Molecular mechanisms of the cytokine-dependent induction of the heme oxygenase-1 gene: in vivo and in vitro studies
Hämoxygenase-1 (HO-1) ist das Schlüsselenzym, das den Abbau von Häm zu Carbonmonixid (CO), zweiwertigem Eisen (Fe2+) und Biliverdin katalysiert. Wegen der facettenreichen anti-entzündlichen Wirkweisen dieser Produkte, wurde vorgeschlagen daß HO-1 in der Akuten-Phase Reaktion, der Abwehrreaktion des Organismus gegen schädigende oder verletzende Agentien, eine Rolle spielt. Die Mechanismen der Regulation von HO-1 unter entzündlichen Bedingungen sind jedoch nicht ausreichend verstanden. Daher war das Ziel dieser Arbeit, die HO-1 Expression während der Akuten-Phase Reaktion zu untersuchen, und die Rolle von Interleukin-6 (IL-6), einem wichtigen Mediator von Entzündungsreaktionen, in diesem Prozess durch in vivo und in vitro Experimenten einzuordnen.Unsere Studie hat im Modell einer durch Terpentinöl (TO) induzierten lokalen Entzündungsreaktion in Ratten gezeigt, daß die Expression von HO-1 in Muskel und Leber deutlich erhöht war. In den anderen untersuchten inneren Organen zeigten sich nur mäßige Veränderungen. Wie sich immunhistochemisch zeigte, kann die Induktion von HO-1 im verletzten Muskel Makrophagen zugeschrieben werden, während die Hepatozyten in der Leber die Hauptquelle für HO-1 darstellten. Unter den verschiedenen Geweben, die nach Induktion der Entzündungsreaktion untersucht wurden, konnte das Muskelgewebe am Ort der TO-Injektion als einzige Quelle für IL-6 identifiziert werden. Der erhöhten Expression von IL-6 mRNA folgten erhöhte Werte von IL-6 im Plasma, was durch Ratten-IL-6 spezifischen ELISA bestimmt werden konnte. Die erhöhten Werte für IL-6 im Plasma korrelierten im Verlauf der Entzündung mit der Induktion hepatischer HO-1. Es lässt sich daher vermuten, daß IL-6 aus dem Muskel möglicherweise HO-1 in der Leber der Ratten induziert. Untersuchungen an primären Hepatozyten von Ratten in Kultur unterstreichen weiter die hervorstechende Rolle von IL-6 bei der Induktion hepatischer HO-1 in Entzündungsreaktionen. In Western- und Northern-Blot Analysen zeigte sich, daß unter den proinflammatorischen Zytokinen (IL-6, IL-1β und TNF-α) IL-6 am wirksamsten die Expression von HO-1 induzierte. Die Sequenzanalyse des HO-1 Promotors der Ratte zeigte das Vorhandensein mehrerer mutmaßlicher Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren der STAT-Familie, den Hauptvermittlern des IL-6 Signalwegs. Außerdem konnten funktionale Untersuchungen des HO-1 Promotors der Ratte mittels Luziferase Reportergen Assay durch Deletions- und Mutationsanalysen eine mögliche STAT Bindungsstelle (S3BE), als ein aktives Element der IL-6 abhängigen HO-1 Genregulation identifizieren.Zusammenfassend weisen diese Ergebnisse darauf hin, daß HO-1 in der Leber ein positives intrazelluläres Akute-Phase Protein darstellt und von IL-6 aus dem Plasma, das an einer entfernt gelegenen Entzündungsstelle entsteht, reguliert wird.
570 Biowissenschaften, Biologie, Biologie, Akute-Phase Reaktion, Hepatozyten, HO-1, IL-6, Leber, Muskel, STAT, Terpentinöl, Acute phase response, hepatocytes, liver, muscle, turpentine oil, 42.13, WF 200: Molekularbiologie
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