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Morphologische und proliferationskinetische Unterschiede klarzelliger Leberherde diabetischer Wildtyp- und Carbohydrate responsiv element-binding protein-Knockout- Mäuse nach intraportaler Pankreasinseltransplantation

  • In dieser Arbeit wurde erstmalig das zuvor an Ratten etablierte insulin-vermittelte Hepatokarzinogenesemodel mit der intraportalen Pankreasinseltransplantation auf die Maus übertragen und sowohl an einem Wildtyp -als auch einem Carbohydrate responsive-element bindung protein (ChREBP)-knockout-Stamm durchgeführt. CHREBP ist ein wichtiger Transkriptionsfaktor des Glukose- und Lipidmetabolismus, welcher auch bei der Entstehung des Diabetes mellitus Typ 2 bzw. des metabolischen Syndroms involviert ist. Bei Streptozotozin-induzierter diabetischer Stoffwechsellage erfolgte nach 5 Tagen die intraportale Transplantation von 70, zuvor isolierten, isologen Pankreasinseln. Zur Darstellung der Hepatozytenproliferation erhielten die Tiere das Basenanalogon Bromodesoxyuridin (BrdU), welches zum Teil über eine subkutan- implantierte osmotische Minipumpe bzw. über dreimalige Injektionen appliziert wurde. Mit dem BrdU-Labeling-Index konnte die Proliferationsaktivität der im Abstromgebiet der Pankreasinseln entstandenen hepatozytären Wildtyp- und ChREBP-Knockout-Herde ermittelt und mit dem jeweiligen unveränderten Lebergewebe verglichen werden. Nach einer Versuchsdauer von 1 Woche bzw. 4 Wochen erfolgte die Tötung im Rahmen der retrograden Organperfusion und gleichzeitiger Organfixation in Narkose. In direkter Transplantatumgebung entstanden in beiden diabetischen Genotypen klarzellige Hepatozytenherde, welche sich jedoch in Morphologie, im Glykogen- und Lipidgehalt, in der Proliferationsaktivität und der Frequenz und der Verteilung im Leberparenchym unterscheiden. So entsprachen die klarzelligen Herde der diabetischen Wildtyp- Maus denen des Rattenmodels und den humanen Herden, welche durch einen gesteigerten Glykogen- und Lipidgehalt, vergrößerten Zellkernen sowie einer nach 4 Wochen vierfach gesteigerten Proliferationsaktivität (Herd vs. unverändertes Lebergewebe: 11,34 ± 2,24 MW ± S.E.M vs. 2,4 ± 0,71 MW ± S.E.M.; p = 0,006) charakterisiert sind und somit auch bei der Maus als präneoplastische Läsionen einzustufen sind. Die hier erstmals beschriebenen Herde der diabetischen ChREBP-KO-Maus zeichnen sich hingegen durch große, balloniert erscheinende Hepatozyten mit einem exzessiven Glykogen- und nur minimalen Lipidgehalt, einem kleineren Zellkern, einem konfluierenden Verteilungsmuster und einer geringeren Proliferationsaktivität (Herd vs. unverändertes Lebergewebe: 6,08 ± 0,7 MW ±S.E.M. vs. 1,91 ± 0,02 MW ± S.E.M.; p = 0,0002), als die der Wildtyp-Herde, aus. Diese Resultate unterstützen die Annahme, dass ChREBP einen wesentlichen Einfluss auf den hepatischen Glukose-und Lipidmetabolismus hat und weiterhin einen protoonkogenen Faktor in der insulin-vermittelten Hepatokarzinogenese darstellt.
  • In this work, the insulin-mediated hepatocarcinogenesis model, previously established in rats, was first transferred to the mouse with intraportal pancreatic islet transplantation and was performed on both a wild type and a carbohydrate responsive-element binding protein (ChREBP) knockout strain. CHREBP is an important transcription factor of glucose and lipid metabolism, which is also involved in the development of type 2 diabetes mellitus or the metabolic syndrome. In streptozotocin-induced diabetic metabolism, intraportal transplantation of 70 previously isolated isolate pancreatic islets occurred after 5 days. To demonstrate the hepatocyte proliferation, the animals received the base analogue bromodeoxyuridine (BrdU), which was partly administered via a subcutaneously implanted osmotic minipump or over three injections. The BrdU labeling index was used to determine the proliferative activity of the hepatocyte wild-type and ChREBP knockout foci arising in the downstream area of the pancreatic islets and to compare them with the respective unchanged liver tissue. After a test duration of 1 week or 4 weeks, the killing was carried out as part of the retrograde organ perfusion and simultaneous organ fixation under general anesthesia. In direct diabetic genotypes, clear-cell hepatocytes were formed in both diabetic genotypes, but with different morphology, glycogen and lipid content, proliferative activity, and frequency and distribution in the liver parenchyma. Thus, the clear cell foci (CCF) of the diabetic wild-type mouse corresponded to those of the rat model and the human foci, which were characterized by an increased glycogen and lipid content, enlarged cell nuclei and a four-fold increased proliferative activity after 4 weeks (CCF vs. unchanged liver tissue: 11.34 ± 2, 24 MW ± SEM vs. 2.4 ± 0.71 MW ± SEM; p = 0.006) and thus are also classified as preneoplastic lesions in the mouse. The foci of the diabetic ChREBP-KO mouse described here for the first time are characterized by large, ballooned hepatocytes with an excessive glycogen and only minimal lipid content, a smaller cell nucleus, a confluent distribution pattern and a lower proliferative activity (CCF vs. unchanged liver tissue: 6 , 08 ± 0.7 MW ± SEM vs. 1.91 ± 0.02 MW ± SEM; p = 0.0002), than that of the wild-type herd. These results support the notion that ChREBP has a significant influence on hepatic glucose and lipid metabolism and continues to be a proto-oncogenic factor in insulin-mediated hepatocarcinogenesis

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Metadaten
Author:Dr. med. Jenny Sonke
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-30304
Title Additional (English):Morphological and proliferation kinetic differences of hepatic clear cell foci of diabetic wildtype and carbohydrate responsive element-binding protein knockout mice after intraportal pancreatic islet transplantation
Referee:Prof. Dr. med. Frank Dombrowski, Prof. Dr. med. Hans-Peter Fischer
Advisor:Prof. Dr. med. Frank Dombrowski
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2019
Date of first Publication:2019/09/04
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2019/08/14
Release Date:2019/09/04
Tag:Leberherde, diabetisch
GND Keyword:CCF, ChREBP, Leberherde, Pankreasinseltransplantation
Pagenumber:98
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Pathologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit