Apoptose, p53 und Hepatitis Viren - zwischen Tumorentstehung und Viruspersistenz
Dax, Andreas
Mit über 500 Millionen chronisch und jährlich mehr als 5 Millionen neu infizierten Menschen weltweit stellen Hepatitis B- und C-Infektionen zwei der wichtigsten Infektionskrankheiten dar. Sie sind außerdem die Ursache für 90% der hepatozellulären Karzinome, der dritthäufigsten Ursache für Krebstod weltweit. Obwohl sehr unterschiedliche Viren, weisen beide doch ein ähnliches Krankheitsbild und einen ähnlichen Krankheitsverlauf auf. Im Zuge der Tumorentstehung von der chronischen Infektion über die Leberzirrhose hin zum Leberkrebs ist dabei das CD95-System aktiviert. Hierbei handelt es sich um ein Apoptose-System, bei dem die Aktivierung des ubiquitär exprimierten Todesrezeptors CD95 durch die Bindung seines Liganden eine Signaltransduktionskette auslöst, die zur Apoptose der Zelle führt. Wichtige Elemente dieser Signalkette sind Caspasen und die Mitochondrien, wobei letztere als Verstärker dienen. Regulierend greifen die Proteine Bax und p53 in dieses System ein. Bax reguliert die Signaltransduktion auf der Ebene der Mitochondrien, während p53 vor allem durch die Regulation des CD95- und des Bax-Gens sowie die Induktion von Apoptose wirkt.
Da zum einen die Chronizität ein Risikofaktor für das hepatozelluläre Karzinom und zum anderen das CD95-System bei der Tumorentstehung aktiviert ist, war die Frage, ob das CD95-System schon bei Progression von der akuten zur chronischen Infektion eine Rolle spielt. Hierzu wurden Black6-Mäuse (100% CD95-Rezeptordichte) und lpr-Mäuse (10% Rezeptordichte) mit dem Hepatitis B Virus infiziert und untersucht. Es zeigte sich, dass das CD95-System essentiell für die Bekämpfung der Infektion ist, da nur die Black6-Mäuse eine Immunantwort mit Elimination des Virus zeigte.
Zur weiteren Untersuchung auf zellulärer Ebene erfolgte die Etablierung eines kliniknahen Zellkultur-Modells durch die Optimierung der Isolation von primären humanen Hepatozyten aus Resektatmaterial und die Klonierung von adenoviralen Vektoren sowohl für das HBV-Genom als auch für p53.
Die Nutzung dieses wirklichkeitsnahen Systems zeigte, dass HBV Apoptose in Hepatozyten auslöst, dabei mit p53 kooperiert und dass für die Kooperation das X-Protein von HBV, kurz HBx genannt, verantwortlich ist.
Diese Kooperation mit p53 führte zu der Frage, ob diese auch in der Aktivierung der beteiligten Proteine nachzuweisen ist, da sowohl der CD95-Rezeptor als auch Bax von p53 direkt transaktiviert werden können.
Genaktivierungsstudien für CD95 und Bax zeigten, dass beide Gene durch HBV transaktiviert werden können und zusammen mit p53 eine synergistische Aktivierung stattfindet. Diese Synergie ist durch HBx vermittelt. Semiquantitative Ko-PCR mit densitometrischer Auswertung zeigt weiterhin, dass HBV auch die Genexpression des CD95-Liganden induzieren kann.
Vergleicht man nun das Hepatitis C Virus, im Gegensatz zu HBV ein RNA-Virus, bezüglich der Induktion von Apoptose, der Transaktivierung des CD95- und des Bax-Gens, so zeigt sich ein ähnliches Bild. HCV kann Apoptose auslösen und kooperiert dabei mit p53. Auch in der Aktivierung des CD95- und des Bax-Gens erfolgt eine Kooperation mit p53, diese ist überadditiv, jedoch nicht so stark wie zwischen p53 und HBV. Einer der stärksten Aktivatoren bei HCV war dabei das Strukturprotein Core. Deletionsstudien zeigten hierbei, dass die ersten 123 Aminosäuren der 191 Aminosäuren des Core-Proteins für diese Kooperation mit p53 verantwortlich sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das CD95-System essentiell für die Elimination von HBV und für den Schutz der Leber vor dauernder Schädigung ist. Weiterhin gelang die Etablierung eines wirklichkeitsnahen Zellkulturmodells durch Nutzung von primären humanen Hepatozyten zusammen mit adenoviralen Vektoren. Hiermit konnte nachgewiesen werden, dass sowohl HBV als auch HCV den CD95-Rezeptor und Bax in Zusammenarbeit mit p53 transaktivieren und so Apoptose auslösen.
