Der Hippo(YAP)–Autophagie-Axis schützt vor hepatischer Ischämie-Reperfusionsschädigung durch JNK-Signalgebung
Die hepatische Ischämie-Reperfusionsschädigung (HIRI) ist eine häufige Komplikation bei Lebertransplantationen (LT), hämorrhagischem Schock, Lebertraumen und partiellen Hepatektomien. Trotz Fortschritte in der Leberchirurgie bleibt HIRI eine Hauptursache für Leberdysfunktion und Mortalität. Die Schädigung verläuft in zwei Phasen: ischämische Insult und Reperfusionsschaden, wobei Letzterer aufgrund der plötzlichen Wiederherstellung des Blutflusses besonders schwerwiegend ist und zu oxidativem Stress, Entzündungen und Zelltod führt. Derzeit gibt es keine wirksame pharmakologische Therapie für HIRI, weshalb die Erforschung der zugrunde liegenden Mechanismen und die Identifizierung potenzieller therapeutischer Targets entscheidend sind.
Autophagie, ein lysosomenabhängiger Abbauweg, spielt eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase unter Stressbedingungen wie Nährstoffmangel, Hypoxie und oxidativem Stress. Sie gilt generell als protektiver Mechanismus, da sie geschädigte Organellen und Proteine abbaut und deren Komponenten recycelt, um das Zellüberleben zu sichern. Die Rolle der Autophagie bei HIRI ist jedoch umstritten: Einige Studien deuten auf einen zellschützenden Effekt hin, während andere eine Verstärkung des Zelltods nahelegen.
Der Hippo-Signalweg, insbesondere sein Downstream-Effektor Yes-assoziiertes Protein (YAP), ist in physiologische und pathologische Prozesse wie Organwachstum, Geweberegeneration und Krebsentstehung involviert. YAP übt zudem Schutzfunktionen bei Ischämie-Reperfusions(I/R)-Schäden in Herz, Gehirn und Niere aus. Die genauen Mechanismen des YAP-vermittelten Schutzes bei HIRI, insbesondere im Zusammenhang mit Autophagie, blieben jedoch unklar.
Diese Studie untersuchte die Rolle von YAP in HIRI und seine Interaktion mit Autophagie. Anhand von humanen Lebergeweben LT-Patienten, in vitro Hepatocyten-Zelllinien und in vivo Mausmodellen mit leberspezifischem YAP-Knockdown wurden die Mechanismen des YAP-vermittelten Schutzes erforscht. Die Ergebnisse zeigen, dass YAP durch Induktion von Autophagie über den JNK-Signalweg die Hepatozytenapoptose hemmt und so vor HIRI schützt.
YAP und Autophagie-Aktivierung bei HIRI
In Lebergeweben von 100 LT-Patienten und 20 Kontrollgeweben von Hämangiomrändern wurde die Beziehung zwischen YAP und Autophagie untersucht. Histologisch zeigten postreperfundierte Gewebe typische IRI-Merkmale wie Parenchymzellschäden und entzündliche Infiltration. Die Autophagie, gemessen am Autophagie-Marker LC3, war in postreperfundierten Geweben signifikant höher als in Kontroll- und perireperfundierten Proben. Parallel dazu war die YAP-Expression in postreperfundierten Geweben erhöht, was auf eine positive Korrelation zwischen YAP und Autophagie bei HIRI hindeutet.
Western-Blot-Analysen bestätigten diese Korrelation: Lebertransplantate mit hoher YAP-Expression wiesen höhere Autophagie-Level auf als solche mit niedriger YAP-Expression. Zudem waren die postoperativen Leberenzymwerte (ALT) in der Hoch-YAP-Gruppe signifikant reduziert, was auf einen Zusammenhang zwischen YAP-Expression und vermindertem Leberschaden hindeutet.
In vitro-Experimente mit THLE2-Zellen unter Hypoxie-Reoxygenierung(H/R)-Stress zeigten, dass YAP-Überexpression die Autophagie aktivierte, während YAP-Knockdown diese hemmte. In vivo führte leberspezifischer YAP-Knockdown zu reduzierter Autophagie in Hepatozyten nach HIRI. Transmissionselektronenmikroskopie(TEM)-Analysen bestätigten eine geringere Autophagosomenzahl in YAP-defizienten Geweben.
YAP-vermittelter Schutz bei HIRI ist Autophagie-abhängig
In YAP-Knockdown-Mäusen verschlechterte sich die Leberschädigung (erhöhte Suzuki-Scores, Nekroseareale, ALT/AST-Werte und Entzündungszytokine IL-6/TNF-α). YAP-Überexpression milderte die Schäden, doch dieser Effekt wurde durch Autophagie-Hemmung mittels 3-Methyladenin (3-MA) aufgehoben. Dies bestätigt, dass YAP über Autophagie-Aktivierung schützt.
YAP-induzierte Autophagie reduziert Apoptose und oxidativen Stress
YAP-Knockdown erhöhte die Expression proapoptotischer Proteine (Bax, cleaved-Caspase-3) und senkte BCL-2-Level. TUNEL-Färbungen zeigten verstärkte Apoptose in YAP-defizienten Hepatozyten. Umgekehrt reduzierte YAP-Überexpression die Apoptose, was durch Autophagie-Inhibition reversibel war.
Oxidativer Stress (ROS-Akkumulation) war in YAP-Knockdown-Geweben erhöht, während YAP-Überexpression ROS senkte. Autophagie-Hemmung in YAP-überexprimierenden Modellen neutralisierte diesen Effekt, was auf eine ROS-reduzierende und mitochondrienschützende Rolle der YAP-Autophagie-Achse hindeutet.
JNK-Signalweg vermittelt YAP-induzierte Autophagie
Unter untersuchten Signalwegen (Akt, Erk, p38, JNK) war nur die JNK-Phosphorylierung in YAP-Knockdown-Modellen reduziert. Immunpräzipitations-Experimente zeigten, dass YAP über den Transkriptionsfaktor TEAD die JNK-Aktivierung reguliert. Hemmung der YAP-TEAD-Interaktion durch Verteporfin (VP) unterdrückte JNK-Phosphorylierung und Autophagie.
In vitro führte JNK-Inhibition zur Reduktion der Autophagie in YAP-überexprimierenden Zellen unter H/R-Stress. In vivo hob JNK-Hemmung den YAP-vermittelten Schutz bei HIRI auf (erhöhte ROS, Apoptose und Leberschadenmarker). Dies unterstreicht die essentielle Rolle des JNK-Signalwegs.
Klinische Relevanz der YAP-JNK-Autophagie-Achse
In LT-Patientengeweben korrelierte JNK-Phosphorylierung mit YAP- und Autophagie-Leveln. Hoch-YAP-Transplantate zeigten stärkere JNK-Phosphorylierung und Autophagie. Immunfluoreszenzfärbungen demonstrierten, dass LC3-positive Zellen mit nukleärem YAP auch phosphoryliertes JNK exprimierten, was die klinische Bedeutung des Mechanismus unterstreicht.
Schlussfolgerung
Diese Studie zeigt, dass YAP durch JNK-vermittelte Autophagie-Aktivierung oxidativen Stress reduziert, Mitochondrien stabilisiert und Apoptose hemmt, wodurch HIRI abgemildert wird. Der Hippo(YAP)–JNK–Autophagie-Axis stellt ein vielversprechendes therapeutisches Target zur Prävention und Behandlung von HIRI dar, insbesondere bei Lebertransplantationen und hepatischen Eingriffen.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002727