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Der Transkriptionsfaktor ChREBP ist ein zentraler Regulator des Fett- und Glukosestoffwechsels
und wird insbesondere in der Leber intensiv erforscht. Allerdings ist seine Rolle in
der Niere, die maßgeblich an der Glukose-Homöstase beteiligt ist und einen wichtigen Ort
der Glukoneogenese darstellt, noch weitgehend unerforscht.
Zentrales Ziel dieser Arbeit ist es, im Rahmen des hepatischen Pankreasinseltransplantationsmodells
die Auswirkungen eines Diabetes mellitus und eines Fehlens des Transkriptionsfaktors
CHREBP auf das renale Tubulusepithel anhand von Wildtyp- und ChREBPKnockout-
Mäusen über einen Versuchszeitraum von drei bzw. sechs Monaten zu evaluieren.
Dazu wurden die tubuläre Glykogenspeicherung in Form von Glykogenspeicherkernen und
Armanni-Ebstein-Läsionen, die Proliferationsaktivität des renalen Tubulusepithels sowie das
Auftreten von renalen Tumoren untersucht.
Das Vorliegen eines Diabetes mellitus führt in der Niere der Wildtyp-Mäuse zu einer tubulären
Glykogenakkumulation, die durch einen ChREBP-Knockout deutlich verstärkt wurde.
Diese Glykogenspeicherung fehlte bei nicht diabetischen Tieren völlig. Gleichzeitig ließ sich
bei diabetischen Wildtyp-Tieren eine zum Teil erhöhte Proliferationsaktivität sowie das Auftreten
von Nierentumoren beobachten. Das Ausschalten des Transkriptionsfaktors ChREBP
führte nicht nur zu einem vermehrten Auftreten von Glykogenspeicherkernen und Armanni-
Ebstein-Läsionen, sondern resultierte auch in einem deutlich gesteigertem Vorkommen von
renalen Tumoren. Diese Tumoren traten hier auch ohne das gleichzeitige Vorliegen eines
Diabetes mellitus auf. Auch die Proliferationsaktivität der Tubulusepithelien war bei den
ChREBP-Knockout-Mäusen gesteigert.
Somit führt ein Diabetes mellitus, insbesondere bei einem gleichzeitigem Knockout von
ChREBP, zu einer Akkumulation von Glykogen innerhalb der renalen Tubulusepithelien
und fördert die Entstehung von Tumoren in der Niere bei Mäusen. Auch ein Knockout von
ChREBP scheint- unabhängig vom Vorliegen eines Diabetes- einen fördernden Einfluss auf
die renale Tumorgenese zu haben. Allerdings sind die daran beteiligten Mechanismen noch
weitgehend unbekannt. Daher sollte die Rolle von ChREBP und die Bedeutung der diabetisch
bedingten tubulären Veränderungen in Form der Glykogenspeicherkerne und Armanni-
Ebstein-Läsionen
Objective: In the rat, the pancreatic islet transplantation model is an established method to induce hepatocellular carcinomas (HCC), due to insulin-mediated metabolic and molecular alterations like increased glycolysis and de novo lipogenesis and the oncogenic AKT/mTOR pathway including upregulation of the transcription factor Carbohydrate-response element-binding protein (ChREBP). ChREBP could therefore represent an essential oncogenic co-factor during hormonally induced hepatocarcinogenesis. Methods: Pancreatic islet transplantation was implemented in diabetic C57Bl/6J (wild type, WT) and ChREBP-knockout (KO) mice for 6 and 12 months. Liver tissue was examined using histology, immunohistochemistry, electron microscopy and Western blot analysis. Finally, we performed NGS-based transcriptome analysis between WT and KO liver tumor tissues. Results: Three hepatocellular carcinomas were detectable after 6 and 12 months in diabetic transplanted WT mice, but only one in a KO mouse after 12 months. Pre-neoplastic clear cell foci (CCF) were also present in liver acini downstream of the islets in WT and KO mice. In KO tumors, glycolysis, de novo lipogenesis and AKT/mTOR signalling were strongly downregulated compared to WT lesions. Extrafocal liver tissue of diabetic, transplanted KO mice revealed less glycogen storage and proliferative activity than WT mice. From transcriptome analysis, we identified a set of transcripts pertaining to metabolic, oncogenic and immunogenic pathways that are differentially expressed between tumors of WT and KO mice. Of 315 metabolism-associated genes, we observed 199 genes that displayed upregulation in the tumor of WT mice, whereas 116 transcripts showed their downregulated expression in KO mice tumor. Conclusions: The pancreatic islet transplantation model is a suitable method to study hormonally induced hepatocarcinogenesis also in mice, allowing combination with gene knockout models. Our data indicate that deletion of ChREBP delays insulin-induced hepatocarcinogenesis, suggesting a combined oncogenic and lipogenic function of ChREBP along AKT/mTOR-mediated proliferation of hepatocytes and induction of hepatocellular carcinoma.