Philipps-Universität Marburg
Life sciences
urn:nbn:de:hebis:04-z2007-04881
opus:1725
https://doi.org/10.17192/z2007.0488
monograph
Dax, Andreas
Dax
Andreas
Philipps-Universität Marburg
2006
Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg
Universitätsbibliothek Marburg
German
2007-07-13
urn:nbn:de:hebis:04-z2007-04881
Apoptosis, p53 and hepatitis viruses - clues to carcinogenesis and virus persistence
Bax
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
opus:1725
Apoptose, p53 und Hepatitis Viren - zwischen Tumorentstehung und Viruspersistenz
p53
Mit über 500 Millionen chronisch und jährlich mehr als 5 Millionen neu infizierten Menschen weltweit stellen Hepatitis B- und C-Infektionen zwei der wichtigsten Infektionskrankheiten dar. Sie sind außerdem die Ursache für 90% der hepatozellulären Karzinome, der dritthäufigsten Ursache für Krebstod weltweit. Obwohl sehr unterschiedliche Viren, weisen beide doch ein ähnliches Krankheitsbild und einen ähnlichen Krankheitsverlauf auf. Im Zuge der Tumorentstehung von der chronischen Infektion über die Leberzirrhose hin zum Leberkrebs ist dabei das CD95-System aktiviert. Hierbei handelt es sich um ein Apoptose-System, bei dem die Aktivierung des ubiquitär exprimierten Todesrezeptors CD95 durch die Bindung seines Liganden eine Signaltransduktionskette auslöst, die zur Apoptose der Zelle führt. Wichtige Elemente dieser Signalkette sind Caspasen und die Mitochondrien, wobei letztere als Verstärker dienen. Regulierend greifen die Proteine Bax und p53 in dieses System ein. Bax reguliert die Signaltransduktion auf der Ebene der Mitochondrien, während p53 vor allem durch die Regulation des CD95- und des Bax-Gens sowie die Induktion von Apoptose wirkt.
Da zum einen die Chronizität ein Risikofaktor für das hepatozelluläre Karzinom und zum anderen das CD95-System bei der Tumorentstehung aktiviert ist, war die Frage, ob das CD95-System schon bei Progression von der akuten zur chronischen Infektion eine Rolle spielt. Hierzu wurden Black6-Mäuse (100% CD95-Rezeptordichte) und lpr-Mäuse (10% Rezeptordichte) mit dem Hepatitis B Virus infiziert und untersucht. Es zeigte sich, dass das CD95-System essentiell für die Bekämpfung der Infektion ist, da nur die Black6-Mäuse eine Immunantwort mit Elimination des Virus zeigte.
Zur weiteren Untersuchung auf zellulärer Ebene erfolgte die Etablierung eines kliniknahen Zellkultur-Modells durch die Optimierung der Isolation von primären humanen Hepatozyten aus Resektatmaterial und die Klonierung von adenoviralen Vektoren sowohl für das HBV-Genom als auch für p53.
Die Nutzung dieses wirklichkeitsnahen Systems zeigte, dass HBV Apoptose in Hepatozyten auslöst, dabei mit p53 kooperiert und dass für die Kooperation das X-Protein von HBV, kurz HBx genannt, verantwortlich ist.
Diese Kooperation mit p53 führte zu der Frage, ob diese auch in der Aktivierung der beteiligten Proteine nachzuweisen ist, da sowohl der CD95-Rezeptor als auch Bax von p53 direkt transaktiviert werden können.
Genaktivierungsstudien für CD95 und Bax zeigten, dass beide Gene durch HBV transaktiviert werden können und zusammen mit p53 eine synergistische Aktivierung stattfindet. Diese Synergie ist durch HBx vermittelt. Semiquantitative Ko-PCR mit densitometrischer Auswertung zeigt weiterhin, dass HBV auch die Genexpression des CD95-Liganden induzieren kann.
