1einführung in CD98

CD98 ist ein multifunktionales Glykoproteinprotein, das aus einer schweren Kette und mehreren leichten Ketten besteht. CD98 ist an einer Vielzahl von biologischen Funktionen wie Zellfusion, Differenzierung, Proliferation, Adhäsion und Migration beteiligt . Diese große Funktionsverteilung ist auf die Fähigkeit der CD98-Leichtkettenfunktion für den Aminosäuretransport und die schwere Kette zurückzuführen, als ‚molekularer Vermittler‘ für die Aktivierung der Integrin-β1- und β3-Signalgebung zu wirken, deren Unterdrückung von CD98 zu einer Beeinträchtigung der Integrin-β1- und β3-Signalgebung führte . Die cytoplasmatische Domäne und die Transmembrandomänen von CD98hc sind für die Integrin-Interaktion notwendig, während die Ektodomäne für den Aminosäuretransport mit der leichten Kette erforderlich ist . Die Überexpression von CD98 verändert die Oberflächenverteilung von Integrin β1 und zeigt eine erhöhte FAK- und PI3K-Aktivität . Interessanterweise zeigte der Knockout von CD98, dass CD98 nicht für die Integrin-Expression, Affinität und Adhäsion erforderlich war; Die Störung verursachte jedoch Defekte bei der Zellausbreitung und Zellmigration, was zeigt, dass CD98 für eine effiziente Integrin β1-Signalisierung notwendig ist . Es wurde festgestellt, dass CD98 mit CD147 interagiert, um die Integrin-β1-Funktion zu induzieren, um die Cyclosporin-B-induzierte Zelladhäsion und die p44 / p42-MAPK-Aktivierung nach der PI3K-Aktivierung zu fördern. Obwohl CD98 in einer Vielzahl von biologischen Prozessen untersucht wurde, wurde die Rolle von CD98 bei Lebererkrankungen nicht umfassend untersucht. Hier werden wir die Literatur diskutieren, die mit der Beteiligung und potenziellen Beteiligung von CD98 an Lebererkrankungen verbunden ist.

2CD98 immunhistostaining

Ein Lebergewebe-Array (LV1201) wurde gekauft und der IHC-Färbeservice wurde von US Biomax inc. (Rockville, MD, USA) angefordert. Die IHC-Färbung wurde mit einem automatischen IHC-Färber (Ventana) unter Verwendung von CD98ab (Santa Cruz, Ref # sc-9160) durchgeführt. Gewebeproben wurden gemäß der Definition der Unternehmenserklärung zur Probenentnahme erhalten.

3CD98 Rolle bei nichtalkoholischen Lebererkrankungen

Fettlebererkrankungen können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Alkoholische Fettlebererkrankung (AFLD) und NAFLD, die durch Steatose infolge übermäßigen Konsums von Alkohol und fetthaltigen Lebensmitteln definiert werden . NAFLD ist in der Regel eine asymptomatische Erkrankung und ist oft durch Änderungen des Lebensstils reversibel. NALFD hat aufgrund der langfristigen Pathogenese der Krankheit Aufmerksamkeit erregt, bei der unkontrollierte Entzündungen und oxidative Schäden zum Fortschreiten schwererer Lebererkrankungen wie Fibrose, Zirrhose und HCC führen können .

In allen in dieser Übersicht vorgestellten Zahlen wurden Leberproben durch Immunhistochemie angefärbt und CD98 erscheint auf den Bildern braun. Die Proben wurden dann mit Hämatoxylin gegengefärbt. Patienten mit gesunder Leber (Abb. 1) zeigen Basalspiegel der CD98-Expression im Vergleich zu Patienten mit fettiger Degeneration, die eine Hochregulation von CD98 aufweisen (Abb. 2). Eine Methode der CD98-Beteiligung kann von Galectin-3 stammen. Es wurde gezeigt, dass Galectin-3 Oberflächenglykoproteinrezeptoren wie CD98 erkennt, um die CD98-Aktivierung zu induzieren . Knockout-Experimente mit Galectin-3 haben 3 Mechanismen als Konsequenz bei der Entwicklung von NAFLD vorgeschlagen: erhöhter Rezeptor für fortgeschrittene Glykationsendprodukte (RAGE), die Entzündungswege fördern, Akkumulation von fortgeschrittenen Glykationsendprodukten (AGE) und erhöhte Expression von Peroxisomproliferator-aktiviertem Rezeptor γ (PPAR γ)

