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Diese Arbeit befasst sich mit dem Einfluss des Transkriptionsfaktors ChREBP und eines Diabetes mellitus auf die hepatische Tumorgenese sowie das Wachstum und die Glykogenspeicherung der Hepatozyten. Im speziellen sollte untersucht werden, inwieweit sich die in den Kurzzeitversuchen beobachteten Glykogenspeicherherde nach drei Monaten Versuchszeitraum weiterentwickeln. ChREBP beeinflusst als Transkriptionsfaktor maßgeblich den Zucker- und Fettstoffwechsel, indem es unter anderem die Lipogenese, Glykolyse und den Pentosephosphatweg aktiviert und die Glukoneogenese hemmt. Zudem ist ChREBP an der Tumorentstehung in verschiedenen Geweben z.B. der Leber, des Kolons und der Brust beteiligt, indem es unter anderem den zellulären Metabolismus in Richtung einer starken Proliferation und einer erhöhten Glykolyse, Laktatbildung und Aktivierung des Pentosephosphatwegs verändert. Mäusen mit einem durch Streptozotocin induzierten Diabetes wurden je 200 isolierte, isologe Pankreasinseln intraportal transplantiert. Somit entstand in den Empfängertieren lokal in der Leber sowohl eine Hyperglykämie als auch eine Hyperinsulinämie im Sinne eines Typ 2 Diabetes. Der Einfluss von ChREBP auf die Leber wurde durch den Einsatz eines Knockout-Stammes untersucht. Nach drei Monaten wurden die Tiere nach einer Perfusion getötet und Paraffinschnittpräparate der Lebern angefertigt und hinsichtlich ihrer Proliferationsaktivität, Glykogenspeicherung und Herd- bzw. Tumorentstehung histologisch ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen ein deutlich geringeres Auftreten von Glykogenspeicherherden nach drei Monaten Versuchsdauer im Vergleich zu den Kurzzeitversuchen nach einer und vierWochen. Auch sind nach drei Monaten noch keine manifesten Leberzelltumoren entstanden. Es gab keinen Unterschied in der Herdfrequenz zwischen den beiden Genotypen. Weiterhin wurde der Einfluss von ChREBP auf die Proliferationsaktivität der Hepatozyten untersucht. In der nicht diabetischen, transplantierten Gruppe zeigten die ChREBPKnockout- Tiere eine stärkere und bei den diabetischen nicht transplantierten Mäusen eine geringere Proliferationsaktivität als die Wildtyp-Tiere. Die Hepatozyten der diabetischen Knockout-Tiere speicherten weniger und die der nicht diabetischen mehr Glykogen als ihre Vertreter aus der Wildtyp-Gruppe. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass ChREBP zu einer veränderten Glykogenspeicherung der Hepatozyten führt. Sein Einfluss zeigt sich bei der diabetischen Stoffwechsellage durch eine Steigerung und bei der nicht diabetischen durch eine Verminderung dieser. Auch die Proliferationsaktivität der Hepatozyten wird von ChREBP beeinflusst, indem es sie beim Vorliegen eines Diabetes mellitus steigert. Da sich auch aus den vorhandenen klarzelligen Herden keine Tumoren entwickelt haben scheint die Tumorentstehung bei der Maus bei beiden Genotypen länger als drei Monate zu dauern.

In den letzten Jahren erhöhte sich die Inzidenz des humanen hepatozellulären Karzinoms in nicht-zirrhotischen Lebern bei gleichzeitigem Diabetes mellitus Typ 2 deutlich. Im Hepatokarzinogenesemodell nach intraportaler Pankreasinseltransplantation in der diabetischen Ratte konnte Prof. Dr. F. Dombrowski durch eine kombinierte Hyperinsulinämie und Hyperglykämie glykogen- und lipidreiche, klarzellige Herde induzieren, sogenannte clear cell foci (CCF), die sich in Langzeitexperimenten zu hepatozellulären Adenomen und Karzinomen entwickelten. Sowohl in den CCF als auch in humanen und rodenten hepatozellulären Karzinomen fand sich eine Heraufregulation des Transkriptionsfaktors carbohydrat-responsive element-binding proteins (ChREBP), der glukoseabhängig und insulinunabhängig Enzyme der Glykolyse und Lipogenese reguliert. Das Inseltransplantationsmodell wurde anschließend auf die Maus unter Verwendung von 70 transplantierten Inseln übertragen, wobei die Frequenz der CCF sehr niedrig und die Anzahl thrombosebedingten Leberzellnekrosen hoch war. Das primäre Ziel meiner Doktorarbeit war es, die Frequenz der CCF am Modelltier Maus zu steigern. Mit der These, eine erhöhte transplantierte Inselanzahl führt zu einer höheren Frequenz der CCF, modifizierte ich die Inselisolationsprozesse systematisch, um qualitativ hochwertige und vom exokrinen Pankreasgewebe bereinigte Inseln zu erhalten. Anschließend schloss ich anhand immunhistochemischer Reaktionen und Vitalitätstests mögliche schädliche Einflüsse der Isolation aus. Ich konnte somit die Anzahl auf 120 und 200 Inseln erhöhen, die Streptozotocin-diabetischen Wildtyp (WT) - und ChREBP-Knockout-Mäusen intraportal transplantiert wurden, ohne Leberzellnekrosen zu induzieren. Nicht-transplantierte Kontrollgruppen blieben vier Wochen lang hyperglykämisch. Nach einer und nach vier Wochen konnte ich klarzellige Leberherde in transplantierten WT-Mäusen histologisch, immunhistochemisch und elektronenmikroskopisch nachweisen, die den klassischen CCF entsprachen. Durch Erhöhung der Inselzahl konnte ich eine tendenziell jedoch nicht signifikant erhöhte Frequenz der CCF erreichen. Nach vier Wochen kam es bei diabetischen transplantierten ChREBP-Knockoutmäusen ebenfalls zur Induktion klarzelliger Herde, die sich durch eine enorme Glykogenakkumulation, fehlende Lipidspeicherung und eine erniedrigte Proliferationsaktivität von den WT-CCF unterschieden. Durch diese Ergebnisse konnte ChREBP als Vermittler zwischen proliferationsärmeren, glykogenreichen und proliferationsaktiveren, lipidreicheren hepatischen Läsionen charakterisieren. Das primäre Ziel meiner Doktorarbeit, die Frequenz der CCF signifikant zu erhöhen, konnte nicht erreicht werden, jedoch durch ein verringertes Transplantatvolumen der Weg für Folgeexperimente mit erhöhter Inselzahl sowie für Langzeitexperimente geebnet werden.

