Osmotische Regulation der MG–132-induzierten MAP-kinasen Phosphatase MKP–1 Expression in H4IIE Rattenhepatomzellen

Inhibitoren des Proteasoms wie z.B. MG–132 werden als therapeutische Tools diskutiert. Abhängig von der Dosierung und dem Zelltyp wirken sie zytoprotektiv oder führen in die Apoptose. Ein wesentlicher Faktor, der die zelluläre Suszeptibilität gegen Stressoren beeinflusst, ist die zelluläre Hydratation. Die induzierbare MAP-kinasen-Phosphatase MKP–1 terminiert MAP-kinasen-Signale und kann dadurch antiapoptotisch wirken. Diese Arbeit untersucht die Hydratationsabhängigkeit der MG–132-induzierten MKP–1 Expression in H4IIE Zellen. Hyperosmolarität (405 mosmol/l) sensibilisiert H4IIE Zellen gegen eine MKP–1- Induktion durch MG–132 (25µM). Dies ist begleitet von einer verstärkten Expression von cFos, cJun und einer cJun Ser(73) Phosphorylierung sowie einer gesteigerten AP–1 DNA-Bindungsaktivität, die für eine MKP–1-Induktion erforderlich ist. Die hyperosmotisch verstärkte MKP–1-Expression durch MG–132 ist sensitiv gegen Inhibitoren der p38 MAP-kinase und der JNKs und ist begleitet von einem Abfall der p38 Aktivität. Hyperosmolarität steigert insgesamt die Ubiquitinierung zellulärer Proteine durch MG–132. Die MG–132-induzierte Ubiquitinierung der MKP–1 war jedoch unter normoosmotischen (305 mosmol/l) Bedingungen verstärkt und korrespondiert mit einem beschleunigten Abbau des Proteins. Hyperosmolarität ermöglicht auch eine durch MG–132 induzierte Spaltung der Poly-(ADP-ribose)-Polymerase, die durch Inhibition der p38 hemmbar war. Inhibition der MKP–1 durch Vanadat war mit einer Perpetuierung der p38 Aktivität sowie einer verstärkten PARP-Spaltung und Caspase 3-Aktivierung durch MG–132 plus Hyperosmolarität verbunden. Die Befunde legen nahe, dass zelluläre Dehydratation, wie sie z.B. bei Katabolie und insulinresistenten Zuständen auftritt, eine p38-vermittelte Apoptose durch Proteasomeninhibitoren ermöglicht. Die MKP–1-Induktion durch Hyperosmolarität plus MG–132 verhindert über eine feed-back-Inhibition der p38 möglicherweise die Entzügelung des apoptotischen Prozesses.