Höcker, Michael : Differentielle Regulation von Schlüsselgenen der gastralen Säuresekretion durch Gastrin, oxidativen Stress und Helicobacter pylori: Identifikation und Charakterisierung beteiligter Signalwege,Transkriptionsfaktoren und regulatorischer Promotorelemente.

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Kapitel 4. Zusammenfassung und Ausblick


Die Aktivierung des HDC-Gens durch Gastrin ist ein zentraler Schritt in der Regulation der Magensäureproduktion und -Sekretion und spielt darüber hinaus eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Gastritiden und gastroduodenalen Ulzerationen. Unsere Untersuchungen konnten erstmals die molekularen Grundlagen der Wirkung von Gastrin auf das Schlüsselgen der Magensäureregulation aufklären und hierbei ein bislang nicht vorbeschriebenes cis-regulatorisches Promotorelement sowie zwei bislang unbekannte Transkriptionsfaktoren als Vermittler der Gastrinwirkung identifizieren. Neben der Aktivierung des HDC-Gens ist die Stimulation der CgA-Expression ein zentraler Aspekt der physiologischen Wirkung von Gastrin auf ECL-Zellen der menschlichen Magenmukosa, wobei eine koordinierte Regulation beider Gene durch das Peptidhormon funktionell von Bedeutung ist. Unsere Untersuchungen dokumentieren, daß die transaktivierende Wirkung von Gastrin auf das CgA-Gen durch die gleiche Signalkaskade vermittelt wird, durch die das Peptidhormon auch das HDC-Gen stimuliert. Auf Ebene der Promotorregulation hingegen liegen dem Effekt von Gastrin auf das CgA-Gen mit den Transkriptionsfaktoren Sp1 und CREB zwei nukleäre Proteine zugrunde, die für die Regulation des HDC-Promotors keine Bedeutung haben. Während CREB bereits durch andere Untersucher als wesentlicher Transkriptionsfaktor für die Regulation des CgA-Promotors beschrieben wurde, konnte Sp1 durch unsere Studien erstmals eine Bedeutung für die Regulation des CgA-Gens zugeordnet werden. Basierend auf diesen Ergebnissen läßt sich ein Modell der Gastrin-abhängigen Genregulation in ECL-Zellen entwickeln, demzufolge die Aktivierung einer identischen Signalkaskade die Grundlage für die koordinierte Expression des HDC- und CgA-Gens bildet, während durch unterschiedliche Gastrin-responsive Promotorelemente und Transkriptionsfaktoren in beiden Genen die strukturelle Basis für eine individuelle, gen-spezifische Modulation der Gastrinwirkung gegeben ist. Vor dem Hintergrund der Bedeutung von Gastrin für die Kontrolle von gastraler Säureregulation, Mukosaproliferation und -Differenzierung können diese Daten einen wesentlichen Beitrag zum molekularen Verständnis dieser Abläufe leisten und helfen, neue molekulare Interventionspunkte zu definieren.

Unsere transgenen Untersuchungen des CgA-Promotors bestätigten die in vitro Daten einer transkriptionellen Regulation der CgA-Gens durch Gastrin und zeigen, daß durch Verwendung eines 4.8kB-langen CgA-Promotorfragmentes eine neuroendokrin-spezifische Expression von Transgenen im Mausmodell erzielt werden kann. Hierdurch konnte erstmals


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ein Transgen definiert werden, daß die Expression von heterologen Proteinen im neuroendokrinen System einschließlich der gastralen ECL-Zellen erlaubt. Durch Verwendung dieses CgA-Promotorfragmentes in nachfolgenden Untersuchungen werden transgene in vivo Studien ermöglicht, die wesentlich zur Verbesserung des Verständnisses der Physiologie und Pathophysiologie des neuroendokrinen Systems beitragen können.

Die klinische Symptomatik von neuroendokrinen Tumorpatienten mit Hypersekretionssyndrom ist durch Interferon-alpha-Therapie häufig deutlich zu bessern, die molekularen Zusammenhänge der Interferon-alpha-Wirkung hierbei waren jedoch bislang weitgehend unklar. Durch unsere Untersuchungen konnte erstmals ein potentieller Wirkmechanismus von Interferon-alpha im Rahmen des neuroendokrinen Hypersekretions-syndroms nachgewiesen und das CgA-Gen als molekulares Ziel der Interferon-alpha-Therapie identifiziert werden. Hierbei wird die inhibierende Wirkung von Interferon-alpha durch eine funktionelle Inhibition des Adapterproteins CBP und konsekutive Reduktion der Aktivität des CgA-CRE -71/-64 Bp-Elementes hervorgerufen. Die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze, die auf einer Verminderung der CBP/CREB-abhängigen CgA-Expression beruhen ist denkbat, der klinische Wert solcher Interventionen muß jedoch in weiteren Studien überprüft werden.

Eine Erhöhung des mukosalen oxidativen Stresses sowie die Exposition mit Helicobacter pylori repräsentieren zwei charakteristische pathologische Situationen für gastrale Epithelzellen. Da beide Zustände mit einer Aktivierung der Histaminsynthese assoziiert sind, analysierten wir verschiedene molekulare Aspekte der zugrundeliegenden Regulationsmechanismen. Hierbei konnte durch unsere Studien erstmals eine transaktivierende Wirkung von oxidativem Stress auf das HDC-Gen nachgewiesen und eine EGF-Rezeptor-vermittelte Aktivierung der ERK-Signalkaskade als entscheidender Regulationsschritt identifiziert werden. Auf Promotorebene werden die Effekte von oxidativem Stress durch das gleiche Element vermittelt, das auch für die Wirkung von Gastrin auf den HDC-Promotor essentiell ist. Da Gastritiden und gastroduodenale Ulzerationen mit erhöhtem oxidativen Stress in der Magenmukosa assoziiert sind, tragen diese Ergebnisse zu einem besseren Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Abläufe bei und können darüber hinaus helfen neue Interventionsstrategien zur Behandlung dieser pathologischen Veränderungen zu entwickeln.

Ein weiteres wesentliches Ergebnis der vorliegenden Untersuchungen war der Nachweis eines direkten Effektes von Helicobacter pylori auf das HDC-Gen. Überraschenderweise zeigte


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sich, daß das Bakterium hierbei den gleichen molekularen Mechanismus aktiviert, der auch von Gastrin zur Beeinflussung der HDC-Genaktivität benutzt wird. Darüberhinaus fand sich, daß offenbar bislang nicht bekannte bakterielle Virulenzfaktoren die Aktivierung des HDC-Gens auslösen. Unsere Befunde zeigen zusammenfassend einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus der Interaktion von Helicobacter pylori mit Epithelzellen des Magens auf. Diese Ergebnisse dokumentieren einerseits einen potentiellen Mechanismus für die Interaktion des Bakteriums mit den physiologischen Regelkreisen der Magensäureregulation und tragen andererseits durch die Definition von molekularen Angriffspunkten zur Entwicklung von neuen therapeutischen Ansätzen bei.

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Mon Sep 16 16:03:45 2002