COX-2-generierte Prostaglandin-Glycerolester tragen zum selektiven Zelltod von hepatischen Sternzellen durch das Endocannabinoid 2-Arachidonoylglycerol bei

Einleitung: Hepatische Sternzellen (HSCs) sind die primären fibrogenen Zellen in der fibrotischen Leber. Selektive Apoptose von HSCs stellt einen neuen antifibrotischen Therapieansatz dar. Wir haben kürzlich gezeigt, dass das Endocannabinoid 2-Arachidonoylglycerol (2-AG) die Proliferation von HSCs blockieren sowie Apoptose induzieren kann. Hepatozyten sind jedoch gegenüber diesen Mechanismen resistent. Der exakte molekulare Mechanismus dieser selektiven Zelltod-Induktion in HSCs ist noch nicht geklärt.

Ziel: Klärung der Rolle der 2-AG-Metabolisierung durch COX-2 zu pro-apoptotischem Prostaglandin-D2-Glycerolester (PGD2-GE) beim differentiellen Zelltod-Verhalten primärer HSCs und Hepatozyten.

Methodik: Primäre Hepatozyten und HSCs wurden durch Collagenaseperfusion aus gesunden Ratten isoliert. COX-2-Expression wurde mittels Westernblot bestimmt. PGD2-GE wurde mittels PDGE2-MOX-ELISA quantifiziert. 2-AG-, PGD2- oder PGD2-GE-induzierte Apoptose wurde mittels LDH-Assay und Westernblot für Caspase 3- und PARP-Cleavage analysiert. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) wurden durch DCFDA-Fluoreszenz bestimmt. Membrancholesterin wurde mittels Methyl-β-Cyclodextrin depletiert.

Ergebnisse: Im Gegensatz zu Hepatozyten zeigten HSCs eine signifikante COX-2-Proteinexpression, sowie eine 22-fach höhere PGE2-GE-Produktion nach 2-AG-Stimulation. 2-AG-Behandlung von aktivierten HSCs induzierte einen dosisabhängigen Zelltod (70% nach 24h bei 10µM), begleitet von PARP- und Caspase 3-Cleavage. PGD2-GE induzierte in primären HSCs ebenfalls dosisabhängig Apoptose, PGD2 jedoch nicht. Dagegen verursachte 2-AG in Hepatozyten sogar bis zu Konzentrationen von 100µM keinen Zelltod, PGD2-GE jedoch führte ab Konzentrationen von 25µM zum Zelltod. Im Gegensatz zum 2-AG-induzierten Zelltod war die PGD2-GE-induzierte Apoptose in HSCs unabhängig von Membrancholesterin oder ROS, was auf unterschiedliche intrazelluläre Apoptose-Signalwege hinweist.

Schlussfolgerung: HSCs und Hepatozyten weisen einen signifikanten Unterschied in der Expression von COX-2 auf, was eine unterschiedliche Metabolisierung des Endocannabinoids 2-AG bedingt. Die Produktion von PGD2-GE durch COX-2 in HSCs trägt möglicherweise zur differentiellen Empfindlichkeit von Hepatozyten und HSCs gegenüber 2-AG-induzierter Apoptose bei.