Tetrahydropalmatin schwächt Leberfibrose durch Unterdrückung des endoplasmatischen Retikulum-Stresses in hepatischen Sternzellen ab
Leberfibrose ist ein pathologischer Zustand, der durch die Aktivierung hepatischer Sternzellen (HSCs) und die exzessive Ablagerung von extrazellulärer Matrix gekennzeichnet ist. Dieser Prozess wird von verschiedenen pathogenen Mechanismen vorangetrieben, wobei der endoplasmatische Retikulum-Stress (ERS) in HSCs als entscheidender Faktor identifiziert wurde. ERS kann zur Aktivierung von HSCs führen und dadurch die Leberfibrose verschlimmern. Trotz umfangreicher Forschung zu Leberfibrose sind wirksame antifibrotische Medikamente nach wie vor rar. Tetrahydropalmatin (THP), ein Wirkstoff aus der chinesischen Heilpflanze Corydalis yanhusuo, hat in früheren Studien hepatoprotektive Effekte gezeigt. Diese Studie untersuchte die Wirkung von THP auf Leberfibrose und klärte die zugrundeliegenden Mechanismen auf.
Für die Studie wurden männliche C57BL/6J-Mäuse (20–25 g) verwendet, die randomisiert in fünf Gruppen eingeteilt wurden: eine Öl-Gruppe, eine Tetrachlorkohlenstoff (CCl₄)-Gruppe und drei THP-Behandlungsgruppen mit unterschiedlichen Dosierungen (THP-Niedrig [THP-L], 20 mg/kg; THP-Mittel [THP-M], 40 mg/kg; THP-Hoch [THP-H], 80 mg/kg). Das THP-Pulver wurde in einer 0,5%igen Natriumcarboxymethylcellulose (CMC-Na)-Lösung suspendiert. Alle Mäuse erhielten intraperitoneale Injektionen von entweder Öl oder einer 20%igen CCl₄-Lösung in Öl (5 ml/kg, zweimal wöchentlich über sechs Wochen). Gleichzeitig wurde den CCl₄-induzierten Mäusen täglich THP intragastrisch verabreicht.
Histopathologische Untersuchungen, einschließlich Hämatoxylin-Eosin (H&E)-Färbung, zeigten ausgeprägte Nekrosen, Entzündungszellinfiltration und Gewebezerstörung in den Lebern der CCl₄-behandelten Mäuse. Diese pathologischen Veränderungen wurden durch THP signifikant abgemildert. Siriusrot-Färbung demonstrierte, dass THP die Kollagenablagerung deutlich reduzierte. Immunhistochemische Analysen ergaben zudem eine Herunterregulierung der Expression von α-glatter Muskelaktin (α-SMA) und Kollagen I in CCl₄-induzierten Mäusen unter THP-Behandlung.
Die Serum-Alanin-Aminotransferase (ALT)-Spiegel, die in der CCl₄-Gruppe signifikant erhöht waren, wurden durch THP stark gesenkt. Quantitative Echtzeit-PCR (qPCR) zeigte, dass hepatische mRNA-Level profibrotischer Gene wie α-SMA, Kollagen I, plättchenabhängiger Wachstumsfaktor, Bindegewebswachstumsfaktor und Gewebeinhibitor der Metalloproteinase-1 unter THP-Behandlung reduziert waren. Western-Blot-Analysen bestätigten die Herunterregulierung von α-SMA in CCl₄-induzierten Lebern. Diese Befunde deuten insgesamt darauf hin, dass THP chronische Leberverletzungen, Entzündungen und Fibrose bei CCl₄-induzierten Mäusen abschwächt.
Um die molekularen Mechanismen der antifibrotischen THP-Wirkung zu untersuchen, wurde RNA-Sequenzierung (RNA-seq) durchgeführt, um signifikant angereicherte Signalwege und differentiell exprimierte Gene (DEGs) zu identifizieren. DEGs wurden anhand eines p-Werts <0,05 und eines log2(Fold Change) >1 ausgewählt. Genontologie-Anreicherungsanalysen ergaben, dass die wichtigsten Signalwege bei Leberfibrose MAPK-Pfade sowie 26 mit ERS, Entzündung und Fibrose assoziierte Pfade umfassten. Heatmap-Analysen zeigten, dass Gene der ERS-, Entzündungs- und Fibrosewege durch THP herunterreguliert wurden.
ERS spielt eine zentrale Rolle bei der HSC-Aktivierung. Bei Überlastung des ER mit fehlgefalteten Proteinen unterzieht sich die Proteinkinase RNA-ähnliche ER-Kinase (PERK) einer Autotransphosphorylierung. Das Hauptsubstrat der PERK-Phosphorylierung ist der eukaryotische Translationsinitiationsfaktor 2α (eIF2α). Die Phosphorylierung von eIF2α führt zu globaler Translationshemmung, ermöglicht jedoch die selektive Translation des aktivierenden Transkriptionsfaktors 4 (ATF4). ATF4 wirkt hauptsächlich durch alternatives Spleißen des Transkriptionsfaktors X-box-Bindungsprotein 1 (XBP1). Gespleißtes XBP1 (sXBP1) fördert die HSC-Aktivierung durch ER-Kapazitätserweiterung und Hochregulierung der Proteinsekretion. C/EBP-homologes Protein (CHOP), ein Downstream-Target von ATF4, ist an der Leberfibrose-Progression beteiligt.
qPCR-Analysen bestätigten, dass THP die mRNA-Level proinflammatorischer Gene (C-C-Motiv-Chemokinligand 2, C-X-C-Chemokinrezeptor 2) und ERS-assoziierter Gene (Ddit3 [Chop], Hspa5 [Grp78], Atf4, sXbp1) in fibrotischen Lebern reduziert. Immunfluoreszenz-Assays zur CHOP/α-SMA-Kofärbung zeigten eine signifikante Verringerung der positiven Fläche in THP-Gruppen, was die ERS-Hemmung in HSCs untermauerte.
In LX-2-Zellen (aktivierte humane HSCs) führte THP zur Herunterregulierung von ATF4, CHOP und α-SMA. Die extrazellulär signalregulierte Kinase 1/2 (ERK1/2), die mit der IRE1α-Kinaseaktivität assoziiert ist, spielt eine Schlüsselrolle in der HSC-Aktivierung. Frühere Studien berichteten, dass L-THP die Phosphorylierung von ERK1/2 und NF-κB hemmt. In Übereinstimmung damit zeigte die Kofärbung von p-ERK1/2/α-SMA in Lebergeweben eine deutliche Reduktion unter THP.
Aktuelle Studien belegen, dass Levo-Tetrahydropalmatin Leberfibrose über PPAR-gamma/NF-kappaB- und TGF-beta1/Smad-Pfade verhindert. Ob die ERS-Hemmung durch THP direkt oder über andere Pfade wie TGF-beta1/Smad vermittelt wird, bedarf weiterer Forschung. Insgesamt deuten die Daten darauf hin, dass THP die HSC-Aktivierung und Leberfibrose durch ERS-Unterdrückung hemmt.
Zusammenfassend offenbart diese Studie einen neuartigen Mechanismus, durch den THP Leberfibrose abschwächt. Die hemmende Wirkung von THP auf HSCs beruht teilweise auf der Unterdrückung von ERS. Diese Erkenntnisse bilden eine Grundlage für den potenziellen therapeutischen Einsatz von THP bei Leberfibrose.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001883