Visualisierung des HDL/Lipid Transports in Mausmodellen

Reverser Cholesterol Transport, ein Prozess, der durch High Density Lipoprotein (HDL) vermittelt wird, ist ein essentieller regulatorischer Mechanismus, um überschüssiges Cholesterol aus der Zirkulation zu entfernen und zur Leber zu transportieren, wo es über die Gallenflüssigkeit ausgeschieden wird. Im Unterschied zur gut beschriebenen Low Density Lipoprotein (LDL) Rezeptor-vermittelten Endozytose, bei der das LDL von der Zelle aufgenommen und zur Gänze abgebaut wird, gibt das HDL nur seinen Lipidkern an die Zelle ab, ohne dabei selbst abgebaut zu werden. Dies wird als selektive Cholesterylester Aufnahme bezeichnet. Die Endozytose und Transzytose von HDL als Partikel wird als alternativer Mechanismus diskutiert. Diaminobenzidin (DAB) Photooxidation ermöglicht die Darstellung von Fluorophoren in der Elektronenmikroskopie. Wir haben diese Methode zur Visualisierung von HDL-Partikeln und ihrer Lipide (in Form von Bodipy-Cholesterol und Bodipy-Cholesterylester) in einem Leberzellkulturmodell etabliert. Im folgenden Projekt wollen wir HDL und seine Lipide mittels dieser Methode in der Maus fluoreszenz- und elektronenmikroskopisch verfolgen, um das Andocken des HDLs an Membranen sowie den Lipidtransfer im Detail zu charakterisieren. Wir postulieren, dass HDL und seine Lipidkomponenten in verschiedenen Geweben unterschiedlich gebunden, aufgenommen oder prozessiert werden. Neben dem Lipidaustausch an der Zelloberfläche können auch komplette HDL Partikel von spezialisierten Zellen aufgenommen werden und auf diese Weise Lipide transferiert werden. Weiters denken wir, dass HDL Transzytose in Endothelzellen der Arterien existiert, damit HDL Gewebe sowie atherosklerotische Plaques erreichen und überschüssiges Cholesterol von dort abtransportieren kann. Das vorliegende Projekt will den HDL und Lipid Transfer visualisieren. Wir wollen die Lipidaufnahme von Zellen via HDL mit der via LDL vergleichen. Neben der Leber wollen wir diesen Lipidtransfer auch in steroidogenen Geweben, Niere und Endothel charakterisieren. Weiters wollen wir die HDL-vermittelte Lipidaufnahme in "knock- out" Mausmodellen und in Mausmodellen der Atherosklerose, wo wir ein besonderes Augenmerk auf den HDL- Lipid Transport in Plaques legen, darstellen. Von unseren Ergebnissen erwarten wir ein detailliertes Bild des Zusammenspiels der Hauptlipoprotein Pathways wie der Rezeptor-vermittelten Endozytose, der selektiven Cholesterylester Aufnahme und alternativen Stoffwechselwegen wie HDL Retroendozytose und Transzytose.

Cholesterin ist ein wichtiger Bestandteil der tierischen Zellwand, überschüssiges Cholesterin lagert sich aber in der Arterienwand ab und ruft Arteriosklerose und in weiterer Folge Herzinfarkt hervor. Im Blutstrom wird Cholesterin in sogenannten Lipoprotein Partikeln transportiert. Einer dieser Lipoprotein Partikel, HDL genannt, nimmt überschüssiges Cholesterin von peripheren Geweben und Zellen auf und transportiert dieses zurück zur Leber und ermöglicht somit dessen Ausscheidung über die Galle. Das Ziel dieses Projektes war es Stationen und molekulare Details des Transfers von Cholesterin zwischen der Zelle und dem HDL Partikel zu beschreiben. Zu diesem Behufe verwendeten wir unter anderem neuartige Fluorophore, mit denen wir einerseits das Cholesterin selbst und andererseits den HDL Partikel visualisieren konnten. Unsere Studien zeigten, dass, um einen Transfer der Lipidladung zu ermöglichen, der HDL Partikel als erstes mit der Zellmembran fusionieren muss. Sofort danach erfolgt ein Austausch des Cholesterins. In der Leber wird die HDL Partikel Aufnahme durch Gallensäuren erniedrigt, der Transfer von Cholesterin allerdings erhöht. Im Gegensatz dazu wird der Export von Cholesterin zu HDL in Leberzellen durch zelluläre Stressoren, dem sogenannten ER-Stress, verhindert. In der Arterienwand scheint der HDL Metabolismus anderen Regeln zu unterliegen: dort wird der ganze HDL Partikel durch das vaskuläre Endothel transportiert.