Rolle des NLRP3-Inflammasoms und des ER-Stress bei der Progression der NAFLE.

Die nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLE) ist aktuell die häufigste chronische Lebererkrankung mit einer Prävalenz von bis zu 35% in den USA und Westeuropa. Das Spektrum der NAFLE reicht von der simplen Fettleber bis hin zur nicht-alkoholischen SteatohepDie nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLE) ist aktuell die häufigste chronische Lebererkrankung mit einer Prävalenz von bis zu 35% in den USA und Westeuropa. Das Spektrum der NAFLE reicht von der simplen Fettleber bis hin zur nicht-alkoholischen Steatohepatitis (NASH). Letztere bedingt ein erhöhtes Risiko für die Entstehung einer Zirrhose oder eines Leberzellkrebs. Mit steigender Prävalenz der Adipositas ist zu erwarten, dass auch die Erkrankungshäufigkeit der NAFLE und insbesondere der NASH in den nächsten Jahren zunehmen. Die genauen Mechanismen, welche die Progression von einer simplen Steatose oder NAFL zu einer NASH auslösen sind bislang unbekannt. Der Antragsteller konnte in mehreren Studien anhand der Zelltod-Serummarker M30 und M65 zeigen, dass die Progression von NAFL zu NASH im Zusammenhang mit erhöhtem Zelluntergang im Lebergewebe steht. Dieser Leberzelluntergang und die daraus resultierende Gewebe-Inflammation könnten mit der erhöhten Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms und mit erhöhtem ER-Stress zusammenhängen. Vorläufige Daten weisen auf eine erhöhte Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms und assoziierter Gene bei NASH-Patienten verglichen mit NAFL hin. Ziel des beantragten Projektes ist, die Rolle des NLRP3-Inflammasoms und von erhöhtem ER-Stress bei der Progression der NAFLE zur NASH und zur Leberfibrose zu charakterisieren. Dabei sollen die beteiligten Mechanismen identifiziert werden. Zu diesem Zweck werden sowohl Untersuchungen an verschiedenen primären, murinen und humanen Zellen in-vitro (Kupffer Zellen und hepatische Sternzellen), als auch an einem murinen in-vivo NASH-Modell und an Leber-Biopsien von NAFLE-Patienten durchgeführt. Im in-vivo Modell und von Patienten werden zudem Stuhlproben gesammelt, um die Artenzusammensetzung und -vielfalt der Darmflora (Mikrobiom) zu bestimmen. Konkret wird untersucht, ob die Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms und erhöhter ER-Stress zur pro-fibrotischen Aktivierung und Transformation von Kupffer- und hepatischen Sternzellen führt und welche Rolle verschiedene Zelltodarten (Apoptose, Pyroptose, Necroptose) bei der NAFLE-Progression spielen. Weiterhin wird die Wirkung eines veränderten Mikrobioms auf Inflammasom-Aktivierung bzw. ER-Stress analysiert.

Role of NLRP3-inflammasome and ER-stress in NAFLD-Progression.

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is currently the most prevalent liver disease in Western societies with a prevalence of up to 35%. Non-alcoholic steatohepatitis (NASH), the chronic-progressive manifestation of NAFLD is associated with liver cirrhosis and hepatocellular cancer (HCC). Obesity is associated with a pro-inflammatory state, inducing peripheral lipolysis. Cytokine expression and insulin resistance are widely accepted as underlying mechanisms, promoting hepatic steatosis and inflammation. Though, the underlying mechanisms of progression from simple steatosis to NASH are still not known. The applicant could already show a correlation between hepatic cell death and progression from NAFL to NASH in several studies on cell death markers. Altered cell death was followed by massive liver tissue inflammation which may be due to altered NLRP3 inflammasome activation and ER stress. Preliminary data indicate an increased activation of NLRP3 inflammasome and corresponding target genes in liver tissue of NASH patients compared to patients with NAFL. To elucidate the role of NLRP3 inflammasome and enhanced ER stress in NAFLD progression we will analyze different primary murine and human cells (Kupffer cells and hepatic stellate cells) in-vitro, a murine in-vivo NASH model as well as liver samples from NAFLD-patients. Stool samples will be collected from the in-vivo model and patients for analysis of the gut microbiome (richness and composition of bacterial species). The aim is to investigate if NLRP3 inflammasome activation and enhanced ER stress induce inflammation, pro-fibrotic activation as well as different cell death types (apoptosis, pyroptosis, necroptosis) involved in the progression from NAFLD. In addition the effect of an altered microbiome on inflammasome activity and ER stress will be elucidated.