Cholestase

Riss in Lebermembran lässt Galle abfließen

Warum übersteht die Leber einen Gallenstau meistens glimpflich? Das haben Wissenschaftler am Leibnitz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) gemeinsam mit internationalen Experten erforscht.

Nach dem Riss dringt Galle (hier grün) in eine Leberzelle (Kreis). Danach bricht sie in die Blutgefäße durch (Pfeile). Dieser Durchbruch ermöglicht es, den anderen Leberzellen (hier rot) zu überleben. | IfADo/Ghallab

Die Galle gehört zu den giftigsten Körperflüssigkeiten - mit ihrer Hilfe werden Fette verdaut und viele Fremdstoffe ausgeschieden, beispielsweise Medikamente. Bei Lebererkrankungen kann sie sich anstauen und im schlimmsten Fall zu Organversagen führen (Cholestase). Trotzdem übersteht die Leber den Gallenstau meistens ohne größere Schäden. Warum das so ist, haben die Wissenschaftler jetzt herausgefunden: Über einen Riss in der Zellmembran strömt die Galle in die Leberzellen. Das tötet die betroffene Zelle und schädigt gleichzeitig die Membran zum Blutgefäß. Dadurch kann die Galle ins Blut abfließen - es sterben nur wenige Zellen, und das Organ kann gerettet werden.

Die IfADo-Forscher haben nun gemeinsam mit Wissenschaftlern aus fünf Ländern und mithilfe eines Zwei-Photonen-Mikroskops untersucht. Mit diesem speziellen Fluoreszenzmikroskop ist es im Gegensatz zu konventionellen Techniken möglich, Prozesse in lebenden Geweben abzubilden, die sehr schnell ablaufen, ohne dabei die Zellen zu schädigen.

Mikropartikel – kleine Helden in der Leberregeneration

Aufgrund geringer Erfolgschancen und des häufigen Fehlens geeigneter Spenderorgane, rücken alternative Therapieansätze wie der Einsatz adulter Stammzellen bei Lebererkrankungen verstärkt in den Fokus der regenerativen Medizin. Unlängst haben Wissenschaftler das Potenzial von Mikropartikeln (MP) in weiten Bereichen der Regenerativen Medizin erkannt.

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Für die Studie haben die Wissenschaftler die Leberzellen von Mäusen mit Cholestase unter dem Mikroskop untersucht und mit den Zellen von gesunden Mäusen verglichen. Dabei standen die Tiere unter Narkose. Ihnen wurde mit Fluoreszenzfarbstoffen markierte Gallensäure gespritzt, deren Fluss man so nachverfolgen kann. Drei Wochen lang wurden mehrere Videoaufnahmen gemacht.

Schutzmechanismus: Galle fließt in die Blutgefäße zurück

Die Untersuchungen zeigen, dass die Membran von Leberzellen in der akuten Cholestase-Phase einreißt. Daraufhin strömt die in den Kanälchen angestaute Galle ein und tötet die Zelle. Gleichzeitig wird die gegenüberliegende Membran zu den Blutgefäßen geschädigt und die Galle kann weiter ins Blut fließen. „Durch den Riss und die Verbindung zu den Blutgefäßen kann die angestaute Galle abgeleitet werden. Da die Leber sich bis zu einem gewissen Grad regenerieren kann, nimmt sie den Tod einiger Zellen in Kauf, um sich vor einem kompletten Organversagen zu schützen“, erklärt Dr. Ahmed Ghallab, einer der IfADo-Autoren.

In den Versuchen zeigte sich, dass die Leberzellen nach etwa drei Wochen keine Galle mehr aus dem Blut aufnehmen. Daraufhin stieg jedoch die Konzentration von Gallenflüssigkeit im Blut und in den Nieren. Welche Auswirkungen dieser Anstieg von Gallenflüssigkeit in den Nieren hat, soll in einer Folgestudie untersucht werden.

 

Zwei-Photonen-Mikroskopie

Die Zwei-Photonen-Mikroskopie ist eine Technik, mit der lebende, intakte Organe untersucht werden können. Diese Möglichkeit ist prinzipiell bereits durch MRT oder Ultraschall bekannt. Die Auflösung der Zwei-Photonen-Mikroskopie ist jedoch deutlich besser (bis zu 200 nm): So können Strukturen untersucht werden, die viel kleiner sind als einzelne Zellen.

Zur Studie

Beteiligt an der vorgestellten Studie waren Arbeitsgruppen aus Deutschland, Ägypten, USA, Frankreich und den Niederlanden. Federführend war das Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund in Kooperation mit der Universität Maastricht. Die Studie wurde aus Mitteln der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gegründeten Forschungsinitiative „Forschungsnetz Systemmedizin der Leber - LiSyM (Liver Systems Medicine)“ sowie weiteren Mitteln des BMBF und der EU gefördert.

 

Quelle: Leibnitz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (14.8.2018)