Kürzlich hat unser Labor ein Papier veröffentlicht, das zeigt, dass CD98 als Schlüsselakteur / Induktor in NAFLD fungieren kann . Unsere Studie zeigte, dass die Herunterregulierung der CD98-Expression über CD98-siRNA-beladene Nanopartikel Entzündungen und Steatosen in der Leber reduziert. Darüber hinaus wurden fibrotische Marker scheinbar abgeschwächt. Zusammengenommen könnte CD98 ein wichtiges therapeutisches Ziel darstellen, um den Übergang von NAFLD zu schweren Lebererkrankungen zu verhindern. Unsere Studie war die erste dokumentierte, die zeigte, dass CD98 an NAFLD beteiligt ist.

4CD98 Rolle bei der nichtalkoholischen Steatohepatitis

Die nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) wird als ein Zustand charakterisiert, bei dem die Leber zusätzlich zur Steatose eine lobuläre Entzündung aufweist und zusammen mit einer chronisch aktiven Hepatitis gruppiert wird . NASH ist im Allgemeinen asymptomatisch und wird häufig bei Patienten mit metabolischem Syndrom diagnostiziert. CD98 wurde im Lebergewebe von Patienten mit chronisch aktiver Hepatitis überexprimiert (Abb. 3). Eine direkte Beteiligung von CD98 wurde jedoch nicht berichtet. Eine mögliche Verbindung für CD98 zum Fortschreiten von NAFLD zu NASH könnte mit seiner Rolle für die T-Zell-Aktivierung zusammenhängen. Das aktuelle 2-Hit-Modell für die NAFLD-Pathogenese verbindet Steatose als ersten Treffer mit anschließender Entzündung und Oxidationsschädigung für den zweiten Treffer, bei dem T-Zellen eine Rolle spielen . Die T-Zell-Aktivierung während der Adipositas scheint eine entscheidende Rolle bei der Hochregulierung von entzündlichen Zytokinen, Adiponektin und lipogenen Enzym-mRNA-Spiegeln in Milz und Leber zu spielen . In dieser Studie verbesserten Knockout und Downregulation von CD28 scheinbar die Lebersteatose und verringerten die mRNA-Spiegel von CD98. Es wurde berichtet, dass Interferon γ (Inf-γ) in NASH hochreguliert ist . Es wurde gezeigt, dass Inf-γ die Expression von epithelialem CD98 induziert, was möglicherweise die beobachteten Expressionsniveaus erklären könnte . Somit könnte die CD98-Hochregulierung in NAFLD das Fortschreiten zu NASH über einen ähnlichen Mechanismus fördern.

Galectin-3-Knockout-Mäuse verhinderten die Entwicklung von NASH durch Herunterregulierung von CD36, das an der Fettsäuretranslokation beteiligt ist, und Entfernung der Akkumulation von ALE / AGE (Advanced Lipoxidation endproduct / Advanced Glycation endproduct) durch die Leber, die an Entzündungen beteiligt ist . In ähnlicher Weise wurde gezeigt, dass die Verwendung eines Inhibitors von Galectin-3, GR-MD-02, Fettansammlung, Entzündung und Fibrose in Mausmodellen von NASH aufgrund verminderter CD36- und ALE / AGE-Expression verhinderte . Die Aktivierung von CD98 durch Galectin-3 kann eine Rückkopplungsschleife für die PI3K-Aktivierung erzeugen, die wiederum IL4 produziert, das Galectin-3 stimuliert, was zu einer Makrophagenaktivierung führt, die an der Krankheitspathologie beteiligt ist . Es ist möglich, dass die erhöhten CD98-Expressionsniveaus Galectin-3 für die NASH-Progression stimulieren können.

