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Im Rahmen der Leberregeneration ist eine gesteigerte Proteinexpression und Aktivität der CO- und NO-liberierenden Enzymsysteme HO (Hämoxygenasen) und NOS (NO-Synthasen) zu beobachten. HO-1 bzw. iNOS als induzierbare Isoenzymformen der HO bzw. NOS werden durch proinflammatorische Stimulation oder erhöhten 'shear stress' infolge hämodynamischer Veränderungen, wie sie z.B. nach Hepatektomie auftreten, induziert. Im Rahmen der vorliegenden Studie sollte daher die Bedeutung und eventuelle Wechselwirkung dieser beiden Enzymsysteme mitsamt ihrer Signalmoleküle charakterisiert werden.

Wir führten an männlichen C57BL/6J Mäusen unter Isoflurannarkose (1,5vol%) eine 68%-ige Hepatektomie durch. Zur Induktion bzw. Inhibition der HO-1 erhielten die Tiere 24h vor Resektion eine einmalige Applikation von CoPP-IX (CoPP-IX 5mg/kg ip, n=6) bzw. SnPP-IX (SnPP-IX 37,5mg/kg ip, n=7), während Kontrolltieren entsprechende Volumina der Trägersubstanz PBS/NaHCO3 appliziert wurden (Kontrolle, n=6). In einer weiteren Versuchsserie wurden diese drei Gruppen zusätzlich 24h vor sowie zum Zeitpunkt der Resektion mit dem unspezifischen NOS-Inhibitor L-NAME (100mg/kg ip) behandelt (CoPP-IX/L-NAME, n=5; SnPP-IX/L-NAME, n=8; Kontrolle/L-NAME, n=6). Die regenerierten Lebern wurden 48h nach Resektion mittels Western-Blot-Proteinanalyse und Immunhistochemie hinsichtlich Proliferation (PCNA, BrdU) und HO-1-Expression untersucht. Entsprechende Analysen im Geweberesektat erlaubten den Vergleich zu normalen Kontrolllebern ohne Resektion (n=5). Die NO-Produktion wurde photometrisch mittels Nitrit/Nitrat-Assay erfasst. Mittelwerte±SEM; p<0,05.

Western-Blot-Analysen zeigten eine signifikante Erhöhung der HO-1-Expression in CoPP-IX vorbehandelten Tieren, sowohl ohne als auch mit Inhibition der NOS, gegenüber Kontrolle (x-facher Anstieg: CoPP-IX 12,2±0,8 bzw. CoPP-IX/L-NAME 13,0±3,9 vs Kontrolle 1,0; p<0,05). Unter funktioneller Blockade der HO-1 mit SnPP-IX wiesen die Tiere mit L-NAME-Behandlung im Gegensatz zu entsprechenden Tieren ohne L-NAME-Behandlung ebenfalls einen signifikanten Anstieg der HO-1-Expression auf (SnPP-IX/L-NAME 6,2±1,7 vs SnPP-IX 0,6±0,2 bzw. Kontrolle/L-NAME 1,0; p<0,05). Wie sowohl die Immunhistochemie (BrdU, PCNA) als auch die Western-Blot-Analyse (PCNA) zeigten, hatte die HO-1-Inhibition keine Auswirkung auf die Proliferationsaktivität der Leber, unabhängig von der Beeinflussung der NOS-Aktivität. Die HO-1-Induktion bei gleichzeitiger Inhibition der NOS führte hingegen zu einer gesteigerten regenerativen Aktivität der Leber, was mittels Immunhistochemie (BrdU-positive Zellen/mm²: CoPP-IX/L-NAME 357±41 vs SnPP-IX/L-NAME 150±21 bzw. Kontrolle/L-NAME 239±26; p<0,05) und Western-Blot-Analyse von PCNA (x-facher Anstieg: CoPP-IX/L-NAME 3,3±1,1 vs SnPP-IX/L-NAME 1,3±0,2 bzw. Kontrolle/L-NAME 1,0) gezeigt werden konnte. Die photometrische Auswertung des Nitrit/Nitrat-Assays ergab eine deutliche Abnahme dieser NO-Abbauprodukte in den jeweiligen Versuchsgruppen unter L-NAME-Vorbehandlung.

Die vorliegende Studie zeigt, dass sowohl die alleinige Beeinflussung der HO-1 als auch die kombinierte HO-1- und NOS-Inhibition keine Auswirkung auf die proliferative Aktivität der Leber hat, wohingegen die gleichzeitige HO-1-Induktion und NOS-Inhibition zu einer gesteigerten Proliferationsaktivität führt. Hierfür kann als Mechanismus die konkurrierende Signaltransduktion von CO bzw. NO über die Guanylylcyclase in Betracht gezogen werden, da über HO-1-Induktion vermehrt synthetisiertes CO -bei gleichzeitig blockierter NO-Synthese- eventuell einen stärkeren Regenerationsreiz durch Vasodilatation sowie Hyperperfusion erzeugt.