D9-Charakterisierung der vorzeitigen intrazellulären Aktivierung
von Proteasen bei der experimentellen Pankreatitis

Die Selbstverdauung des Pankreas durch seine eigenen, physiologischerweise inaktiven Proteasen wird seit hundert Jahren als entscheidendes Ereignis bei der Entstehung der Pankreatitis vermutet. Wo und durch welche Mechanismen es zur intrapankreatischen Aktivierung von Proteasen kommt ist nicht bekannt. Nachdem wir in Vorarbeiten die Veränderungen der Exozytose, der Endozytose und des intrazellulären Proteintransportes als initiale Ereignisse der Pankreatitis charakterisiert haben, wollen wir jetzt untersuchen ob es sich bei der intrapankreatischen Aktivierung von Proteasen um einen irreversiblen Prozess oder um ein selbstlimitiertes zellbiologisches Phänomen handelt und in welchem intrazellulären Kompartiment diese Aktivierung beginnt. In weiteren Teilprojekten wollen wir klären, welche zell- und molekularbiologischen Mechanismen die intrazelluläre Aktivierung regulieren. Hierbei in Frage kommen Veränderungen des pH in intrazellulären Kompartimenten, die Kolokalisation von Cysteinproteasen mit Serinproteasen, die Phospholipasen A2 und C, Proteinkinasen A und C sowie Veränderungen der Signaltransduktion über Calzium und cyclisches Adenosin Monophosphat. Ziel des Gesamtprojektes ist die Beantwortung der Frage, durch welchen Mechanismus sich die intrapankreatische Aktivierung von Proteasen entweder verhindern, oder, wenn sie bereits in Gang gesetzt ist, wieder unterbrechen läßt. Inzwischen haben wir zwei neue Methoden entwickelt, mit denen die intrazelluläre Proteasenaktivierung nachgewiesen und quantifiziert werden kann. Zum einen läßt sich die Aktivität anhand der Spaltung spezifischer, zellgängiger, fluorogener, Rhodamin-110-substituierter Substrate in lebenden Zellen spektrofluorimetrisch bestimmen, und zum anderen können wir das Produkt dieser Substratspaltung, das Trypsinogen-Aktivierungspeptid (TAP) nach Immunogoldmarkierung mit spezifischen Antikörpern in der Elektronenmikroskopie darstellen.

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. M.M. Lerch, Dr. F.C. Mooren

Veröffentlichungen:

Lerch MM, Halangk W, Krüger B: The role of cysteine proteases in intracellular pancreatic serine protease activation. Adv. Exp. Med. Biol. 477, 2000

Krüger B, Albrecht E, Lerch MM: The role of intracellular calcium signaling in premature protease activation and the onset of pancreatitis. Am. J. Pathol, 2000

Wallrapp C, Hähnel S, Müller-Pillasch F, Burghardt B, Iwamura T, Ruthenbürger M, Lerch MM, Gress TM: A novel transmembrane serine protease (TMPRSS3) is overexpressed in pancreatic cancer. Cancer Res., 2000