Pathologie - des FSR Medizin Greifswald

Klarzellige Herde veränderter Hepatozyten nach intraportaler
Pankreasinseltransplantation - Übertragung des Rattenmodells auf die Maus
Silvia Ribback, Frank Dombrowski
Institut für Pathologie, Universitätsmedizin Greifswald
Die intraportale Pankreasinseltransplantation ist bei diabetischen
Ratten als hormonell induziertes Hepatokarzinogenesemodell
bekannt. Es entstehen klarzellige präneoplastische Leberherde im
Abstromgebiet der transplantierten Inseln, die sich später zu
hepatozellulären Adenomen und Karzinomen entwickeln.
Metabolische Alterationen auf posttranslationaler Ebene - wie eine
gesteigerte Glykolyse und de-novo-Lipogenese sowie eine reduzierte
Glukoneogenese und Glykogenolyse - innerhalb der veränderten
Hepatozyten der klarzelligen Neoplasien sind bei der Ratte
beschrieben.
Um die zugrunde liegende Regulation der Genexpression zu
charakterisieren, wollten wir das Modell auf die Maus übertragen.
Von 80 Streptozotocin – (einmalige intraperitoneale Dosis 240 mg/kg Körpergewicht; erzielter
Blutzuckerspiegel > 20 mmol/l) diabetischen C57Bl/6J Mäusen (Alter 6-8 Wochen, Körpergewicht
20-25 g) wurden bei 40 Tieren jeweils 60-70 isolierte, isologe Pankreasinseln über die Pfortader in
die Leber transplantiert, 40 diabetische Tiere blieben ohne Transplantation. Weitere 40 Tiere
erhielten die Inseltransplantation ohne vorherige Streptozotocininjektion, waren also
normoglykämisch. 40 Tiere blieben ganz unbehandelt. Jeweils 20 Tiere wurden nach 1 Woche und
nach 4 Wochen getötet.
Trotz der Inseltransplantation blieben die diabetischen Tiere hyperglykämisch, was in diesem Modell
beabsichtigt ist, damit die Inseln aufgrund des erhöhten Blutzuckerspiegels zur maximalen
Insulinsynthese und -sekretion stimuliert werden. Dadurch entsteht im Abstromgebiet der Inseln ein
Hyperinsulinismus bei gleichzeitiger
Hyperglykämie.
Das Lebergewebe wurde nach Perfusionsfixation histologisch, immunhistochemisch und
elektronenmikroskopisch untersucht.
Molekulare Mechanismen innerhalb klarzelliger neoplastischer Leberherde der Ratte und des
Menschen mit Manifestation eines lipogenen Phänotyps und Steigerung der Proliferationsaktivität
4 Wochen nach Inseltransplantation
1 Woche nach Inseltransplantation
Veränderter Hepatozyt mit vermehrter Glykogen- und
Lipidspeicherung
Glykogenspeichernde Hepatozyten
Veränderte Hepatozyten eines Azinus im Abstromgebiet einer
transplantierten Insel
Angewachsene Insel in einem Portalvenenast
Sudanrot
Abbildungen:
Links: 1 Woche nach Inseltransplantation sieht man
kleine blasse Läsionen an der Leberoberfläche, die
Gruppen veränderter Hepatozyten eines
Leberazinus im Abstromgebiet einer
angewachsenen Insel in der Portalvene
entsprechen. In der PAS-Reaktion hebt sich die
Glykogenose hervor, welche
elektronenmikroskopisch α-Glykogen-Partikeln
entspricht. Die β-Zellen der transplantierten
Inselzellen sind aktiviert mit vergrößerten
Mitochondrien, verbreiterten Feldern des GolgiApparates und des glatten endoplasmatischen
Retikulums und oft degranuliert.
PAS
Insulin
Die transplantierten Inseln
wachsen in peripheren
Portalvenenästen an. Bereits
nach 1 Woche zeigen die
Hepatozyten im Abstromgebiet
der Transplantate eine
hellzellige Morphologie, was
einer gesteigerten Glykogenund auch Lipidspeicherung
entspricht, und Folge des lokal
erhöhten Insulinspiegels bei
gleichzeitiger Hyperglykämie
ist.
Nach 4 Wochen finden sich
vergrößerte
Glykogenspeicherherde, die im
Vergleich zum extrafokalen
Lebergewebe eine gesteigerte
Proliferationsaktivität
aufweisen.
Degranulierte β-Zelle in Kontakt zu einem Hepatozyten
Rechts: Nach 4 Wochen finden sich größere Herde
veränderter Hepatozyten, die mehrere Leberazini
umfassen, aber kein verdrängendes Wachstum
zeigen. Die Anfärbung mit Sudanrot verdeutlicht die
kräftige Lipidspeicherung innerhalb der Hepatozyten.
Die morphologischen Veränderungen und das Glykogen- und
Fettspeicherverhalten der murinen klarzelligen Leberherde
entsprechen grundsätzlich denen der bekannten präneoplastischen
Glykogenspeicherherde der Ratte.
Das Pankreasinseltransplantationsmodell ist auf die Spezies Maus
Großer Herd veränderter Hepatozyten
Hohe Dichte klein- bis mittelgroßer Lipidtropfen
übertragbar und stellt die Grundlage für zukünftige Knockoutmodelle
dar. Dabei werden regulatorische Proteine des hepatozellulären
Glukose- und Fettstoffwechsels innerhalb der veränderten
Hepatozyten wichtig sein.
References:
Calvisi DF, Wang C, Ho C, Ladu S, Lee SA, Mattu S, Destefanis G, et al. Increased lipogenesis, induced by AKT-mTORC1-RPS6 signaling, promotes development of human hepatocellular carcinoma. Gastroenterology 2011;140:1071-1083.
Dombrowski F, Filsinger E, Bannasch P, Pfeifer, U. Altered liver acini induced in diabetic rats by portal vein islet isografts resemble preneoplastic hepatic foci in their enzymic pattern. Am J Pathol 1996;148:1249–1256.
Evert M, Calvisi D, Evert K, De Murtas V, Gasparetti G, Mattu S, Destefanis G, et al. AKT/mTOR Activation Induces a Module of Metabolic Changes Contributing to Growth in Insulin-induced Hepatocarcinogenesis. Hepatology 2012;55:1473-84.
Ribback S, Calvisi D, Cigliano A, Sailer S, Peters M, Rausch J, Heidecke CD, Birth M, Dombrowski F . Molecular and metabolic changes in human liver clear cell foci resemble the alterations occurring in rat hepatocarcinogenesis. J Hepatol 2013; 58:1147-56.