5CD98 Rolle bei Leberfibrose und Zirrhose

Leberfibrose ist eine Erkrankung, bei der sich die extrazellulären Matrixproteine übermäßig ansammeln, was zur Entwicklung von fibrösem Narbengewebe führen kann. Fibrose in der Leber kann bei Patienten mit NAFLD oder NASH fortschreiten, wenn auch in unterschiedlichem Maße . CD98-Expressionsniveaus könnten als proinflammatorischer Mediator für den anhaltenden Schaden dienen. Es wurde berichtet, dass Integrin avß1 TGFß für die latente TGFß-Aktivierung bei Gewebefibrose bindet . Die fibrotische Progression in der Leber könnte mit der Aktivierung von Integrin avß1 über CD98 in Verbindung gebracht werden. Die Rolle von CD98 bei der T-Zell-Aktivierung, bei der auch die TGFß-Aktivierung eine profibrotische Rolle spielen könnte . Die Proliferation von Lebersternzellen wurde mit der Fibrogenese in Verbindung gebracht . Es ist möglich, dass die CD98-Spiegel eine Rolle bei der Erhöhung der Proliferation der hepatischen Sternzellen über die Integrin-Aktivierung spielen. Die einzige direkte Verbindung ist unser Bericht, der zeigte, dass fibrotische Marker auf der Leber scheinbar durch Herunterregulierung von CD98 abgeschwächt wurden.

Leberzirrhose ist eine Erkrankung, bei der Leberfunktionsstörungen aufgrund der Anhäufung von Leberschäden auftreten, die häufig durch übermäßige Narbenbildung gemessen werden. In ähnlicher Weise wurde eine CD98-Hochregulation in Lebergeweben von Patienten mit Zirrhose beobachtet (Abb. 4). Wie NASH und Leberfibrose ist wenig über die direkte Beteiligung von CD98 an Zirrhose bekannt. Galectin-3 kann bei Patienten mit Zirrhose nachgewiesen werden, was darauf hindeutet, dass Galectin-3 eine Rolle bei der Pathogenese von NAFLD bis hin zu extremeren Lebererkrankungen spielen könnte . CD98 Aktivierung durch Galectin-3 kann eine mögliche Verbindung sein.

6CD98 Rolle im hepatozellulären Karzinom

Die CD98-Schwerkette wurde aufgrund ihrer Rolle bei der Aktivierung der Integrin-Signalisierung als Schlüsselfaktor für die Tumorentstehung untersucht Tumorprogression über Angiogenese, Invasivität und Proliferation zusätzlich zur Förderung der malignen Transformation von Zellen . In produktiven Endothelzellen wurde festgestellt, dass CD98 überexprimiert wurde und das Targeting von CD98hc zu einem verminderten EC-unterstützten Tumorwachstum und einer verminderten Angiogenese führte . Die Stummschaltung von CD98hc verringerte auch das maligne Verhalten und das Tumorwachstum bei Nierenzellkarzinomen durch Verlust der nachgeschalteten Signalgebung aufgrund des Verlusts der FAK-Phosphorylierung . Es wurde berichtet, dass die Vernetzung von CD98 die Oberflächenexpression und das Clustering von Integrin β1 sowie die Integrin-ähnliche Signalisierung erhöht . CD98 war weiterhin an der Tumorentstehung über eine erhöhte PI3K-Aktivität aus der nachgeschalteten FAK-Phosphorylierung aus CD98-Integrin-Signalisierung beteiligt. CD98hc-CD147-Komplexe weisen eine schlechte Gesamtüberlebensfähigkeit bei Patienten mit nicht-kleinem Lungenkrebs auf und Knock down in Zellen führen zu einer verminderten Akt-Aktivität . CD98hc Stummschaltung beeinträchtigte die Tumorgenität von HeLa-Zellen durch Defekte in Galectin-3, β-Catenin und Integrin-Signalisierung .

Die leichten CD98-Ketten wurden auch über die Aktivierung von mTOR und die Bereitstellung essentieller Aminosäuren für den Tumor am Tumorwachstum beteiligt . Die aktive LAT1-Expression wurde mit dem Fortschreiten des Übergangszellkarzinoms im oberen Harntrakt und dem malignen Pleuramesotheliom in Verbindung gebracht . Eine Überexpression von LAT1 wurde auch an primären und metastatischen Stellen humaner Neoplasmen beobachtet, die mit der Proliferation und Angiogenese korrelierten . Die LAT1-Downregulation in Tumorzellen zeigte eine signifikante Wachstumshemmung . In Anbetracht der Mechanismen sowohl der schweren Kette als auch der leichten Kette spielt CD98 viele Rollen im Tumorverhalten und in der Entwicklung.

