Die Rolle der Leber bei Darmentzündungen
Forschung zeigt, wie Leberproteine die Darmgesundheit bei Entzündungen beeinflussen.
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Inhaltsverzeichnis
Die Leber spielt eine entscheidende Rolle in der Reaktion des Körpers auf Substanzen, die aus dem Darm kommen. Wenn wir essen oder unsere Darmbakterien Nahrung abbauen, können verschiedene Moleküle ins Blut gelangen und die Leber erreichen. Diese ständige Exposition macht die Leber zu einem einzigartigen Organ, weil sie oft diese fremden Moleküle toleriert, anstatt stark dagegen zu reagieren.
Wenn im Darm jedoch Probleme auftreten, wie zum Beispiel bei Entzündungen oder einem Ungleichgewicht der Darmbakterien (Bedingungen, die als Entzündliche Darmerkrankung oder IBD bekannt sind), können Substanzen leichter ins Blut gelangen. Das kann die Reaktion der Leber verändern und sowohl ihre Immun- als auch ihre Stoffwechselfunktionen beeinflussen. Neuere Forschungen versuchen herauszufinden, wie die Leber und der Darm miteinander kommunizieren, insbesondere wenn es um die Behandlung von Krankheiten geht, die beide Organe betreffen.
Es wurde festgestellt, dass etwa 30 % der Menschen mit IBD eine Form von Leberproblemen haben und etwa 5 % ernsthafte Lebererkrankungen entwickeln könnten. Wenn der Darm entzündet ist, reagieren spezielle Leberzellen, die Kupffer-Zellen genannt werden, zuerst auf diese fremden Substanzen. Diese Zellen können ihr Verhalten basierend auf den Signalen, die sie vom Darm erhalten, ändern. Andere Leberzellen, die Hepatozyten genannt werden, reagieren ebenfalls auf diese Signale und sezernieren verschiedene wichtige Substanzen, die helfen können, die Funktion anderer Organe zu regulieren.
Ein wichtiges Protein, das von der Leber produziert wird, ist Albumin, das dazu beiträgt, das Gleichgewicht im Körper aufrechtzuerhalten und die Entzündung im Darm beeinflussen kann. Gallensäuren, die von der Leber produziert werden, spielen ebenfalls eine bedeutende Rolle bei der Regulierung der Immunreaktionen im Darm. Wenn der Darm entzündet ist, können bestimmte Gallensäuren sich im Darm ansammeln, was auf eine komplexe Wechselwirkung zwischen Darm und Leber hinweist.
Forschungsfokus
Diese Studie zielt darauf ab, zu verstehen, wie bestimmte Proteine in der Leber mit der Darmentzündung zusammenhängen. Genauer gesagt, schaut sie sich zwei Proteine namens Rela und Stat3 an. Indem sie Mäuse untersucht, die diese Proteine in ihrer Leber nicht haben, hoffen die Forscher herauszufinden, wie die Reaktion der Leber auf Entzündungen sich verändert und wie dies den Darm beeinflusst.
Methoden
Um die Beziehung zwischen Leber und Darm während Entzündungen zu verstehen, haben die Wissenschaftler ein Modell verwendet, bei dem sie Colitis bei Mäusen mit einer Substanz namens Dextran-Natriumsulfat (DSS) induzierten. Sie überwachten die Gesundheit von Leber und Darm über mehrere Tage.
Zunächst prüften sie, ob es irgendwelche Schäden an der Leberfunktion gab, indem sie spezifische Enzyme im Blut massen. Überraschenderweise fanden sie heraus, dass die Leberfunktion stabil blieb, was darauf hindeutet, dass die Leber während der Entzündung nicht direkt geschädigt wurde. Als sie jedoch genauer hinschauten und fortschrittliche Techniken anwendeten, entdeckten sie, dass die Leber Veränderungen in der Genexpression im Zusammenhang mit Entzündungen erlebte.
Sie stellten fest, dass bestimmte Signalwege in der Leber-insbesondere die, die die Proteine Rela und Stat3 betreffen-als Reaktion auf die entzündlichen Signale aus dem Darm aktiviert wurden. Dies zeigte sich durch erhöhte Mengen der aktiven Formen dieser Proteine in der Leber von Mäusen mit Colitis.
Wichtige Ergebnisse
Während sie weiter untersuchten, beobachteten die Forscher, dass die Aktivierung von Rela und Stat3 in der Leber mit Veränderungen in der Produktion von Gallensäuren korrelierte. Normalerweise spielen Gallensäuren entscheidende Rollen bei der Verdauung und können Immunreaktionen beeinflussen. Allerdings wurden erhöhte Werte von primären Gallensäuren in den entzündeten Därmen der Mäuse gefunden.
