Molekulare Mechanismen der Hepatotoxizität von Perfluoroctansäure

Perfluoroctansäure (PFOA) gehört zu der Gruppe der perfluorierten Tenside und wird zur Herstellung von diversen industriellen Produkten mit wasser- und schmutzabweisenden Eigenschaften verwendet. Aufgrund der außerordentlichen biologischen und chemischen Stabilität ist PFOA ein steter Umweltkontaminant, der ubiquitär im Wasser und in Böden nachweisbar ist. Der Mensch nimmt PFOA überwiegend über kontaminierte Nahrung und Trinkwasser auf. Zahlreiche Untersuchungen belegen ein hepatotoxisches Potenzial von PFOA in Nagetieren. Die beobachteten adversen Effekte werden auf die Aktivierung des Peroxisomen-Proliferator-aktivierten Rezeptors alpha (PPARa) durch PFOA zurückgeführt. Allerdings werden auch PPARa-unabhängige Mechanismen diskutiert, die bisher nur unzureichend untersucht worden sind. Die Erkenntnisse zur Toxizität von PFOA wurden fast ausschließlich anhand von Tiermodellen generiert und sind auf den Menschen nur bedingt übertragbar. Um mögliche humanrelevante PFOA-induzierte PPARa-unabhängige Signalwege zu identifizieren, wurden in dieser Arbeit die molekularen Effekte von PFOA auf humane Hepatozyten im Rahmen eines Screening-Ansatzes mittels hypothesenfreier transkriptomischer und proteomischer Methoden untersucht. Die Expressionsanalysen zu den Veränderungen des Transkriptoms und des Proteoms in humanen Leberzellen haben gezeigt, dass durch die Behandlung der Zellen mit PFOA vorrangig die Expression von Genprodukten, die am Lipid- und Aminosäurestoffwechsel beteiligt sind, differenziell reguliert wurde. Durch eine anschließende Netzwerkanalyse mit den aus den transkriptomischen und proteomischen Untersuchungen erhobenen Daten wurden neben den bereits bekannten, weitere bisher unbekannte Signalwege identifiziert, die an den hepatotoxischen Effekten von PFOA beteiligt sein könnten. Darunter sind der bereits aus der Literatur bekannte nukleäre Rezeptor PPARa sowie die Transkriptionsfaktoren konstitutiver Androstanrezeptor (CAR), Pregnan-X-Rezeptor (PXR) und Estrogenrezeptor alpha ERa. Neben den bekannten Signalwegen wurde ein Einfluss von PFOA auf die Protoonkogene JUN sowie FOS mittels DNA-Mikroarray nachgewiesen. Insbesondere die mRNA-Expression von FOS wurde durch die nicht, schwach und stark zytotoxischen PFOA-Konzentrationen um den Faktor 2,4 bis 7,7 induziert. Allein der Transkriptionsfaktor Hepatozyten-nukleärer Faktor 4 alpha (HNF4a) war in den Untersuchungen sowohl zum Transkriptom als auch zum Proteom ein zentrales Molekül der Netzwerke. Weiterführende molekularbiologische Untersuchungen haben gezeigt, dass PFOA die Aktivität von HNF4a inhibiert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in dieser Arbeit gewählten Screening-Ansätze auf molekularer Ebene verschiedene bisher unbekannte Wirkmechanismen von PFOA in humanen Hepatozyten aufgezeigt haben. Die Ergebnisse dieser Arbeit leisten damit einen Beitrag zur aktuellen Risikobewertung von PFOA.