Genetische Inaktivierung von CdK2 in Hepatozyten führt zu erhöhter Fibrogenese in der Leber

Hintergrund und Ziele: Die Entstehung und Progression von Leberfibrose ist mit einer erhöhten Zellteilungsaktivität von Hepatozyten und hepatischen Sternzellen assoziiert. Für diesen Prozess ist ein Wiedereintritt von normalerweise ruhenden Zellen in die aktive Phase des Zellzyklus notwendig, der durch die Cyclin-abhängigen Kinase 2 (Cdk2) und die regulatorischen Untereinheiten Cyclin E1 (CcnE1) und Cyclin E2 (CcnE2) gesteuert wird. Eigene Vorarbeiten haben gezeigt, dass der konstitutive Verlust von CcnE1 vor Tetrachlormethan (CCl4)-induzierter Leberfibrose in Mäusen schützt. Daher sollte in dieser Studie untersucht werden, ob der pro-fibrotische Effekt von CcnE1 auf der Interaktion mit dem Bindungspartner Cdk2 in Hepatozyten beruht.

Methoden: Mäuse mit einem hepatozyten-spezifischen Knockout von Cdk2 (Cdk2Δhepa) und entsprechende Wildtyp (WT) Kontrollen wurden zur Induktion einer Leberfibrose für bis zu 6 Wochen 3-mal pro Woche mit CCl4 behandelt. Der Fibrosegrad wurde durch Messung von Kollagen 1 und eine geblindete Auswertung durch einen Pathologen bestimmt. Entzündungsreaktionen der Leber wurden mittels Durchflusszytometrie analysiert. Die akute Reaktion der Leber auf CCl4-Behandlung wurde 48 Stunden nach Injektion untersucht. Zellproliferation in der Leber wurde durch Messung von Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) und Ki-67 bestimmt.

Ergebnisse: Cdk2Δhepa Mäuse zeigten nach chronischer CCl4-Behandlung für 6 Wochen eine stärkere Fibroseentwicklung sowie eine signifikant erhöhte Kollagenexpression in der Leber im Vergleich zu WT Kontrollen. Dieser Befund ging auch mit einer höheren Infiltration von Immunzellen in die Leber einher. Interessanterweise bewirkte die Inaktivierung von Cdk2 auch eine verminderte Expression von CcnE1 nach chronischer CCl4-Behandlung. Dies bewirkte jedoch keine verminderte Leberregeneration, sondern sogar eine stärkere Zellproliferation im Vergleich zu WT Kontrollen. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust von Cdk2 in der fortgeschritten Fibrose durch redundante Zellzyklus-Mediatoren in Hepatozyten kompensiert werden kann. Nach akuter CCl4-vermittelter Leberschädigung zeigten Cdk2-defiziente Hepatozyten dagegen eine deutlich geringere Proliferation als WT Kontrollzellen; diese Unterschiede wurden in Nichtparenchymzellen nicht beobachtet.

Schlussfolgerung: Cdk2 spielt eine wichtige Rolle für die akute Proliferationsantwort von Hepatozyten nach toxischer CCl4 Behandlung, während es für die Leberregeneration im Verlauf einer chronischen Schädigung nicht essentiell ist. Wir vermuten daher, dass die verschlechterte Regeneration nach akuter Leberschädigung die Ursache für die stärkere Fibrogenese in Cdk2Δhepa Mäusen ist.