CFTR deficiency causes PMCA4 dysfunction, intracellular Ca2+ elevation and promotes epithelial cell damage in alcoholic pancreatitis and hepatitis

Preview	PDF (thesis) Download (8MB) | Preview
Preview	PDF (booklet) Download (175kB) | Preview
Preview	PDF (booklet) Download (164kB) | Preview

Abstract in Hungarian

Háttér és célok. Az alkoholos hasnyálmirigy- és májgyulladás gyakori, potenciálisan halálos kimenetelű betegség, korlátozott terápiás lehetőségekkel. Egy korábbi tanulmányunk arról számolt be, hogy a CFTR Cl- csatorna expresszióját az etanol károsítja a hasnyálmirigy duktális epitél sejtjeiben, ami súlyos alkohol-indukált pankreatítiszhez vezet. Az epiteliális ionszekréció meghatározásán túl a CFTR-nek számos kölcsönhatása van más fehérjékkel, amelyek befolyásolhatják az intracelluláris Ca2+ jelátvitelt. Ezért célul tűztük ki, hogy megvizsgáljuk az etanol által kiváltott CFTR-károsodás hatását az intracelluláris Ca2+ homeosztázisra a hasnyálmirigy duktális epitélsejtjeiben és cholangiocitákban. Módszerek. Humán és egér hasnyálmirigy- és máj mintákat, valamint ex vivo organoidokat használtunk az ionszekréció, az intracelluláris jelátvitel, valamint a fehérjék expressziójának és kölcsönhatásának vizsgálatára. A PMCA4 gátlás hatását az alkohol által kiváltott hasnyálmirigy-gyulladás egér modelljében elemeztük. Eredmények. A csökkent CFTR-expresszió károsította a PMCA működését, és tartós intracelluláris Ca2+ emelkedést eredményezett etanollal kezelt, valamint egér és humán hasnyálmirigy organoidokban. Az alkoholos hepatítiszes betegekből származó májminták és az etanollal kezelt egér máj organoidok csökkent CFTR-expressziót és -funkciót, valamint károsodott PMCA4-aktivitást mutattak. A PMCA4 kolokalizálódik és fizikai kölcsönhatásba lép a CFTR-rel a polarizált epitélsejtek apikális membránján, ahol a CFTR-függő kalmodulin rekrutáció határozza meg a PMCA4 aktivitását. A tartós intracelluláris Ca2+ emelkedés CFTR hiányában gátolta a mitokondriális funkciót és fokozott apoptózissal járt együtt a hasnyálmirigy epitélsejtekben, a PMCA4 gátlása pedig növelte az alkohol okozta AP súlyosságát egerekben. Következtetés. Eredményeink arra utalnak, hogy a Ca2+ -extrúzió javítása az epitélsejtekben potenciális új terápiás megközelítés lehet az exokrin hasnyálmirigy-funkció védelmére alkoholos pankreatítiszben és az alkoholos hepatítiszben kialakuló cholestasis megelőzésére.

Abstract in foreign language

Background and aims. Alcoholic pancreatitis and hepatitis are frequent, potentially lethal diseases with limited treatment options. Our previous study reported that the expression of CFTR Cl- channel is impaired by ethanol in pancreatic ductal cells leading to more severe alcohol-induced pancreatitis. In addition to determining epithelial ion secretion, CFTR has multiple interactions with other proteins, which may influence intracellular Ca2+ signaling. Thus, we aimed to investigate the impact of ethanol-mediated CFTR damage on intracellular Ca2+ homeostasis in pancreatic ductal epithelial cells and cholangiocytes. Methods. Human and mouse pancreas and liver samples and ex vivo organoids were used to study ion secretion, intracellular signaling and protein expression and interaction. The effect of PMCA4 inhibition was analysed in a mouse model of alcohol-induced pancreatitis. Results. The decreased CFTR expression impaired PMCA function and resulted in sustained intracellular Ca2+ elevation in ethanol-treated and mouse and human pancreatic organoids. Liver samples derived from alcoholic hepatitis patients and ethanol-treated mouse liver organoids showed decreased CFTR expression and function, and impaired PMCA4 activity. PMCA4 co-localizes and physically interacts with CFTR on the apical membrane of polarized epithelial cells, where CFTR-dependent calmodulin recruitment determines PMCA4 activity. The sustained intracellular Ca2+ elevation in the absence of CFTR inhibited mitochondrial function and was accompanied with increased apoptosis in pancreatic epithelial cells and PMCA4 inhibition increased the severity of alcohol-induced AP in mice. Conclusion. Our results suggest that improving Ca2+ extrusion in epithelial cells may be a potential novel therapeutic approach to protect the exocrine pancreatic function in alcoholic pancreatitis and prevent the development of cholestasis in alcoholic hepatitis.

View Item