Bis dato gibt es keine eindeutige Literatur zur Definition der physiologischen Ganggrößen und deren Einflussfaktoren im pankreatikobiliären System bei asymptomatischen Personen. Trotzdem wird der Gangdurchmesser des PD und DHC im klinischen Alltag ständig für diagnostische Zwecke analysiert, was zu einer Herausforderung bei asymptomatischen Patienten mit erweiterten Gängen führt. Ziel dieser populationsbasierten Studie war es, neue Referenzwerte der Durchmesser der Gänge bei asymptomatischen Probanden aus der Normalbevölkerung mit Hilfe der MRCP zu definieren. Mögliche Einflussfaktoren auf das Gangsystem, wie z.B. das Alter, CCE, BMI, das Geschlecht, Laborwerte oder Vorerkrankungen sollten mit dieser Studie identifiziert und berücksichtigt werden. Es wurden ausschließlich gesunde Probanden aus der Normalbevölkerung untersucht. Die Studienkohorte bestand aus 1.018 Probanden im Alter von 21–89 Jahren, die im Rahmen der SHIP-Studie rekrutiert wurden, bei denen Durchmesser von Gallen- und Pankreasgang analysiert wurden. Weiterhin wurde das Verhalten der Gänge nach Sekretingabe untersucht. Ein Großteil der Probanden wurden bei einem fünf Jahres Follow-up noch einmal untersucht. Der PD wurde im Kopfbereich und der DHC nach der Einmündung des Ductus cysticus vermessen. Es wurde festgestellt, dass sich beide Gänge im Laufe des Lebens zunehmend erweitern. Zudem überschritten viele Studienteilnehmer die aktuell geltenden Grenzwerte der Durchmesser des DHC bzw. PD, insbesondere nach einer CCE. Der DHC-Durchmesser lag bei asymptomatischen Probanden vor Sekretin-Injektion im Median bei 5,30 mm (maximal bis zu 19,2 mm), nach Sekretingabe bei 5,21 mm (maximal bis zu 16,9 mm). Der PD-Durchmesser lag vor Sekretingabe bei 1,84 mm (maximal bis zu 6,65 mm) und nach Sekretingabe bei 2,04 mm (maximal bis zu 6,50 mm). Aufgrund der zahlreichen Referenzwertüberschreitungen wurden unter Berücksichtigung des Alters mit der quantilen Regression neue Grenzwerte der Durchmesser für beide Gänge abgeleitet. Daher sollte bei asymptomatischen Patienten ≤ 65 Jahren ein DHC-Durchmessern < 8 mm und PD-Durchmesser von <3 mm sowie bei Patienten > 65 Jahren ein DHC- Durchmesser < 11 mm und PD-Durchmesser von < 4 mm als physiologisch betrachtet werden und diese Personen, die diese Grenzwerte einhalten, sollten somit keine weitere Diagnostik erhalten. Durch die hohe Anzahl an Studienteilnehmern, das besonders ausgewogene Verhältnis zwischen männlichen und weiblichen Studienteilnehmern, die sehr breite Altersstreuung, die eindeutig standardisierte Untersuchung durch verifizierte Untersucher an einem MRT und die ausführlichen weiteren Informationen über die Probanden, die vorlagen, erscheinen diese Ergebnisse als besonders gut gesichert. Die vorliegenden Ergebnisse leisten sowohl einen wichtigen Beitrag zur Definition der physiologischen Gangweiten als auch zur Klärung der Einflussfaktoren auf die Durchmesser im pankreatikobiliären Gangsystem. Diese Ergebnisse werden helfen, übermäßige Diagnostik zu vermeiden und damit direkt Kosten im Gesundheitswesen zu sparen.