Eine Überexpression von CD98 kann bei Patienten mit hepatozellulärem Karzinom im Stadium I, II, III beobachtet werden (Abb. 5). Die CD98-Expression nimmt mit dem Schweregrad des HCC signifikant zu. CD147 kann CD98 neu verteilen, um die Integrin-Signalisierung und durch die Hochregulierung von MMP2 / 9 für die Galectin-3-Aktivierung von CD98 in HCC zu aktivieren. Intrazelluläre Domäne von CD98-Kürzungen von CD98 zeigten eine hemmende Wirkung auf die Integrin-Aktivierung, um eine maligne Entwicklung bei HCC zu verhindern. Ein anderer Bericht verband die Lat1 mit der Unterstützung des Tumor-assoziierten Gens-1 mit der Tumorprogression in Ratten-Lebertumorzellen . Es wurde gezeigt, dass LAT1 das Tumorwachstum mit CD98hc in Lebertumoren von Ratten fördert . Es wurde auch berichtet, dass LAT1 ein prognostischer Marker für Patienten mit HCC ist und die Expression mit der Tumorgröße und dem Stadium korreliert . In Bezug auf die Metastasierung wurde festgestellt, dass die CD98- und LAT1-Expression an metastatischen Stellen in der Leber hochreguliert ist, in denen die LAT1-Expression mit der Proliferation und Angiogenese korrelierte . Metastasierung der Leber durch Darmkrebs fördert die Expression von CD98, Integrin β1 / β3 und Fak . Somit spielt CD98 eine Rolle bei der Tumorentstehung von HCC und der Metastasierung der Leber.

7SCHLUSSFOLGERUNG

Nach dem, was berichtet wurde, gibt es eine klare Lücke in Studien zur Beteiligung von CD98 an Lebererkrankungen bei NAFLD, NASH, Fibrose und Zirrhose. Unsere Daten zeigten, dass eine Hochregulation von CD98 während der gesamten Pathogenese der NAFLD auftrat. Unser Bericht war der erste, der CD98 direkt mit NAFLD verknüpfte. Darüber hinaus wurde berichtet, dass CD98 über Integrin-Signalisierung eine Rolle im HCC spielt. In unserer Überprüfung haben wir potenzielle Bereiche identifiziert, in denen CD98 an NASH, Fibrose und Zirrhose beteiligt sein könnte, die in Abb. 6. Weitere Studien sind erforderlich, um den zugrunde liegenden Mechanismus zu verstehen, um die Rolle von CD98 bei der NAFLD-Pathogenese zu erklären.

Beiträge des Autors

Brandon S.B. Canup.; entwurfsvorbereitung, Heliang Song; Korrektur und Bearbeitung, Hamed Laroui; Aufsicht und Finanzierungsakquise.

Ethische Überlegungen und Protokolle zur Gewebesammlung

Das Gewebearray (menschliche Leberproben) wurde von US Biomax, Inc. erworben. In: Rockville, MD. Alle Gewebe werden unter den höchsten ethischen Standards gesammelt, wobei der Spender vollständig und mit seiner Zustimmung informiert wird. Biomax Inc. folgt der medizinischen Standardversorgung und dem Schutz der Privatsphäre der Spender. Alle menschlichen Gewebe wurden unter HIPPA-zugelassenen Protokollen gesammelt. Alle Proben wurden negativ auf HIV und Hepatitis B getestet und für die kommerzielle Produktentwicklung zugelassen.Diese Arbeit wurde vom Chemistry Department und dem Center for Diagnostics and Therapeutics der Georgia State University sowie den National Institutes of Health of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases durch den Zuschuss K01-DK-097192 (an H.L.) unterstützt.

Interessenkonflikte

Die Autoren erklären keinen Interessenkonflikt.