Mechanismen der Apoptose in proximalen Tubulusepithelzellen der Niere (LLC-PK1) : ein pathophysiologisches Modell für das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS)

Das hämolytisch-urämische Syndrom (HUS), die häufigste Ursache für ein akutes Nierenversagen im Kindes- und Jugendalter, ist in ca. 85% der Fälle mit einer Infektion durch enterohämorrhagischen Escherichia coli-Bakterien (EHEC) assoziiert. EHEC-Bakterien setzen Shigatoxine frei, die in vivo und in vitro renale Endo- und Epithelzellen schädigen. <br>Durch Beurteilung der Zellmorphologie, Bestimmung des Hämatoxylin-Labeling Index nach Hämatoxylinfärbung und Annexin-V-Immunfluoreszenzmikroskopie konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, daß sowohl Shigatoxin1 (Stx1) und als auch Shigatoxin2 (Stx2) toxisch auf proximale Tubulusepithelzellen der Niere (LLC-PK1) wirken und konzentrationsabhängig Apoptose auslösen: [Kontrolle: 10%, Stx1 0,1µg/ml: 14% (p>0,05), Stx1 0,5µg/ml: 29% (p<0,001) , Stx1 1,0µg/ml: 37% (p<0,001), Stx2 0,1µg/ ml: 21% (p<0,05), Stx2 0,5µg/ml: 33% (p<0,001), Stx2 1,0µg/ml: 41% (p<0,001)]. Shigatoxin2 besaß dabei ein stärkeres toxisches Potential als Shigatoxin1. Durch fluorometrisch markierte Anti-CD77-Antikörper konnte auf LLC-PK1-Zellen die Expression der funktionellen Shigatoxin- (Gb3-) Rezeptoren nachgewiesen werden. Es ist bekannt, daß TNF-alpha; die Expression von Gb3-Rezeptoren auf Endothelzellen steigert und dadurch die Shigatoxinwirkung verstärkt. Auf LLC-PK1-Zellen (Epithelzellen) dagegen steigerte die Vorbehandlung mit TNF-alpha (10ng/ml) die Gb3-Rezeptorexpression nur geringfügig. TNF-alpha (10ng/ml) löste ebenso wie Shigatoxine Apoptose aus (Kontrolle: 10%, TNF-alpha: 23%, p<0,001). Eine zusätzliche Verstärkung der Shigatoxinwirkung durch TNF-alpha konnte nur für niedrige Shigatoxin1-Konzentrationen (0,1µg/ml) nachgewiesen werden. Die Messung der Caspase-3-Aktivität mit fluorometrisch markiertem Caspase-3-Substrat ergab eine Aktivierung der „Effektor“-Caspase-3 durch Shigatoxin1 und 2. Nach Inkubation mit beiden Shigatoxinen führte eine gleichzeitige Behandlung mit Disulfiram (Tetraethylthiuram Disulfid), einem konzentrationsabhängigen Inhibitor der Caspase-3, in LLC-PK1-Zellen zu einem signifikant geringeren Anteil apoptotischer Zellen (Stx1: -19%, p<0,001 bzw. Stx2: -18,5%, p=0,04). <br>Diese zytoprotektiven Wirkungen von Caspase-3-Inhibitoren bei Shigatoxin-induzierter Apoptose eröffnen neue therapeutische Optionen für das HUS.

Author dc:creator

• Nowack, Klaus

Contributors dc:contributor

• Zimmerhackl, Lothar Bernd

• Apoptose
• Shigatoxine
• Caspase-3
• apoptosis
• shigatoxin

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