Vergleicht man nun das Hepatitis C Virus, im Gegensatz zu HBV ein RNA-Virus, bezüglich der Induktion von Apoptose, der Transaktivierung des CD95- und des Bax-Gens, so zeigt sich ein ähnliches Bild. HCV kann Apoptose auslösen und kooperiert dabei mit p53. Auch in der Aktivierung des CD95- und des Bax-Gens erfolgt eine Kooperation mit p53, diese ist überadditiv, jedoch nicht so stark wie zwischen p53 und HBV. Einer der stärksten Aktivatoren bei HCV war dabei das Strukturprotein Core. Deletionsstudien zeigten hierbei, dass die ersten 123 Aminosäuren der 191 Aminosäuren des Core-Proteins für diese Kooperation mit p53 verantwortlich sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das CD95-System essentiell für die Elimination von HBV und für den Schutz der Leber vor dauernder Schädigung ist. Weiterhin gelang die Etablierung eines wirklichkeitsnahen Zellkulturmodells durch Nutzung von primären humanen Hepatozyten zusammen mit adenoviralen Vektoren. Hiermit konnte nachgewiesen werden, dass sowohl HBV als auch HCV den CD95-Rezeptor und Bax in Zusammenarbeit mit p53 transaktivieren und so Apoptose auslösen.
Biologie
2007-08-01
ths
Prof. Dr.
Heldmaier
Gerhard
Heldmaier, Gerhard (Prof. Dr.)
Hepatitis
134
application/pdf
CD95
Apoptose
Apoptosis
Hepatitis
HBV- and HCV-infections belong to the most important infectious diseases, taking over 500 million chronically infected patients worldwide and more than five million newly infected people per year in account. They also are responsible for more than 90% of all hepatocellular carcinomas, which is the third leading cause for cancer death. Though totally different, both viruses induce similar symptoms and similar courses of disease. During tumour development from chronic infection via liver cirrhosis to hepatocellular carcinoma the CD95 system is activated. The CD95 system is a death system. Binding of the CD95 ligand to the CD95 receptor which is ubiquitously expressed induces a signal transduction pathway that leads to apoptosis. Important elements of this pathway are caspases and the mitochondria, the latter working as signal enhancer. Regulatory proteins are, among others, Bax and p53. Bax regulates the signal transduction on the level of the mitochondria whereas p53 mainly acts through the regulation of the CD95- and the Bax-gene and the induction of apoptosis itself.
On the one hand chronic infection is a risk factor for hepatocellular carcinoma. On the other hand the CD95 system is activated during tumour development. This leads to the question whether the CD95 system also plays a role during progression from acute to chronic infection. To solve this question Black6 mice (displaying 100% of CD95 receptor on the surface of their cells) and lpr-mice (displaying only 10% of the CD95 receptor on their cells) were infected with hepatitis B and subsequently investigated. I could show that the CD95 system is essential for fighting the infection since only the Black6 mice showed an immune response with subsequent elimination of the virus.
For further investigation on cellular level I established a cell culture system that was near the clinical situation by optimizing the isolation of primary human hepatocytes out of resection material and by using adenoviral vectors for p53 as well as for HBV to transduct the cells. Using this system I could show that HBV induces apoptosis in hepatocytes in cooperation with p53. Responsible for the interaction with p53 was the X-Protein of HBV, shortly called HBx. This cooperation with p53 during induction of apoptosis led to the question whether it does also take place in the transcriptional activation of the proteins involved since the CD95 gene as well as the Bax gene is, among others, regulated by p53. Gene activation studies for both genes showed, that they could be transcriptionally activated by HBV. Co-activation with p53 even was synergistic and was mediated by HBx. Semi-quantitative co-PCR with densitometric evaluation also proved induction of CD95 ligand gene expression.
In contrast to HBV, the Hepatitis C virus is an RNA virus. Comparison concerning the induction of apoptosis and the transactivation of the CD95- and the Bax-gene showed similar results. HCV can induce apoptosis and in that cooperates with p53. This cooperation also takes place in the transactivation of the CD95- and the Bax-gene though not as strong as between p53 and HBV. One of the strongest activators in HCV is the structural protein HCV-Core. Deletion studies revealed that this effect is due to the first 123 of 191 amino acids of the Core-protein.
In summary, the CD95 system is essential for the elimination of HBV and the protection of hepatocytes against enduring damage. Next: a cell culture model near to the real situation could be established by using primary human hepatocytes together with adenoviral vectors. Use of this system showed that HBV as well as HCV could transcriptionally activate the CD95- and the Bax-gene in cooperation with p53 and by that induce apoptosis.
Fachbereich Biologie
p53
doctoralThesis
2011-08-10
https://doi.org/10.17192/z2007.0488
Bax
CD95
https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2007/0488/cover.png
PRESERVATION_MASTER
VIEW
Image
PRESERVATION_MASTER