Wegweisende Einblicke in die Funktionsweise der Leber

Ein Team am Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund (IfADo) hat in einer aktuellen Untersuchung zeigen können, dass der Transport der in der Leber gebildeten, giftigen Galle grundlegend anders erfolgt, als es die Lehrmeinung bisher vertritt: Laut der Studie fließt die Galle nicht in den Gallenkanälchen der Leber. Vielmehr steht die Flüssigkeit in diesen Kanälchen und die Gallenbestandteile breiten sich dort per Diffusion aus.

Ein internationales Forschungsteam um den IfADo-Experten Dr. Nachiket Vartak liefert neue Daten, die die bisherigen wissenschaftlichen Annahmen zu den Transportgrundlagen der Galle verändern könnten. Mithilfe neuer bildgebender und signalverarbeitender Techniken konnten die Wissenschaftler im Tierversuch zeigen, dass Moleküle der Galle wie auszuscheidende Fremdstoffe oder Gallensalze von den Kanälchen zu den größeren „Abflussröhren“ diffundieren – wie ein Tropfen Tinte im Wasserglas. Erst in diesen größeren Gängen wird Wasser zugeleitet und ab hier entsteht ein Fluss.

Eine überraschende Erkenntnis: Denn seit Ende der 1950er Jahre steht in allen medizinischen Lehrbüchern, dass die Galle schon in den Kanälchen fließt. Demnach würden die Gallensalze osmotisch Wasser von den Leberzellen in die Gallenkanälchen ziehen, die nur in Richtung der Gallenröhren offen sind. So entstehe ein Fluss.

Einblicke in kleinste biologische Strukturen

Direkt gemessen wurde dieser Fluss jedoch noch nie. Das liegt am winzigen Durchmesser der Gallenkanälchen, der hundertmal kleiner ist als ein menschliches Haar. Mit herkömmlichen Methoden können die Abläufe in den Kanälchen nicht untersucht werden kann. Der IfADo-Gruppe ist es nun mithilfe von komplexen Mikroskopiemethoden und mathematischen Berechnungen gelungen, Fluoreszenzsignale für sehr kleine Geweberegionen in raschen Bilderserien zu erfassen und zu analysieren. So konnten die Forschenden genau bestimmen, wie sich Moleküle in den Gallenkanälchen bewegen. Es zeigte sich, dass es dort überhaupt keinen messbaren Fluss gibt – ein Widerspruch zur bislang gängigen Annahme.

Das Ergebnis haben sie daher mit einer unabhängigen zweiten Methode bestätigt: Mithilfe der Intravitalmikroskopie konnten sie in die intakte Leber hinein filmen und ebenfalls beobachten, wie eine diagnostische Substanz per Diffusion durch die Gallenkanälchen der Leber transportiert wird. Diese Substanz wird erst dann in bestimmten Geweberegionen sichtbar, wenn sie lokal mit energiereichem Licht angestrahlt wird.

„Man kann sich die Gallenkanälchen wie einen Teich vorstellen, der mit einem Fluss verbunden ist. Das Wasser im Teich steht, während es im Fluss fließt. Kippt man Tinte in den Teich, gelangt diese letztlich in den Fluss. Aber sie fließt nicht dorthin, sondern diffundiert“, erklärt Nachiket Vartak, Leiter der IfADo-Forschungsgruppe „Funktionelles Imaging“.

Kontroverse über beste Behandlungsstrategie

Der scheinbar feine Unterschied zwischen Fluss oder Diffusion ist relevant, wenn es darum geht, die beste Therapiestrategie für Personen mit Lebererkrankungen wie der Fettleberentzündung zu wählen. Bisher geht man davon aus, dass es einen Fluss in den Gallenkanälen geben muss, der bei krankheitsbedingten Verengungen der Kanäle gestoppt wird. Dadurch baue sich ein Druck auf, der das Lebergewebe schädigen würde. Theoretisch sollten daher Medikamente, die den vermuteten Fluss senken, auch den vermeintlich schädigenden Druck reduzieren. Auf Basis der aktuellen IfADo-Erkenntnisse muss dieses Konzept jedoch hinterfragt werden. Denn es ziele nicht auf die tatsächliche Ursache einer Fettleberentzündung ab, so Vartak: „Wichtiger wäre es dagegen, sich auf die molekularen Mechanismen zu konzentrieren, die dazu führen, dass Gallenwege undicht werden und so Krankheiten entstehen.“

„Unsere neuen Erkenntnisse erfordern eine wissenschaftliche Debatte in der Leberforschung, die zu einer Anpassung der Lehrmeinung an die neue Beobachtung führen wird. Es bleibt zu hoffen, dass so langfristig Fortschritte bei der Therapie von Lebererkrankungen erzielt werden“, sagt IfADo-Direktor Prof. Jan Hengstler.