Als die Wissenschaftler Mäuse betrachteten, denen Rela und Stat3 spezifisch aus ihren Leberzellen entfernt wurden, bemerkten sie, dass diese Mäuse weniger von Colitis betroffen waren als solche mit normaler Leber-Signalgebung. Das Fehlen dieser Proteine führte zu einer reduzierten Entzündung im Darm, was darauf hindeutet, dass die Reaktion der Leber auf Signale aus dem Darm eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Entzündungen im Darm spielt.
Wirkmechanismen
Um tiefer in die Funktionsweise von Rela und Stat3 während Entzündungen einzutauchen, verwendeten die Forscher einen genetischen Ansatz, um diese Proteine aus den Leberzellen zu entfernen. Sie überwachten die Auswirkungen auf die Entzündung und fanden heraus, dass Mäuse, denen diese Proteine fehlten, eine mildere Form von Colitis aufwiesen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass wenn die Leber bestimmte Signale als Reaktion auf die Entzündung im Darm produziert, dies die Situation im Darm verschärfen kann. Die Ausschüttung der Leberzellen beeinflusste die Schwere der Entzündung im Darm, was es wichtig macht, zu verstehen, wie man diese Signalwege regulieren kann.
Behandlungsmöglichkeiten
Die Ergebnisse dieser Studie könnten neue Wege zur Behandlung von gastrointestinalen Erkrankungen wie IBD eröffnen. Indem man die Signalwege in der Leber, insbesondere die, die Rela und Stat3 betreffen, gezielt anspricht, könnte man die Gesundheit des Darms positiv beeinflussen.
Patienten mit IBD unterziehen sich oft traditionellen Behandlungen, die Entzündungen reduzieren. Das Verständnis, wie die Signalgebung der Leber zur Entzündung im Darm beiträgt, könnte zu effektiveren Behandlungen führen. Zum Beispiel könnten Medikamente entwickelt werden, die die Reaktion der Leber auf entzündliche Signale anpassen und so die Schwere von Darmerkrankungen verringern.
Zukünftige Richtungen
Fortgesetzte Forschung ist entscheidend, um die Signale zwischen Darm und Leber vollständig zu verstehen. Zukünftige Studien könnten verschiedene therapeutische Ansätze testen, die die Signalwege der Leber bei Patienten mit IBD modulieren können. Diese Arbeiten könnten zu neuartigen Behandlungen führen, die sowohl die Leber- als auch die Darmgesundheit ansprechen und das gesamte Management von entzündlichen Erkrankungen verbessern.
Fazit
Die Leber und der Darm haben eine komplexe und miteinander verbundene Beziehung, besonders während Entzündungszeiten. Diese Studie hebt die Bedeutung der Leber-Signalgebung bei der Entstehung und Schwere der Darmentzündung hervor. Indem sie sich auf Schlüsselproteine wie Rela und Stat3 konzentrieren, eröffnen die Forscher neue Wege, um Krankheiten zu verstehen und zu behandeln, die beide Organe betreffen.
Titel: A hepatocyte-specific transcriptional program driven by Rela and Stat3 exacerbates experimental colitis in mice by modulating bile synthesis
Zusammenfassung: Hepatic factors secreted by the liver promote homeostasis and are pivotal for maintaining the liver-gut axis. Bile acid metabolism is one such example wherein, bile acid synthesis occurs in the liver and its biotransformation happens in the intestine. Dysfunctional interactions between the liver and the intestine stimulate varied pathological outcomes through its bidirectional portal communication. Indeed, aberrant bile acid metabolism has been reported in inflammatory bowel disease (IBD). However, the molecular mechanisms underlying these crosstalks that perpetuate intestinal permeability and inflammation remain obscure. Here, we identify a novel hepatic gene program regulated by Rela and Stat3 that accentuates the inflammation in an acute experimental colitis model. Hepatocyte-specific ablation of Rela and Stat3 reduces the levels of primary bile acids in both the liver and the gut and shows a restricted colitogenic phenotype. On supplementation of chenodeoxycholic acid (CDCA), knock-out mice exhibit enhanced colitis-induced alterations. This study provides persuasive evidence for the development of multi-organ strategies for treating IBD and identifies a hepatocyte-specific rela-stat3 network as a promising therapeutic target.
Autoren: Rajesh S Gokhale, Jyotsna, B. Sarkar, M. Yadav, A. Deka, M. Markandey, P. Sanyal, P. Nagarajan, N. Gaikward, V. Ahuja, D. Mohanty, S. Basak
Letzte Aktualisierung: 2024-04-25 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.21.558851
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.21.558851.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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