führen. Diese Ergebnisse wurden mit TGR5-Chimären bestätigt. Wir schließen daraus, dass im Fall von TGR5 die Sekundärstruktur des membrannahen C-Terminus der bestimmende Faktor für Plasmamembrantransport und Antwortverhalten auf externe Liganden ist.

Spomer L, Gertzen CG, Schmitz B, Häussinger D, Gohlke H, Keitel V (2014) "A membrane-proximal, C-terminal α-helix is required for plasma membrane localization and function of the G Protein-coupled receptor (GPCR) TGR5." J Biol Chem. 289(6):3689-702


Detergenz Analyse und Reinigung der humanen ABC Transporter BSEP (ABC B11) und MDR3 (ABC B4) der Leber exprimiert in der Hefe Pichia pastoris

Nach erfolgreicher heterologer Expression der beiden humanen ABC Transporter Gene in der Hefe P. pastoris wurden 100 Detergenzien im Hinblick auf ihre Eigenschaft BSEP und MDR3 zu solubilisieren analysiert. Durch Fusion beider Membranproteine an GFP konnte die Solubilisierungseffizienz ohne Aufreinigung bestimmt und optimiert werden. Effiziente Detergenzien wurden in der Aufreinigung beider Transporter über tandem affinity purificationverwendet und die Funktionalität beider ABC Transporter wurde nachgewiesen.

Ellinger P, Kluth M, Stindt J, Smits SH, Schmitt L. (2013) "Detergent screening and purification of the human liver ABC transporters BSEP (ABCB11) and MDR3 (ABCB4) expressed in the yeast Pichia pastoris." PLos One 8(4):e60620



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