Einfluss des Ah-Rezeptor (AhR)-Agonisten Benzo(a)pyren (BaP) auf die Expression des Constitutiven Androstan Rezeptor (CAR) und seiner Zielgene in Hepatozyten

Einleitung: Schilddrüsenhormone spielen eine entscheidende Rolle beim Energiehaushalt. Eine Induktion von CAR und seinen Zielgenen führt zu einem vermehrten Abbau von Schilddrüsenhormonen in der Leber. Daher ist es von großer Bedeutung Nahrungsinhaltsstoffe zu identifizieren, die die Expression von CAR bewirken und sich so auf den Energiehaushalt auswirken. CAR und CAR-Zielgene werden durch Phenobarbital und WY14643 synergistisch induziert. Nicht untersucht ist jedoch, ob es auch Wechselwirkungen mit anderen Rezeptoren, insbesondere dem AhR, gibt. Ziel der Untersuchung war es eine mögliche Wechselwirkung zwischen dem AhR und CAR und daraus resultierend mögliche Auswirkungen auf den Stoffwechsel von Schilddrüsenhormonen zu untersuchen. Als AhR-Agonist wurde dazu der polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoff Benzo(a)pyren (BaP) verwendet, das z.B. beim Grillen von Fleisch in großer Menge in die Nahrung gelangt.

Methoden: Primäre Hepatozyten der Ratte wurden mit BaP inkubiert, die RNA isoliert und daraus cDNA hergestellt. Mittels quantitativer PCR (qPCR) wurde die Genexpression von CAR und CAR-regulierten Genen untersucht. Weiterhin wurden die Hepatozyten nach Vorbehandlung mit BaP mit den Schilddrüsenhormonen T3 und T4 inkubiert und die Überstände mittels LC-MS/MS auf T3- und T4-Metabolite untersucht.

Ergebnisse: Eine Inkubation von primären Hepatozyten der Ratte mit BaP führt zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Steigerung der CAR-Genexpression. Auch die Genexpression der CAR-regulierten Gene Deiodase 1 (DIO1) und CYP2B1 wurde signifikant gesteigert. Die Genexpression der Deiodase 3 (DIO3) wurde durch BaP zeit- und konzentrationsabhängig reprimiert. Die Inkubation der Hepatozyten mit dem CAR-Aktivator Phenobarbital (PB) und dem PPARα-Agonisten WY14643 führt ebenfalls zu einer Induktion der CAR-Expression (Wieneke et al. 2009). Diese Induktion konnte durch die zusätzliche Gabe von 20 µM BaP noch weiter gesteigert werden. Wurden primäre Hepatozyten mit 20 µM BaP vorhandelt, so konnte nach Inkubation mit Schilddrüsenhormonen eine vermehrte Glucuronidbildung beobachtet werden.

Diskussion: BaP kann offensichtlich im Zusammenspiel mit anderen Induktoren die Genexpression von CAR und CAR-regulierten Genen induzieren bzw. im Falle der DIO3 reprimieren. Dies kann sich durch eine Modulation der Inaktivierung der Schilddrüsenhormone durch Deiodierung und Glucuronidierung in der Leber auf den gesamten Energiehaushalt auswirken.