The prevalence of adipositas and the related insulin resistance among western societies increased in the last few decades. Closely related to these findings, the NAFLD (non alcoholic fatty liver disease) became one of the most common liver diseases in westernized countries. The NAFLD comprises several stages of this liver disease, ranging from simple fatty liver all the way to cir-rhosis. Owing to a lacking grasp of NAFLD, there is a high demand for experimental models. Especially the molecular mechanisms should be elucidated by using hepatocellular in-vitro NAFLD models. But due to the restricted availability of primary human hepatocytes (PHH) a promising approach might be genetically engineered human hepatocytes: the Upcyte®-hepatocytes. Upcyte®-hepatocytes were tested in a common in-vitro NAFLD model. Therefore, we used the promising Upcyte®-clone HepaFH3. The mentioned clone, has been compared with PHH and the cell line HepG2 in all tests. The main focus was the examination of the lipid accumulation and the related lipotoxicity, as well as an oversight of the energy- and glucose metabolism and basic hepatic capabilities. Because of their ability to show contact inhibition the highly confluent HepaFH3 seemed to be more similar to PHH compared with their proliferating pendants. HepaFH3 showed a considera-ble capability to store lipids. Lipotoxicity was not detected. Concerning the NADH basal meta-bolic rate, glucose uptake and glycogen storage, HepaFH3 ranged always in the continuum be-tween PHH and HepG2. Regarding the basic hepatic capabilities (e.g. urea-, albumin- and amino transferase synthesis), HepaFH3 underperformed compared to HepG2. The albumin synthesis rate for example was 11x lower than the one of HepG2. Furthermore, HepaFH3 showed a de-creasing rate of synthesis with an increasing amount of passages. A major advantage of Upcyte®-hepatocytes, as it became evident, was the ability to show contact inhibition. This capability is of particular advantage in an energy metabolism model, like the used NAFLD model, due to a reduced basal metabolic rate. However, the minor specific hepatic capabilities of HepaFH3 will restrict their usage apart from energy metabolism models. A further disadvantage might be the not fully elucidated mechanism of the used Upcyte®-factors. The question, whether HepaFH3 might be a more suitable replacement for carcinomatous cell lines, because of their lower oxidative capacities remains object of further investigations.
Mit zunehmendem kalorienreichen und inaktiven Lebensstils, war in den letzten Jahrzenten ein Anstieg der Adipositas-Prävalenz und zugehöriger Insulinresistenz in der Bevölkerung zu beobachten. Hiermit verbunden wurde die NAFLD zu einer der am weitesten verbreiteten Lebererkrankungen der westlichen Welt. Die NAFLD umfasst das Erkrankungsspektrum von der einfachen Fettleber ohne Entzündung (NAFL für „nonalcoholic fatty liver“), hin zur nichtalkoholischen Steatohepatitis (NASH für „nonalcoholic steatohepatits“) mit Entzündungszeichen und klarer Tendenz zur Progression des Krankheitsbildes. Aufgrund des noch unvollständig verstandenen Krankheitsbildes ist der Bedarf an Modellen hoch, die zu Verständnis der Ursachen und der Progression der NAFLD beitragen. Vor allem die molekularen Mechanismen und die Signaltransduktion, die der Fettleber und ihrer Entstehung zugrunde liegen lassen sich am ehesten durch hepatozytäre in-vitro NAFLD Modelle klären. Da primäre humane Hepatozyten (PHH) in ihrer Verfügbarkeit aber stark limitiert sind und bisherigen Alternativen eine geringere Aussa-gekraft aufweisen, ist der Bedarf an einer potenten PHH-Alternative groß. Ein vielversprechender Ansatz ist die Erzeugung genetisch veränderter PHH durch die Upcyte®-Technologie. Die Upcyte®-Hepatozyten wurden dafür auf ihre Einsatzfähigkeit in einem gängigen in-vitro NAFLD-Modell getestet. Der vielversprechende Upcyte®-Klon HepaFH3 wurde bei allen Versuchen stets mit primären humanen Hepatzozyten und HepG2 Zellen verglichen. Der Schwerpunkt wurde auf die Untersuchung der Lipidakkumulation und der damit verbundenen Lipotoxzität gelegt, sowie auf den Überblick über den Energie- und Glucosestoffwechsel, grundlegender hepatischer Funktionen. Hochkonfluente HepaFH3 Kulturen zeigten sich durch Kontaktinhibition den PHH ähnlicher, als ihre proliferierenden Pendants. Es zeigte sich hierbei eine gute Lipidspeicherfähigkeit der HepaFH3. In den Untersuchungen des NADH-Grundumsatzes, der Glucoseaufnahme und der Glycogenspeicherung lagen die HepaFH3 stets im Kontinuum zwischen den HepG2 und den PHH und waren der eingesetzten Zelllinie überlegen. Hinsichtlich der Ausprägung der basalen hepatischen Fähigkeiten wie der Urea-, Albumin,- und Aminotransferasesynthese konnte die Leistung der HepaFH3 nur knapp an die der HepG2 heranreichen. Die Albuminsyntheserate der HepG2 war hier 11x höher als die der HepaFH3-Klone. Außerdem zeigte sich in den Upcyte®-Hepatozyten eine Abnahme dieser Syntheserate mit zunehmender Anzahl der durchgeführten Passagen. Der Vorteil der Upcyte®-Hepatozyten besteht in der Fähigkeit der erhaltenen Kontaktinhibition. Diese Fähigkeit ist vor allem in einem energiestoffwechsellastigen Modell von Vorteil, da sich hierdurch, der Grundumsatz reduzieren lässt, wodurch der Klon den PHH nahe kommt. Aufgrund des eingeschränkten Einsatzgebietes durch die aufgezeigten Defizite, der Upcyte®-Hepatozyten, können diese nicht als vollständiger Ersatz für PHH im NAFLD-Modell angesehen werden. Ob die HepaFH3 mit ihrem niedrigeren Grundumsatz den etablierten Zelllinien im NAFLD-Modell überlegen sind, bleibt Gegenstand zukünftiger Arbeiten.
