Gruppe Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen
Expression und Verteilung der Tight Junction Proteine Occludin und ZO-1 in der akuten und chronischen Dextransulfat-induzierten Colitis der Maus
Einleitung:
Das
Darmepithel gewährleistet unter physiologischen Bedingungen als dynamische Barriere eine regulierte Resorption von Molekülen und
Wasser. Expressionsveränderungen oder eine räumliche Umverteilung von interzellulären Tight Junction (TJ)-Proteinen, die die parazelluläre
Permeabilität regulieren, könnten über eine Permeabilitätserhöhung zu der Pathogenese chronisch entzündlicher Darmerkrankungen
(CED) beitragen. Wir konnten kürzlich in vitro an Epithelzellkulturen zeigen, dass das proinflammatorische Interferon-gamma zu einer Internalisierung der TJ-Proteine
Occludin, Junction Adhesion Molecule-A, Claudin-1 und -4 sowie zu einer reversiblen Permeabilitätserhöhung führt (Brüwer 2003).
Zielsetzung:
In dieser Studie werden die epitheliale Permeabilität sowie die Expression und Verteilung der TJ-Proteine Occludin und Zonula Occludens (ZO)-1
in der akuten und chronischen Dextran-Sodium-Sulfat (DSS)-induzierten Colitis der Maus untersucht, die wie die humane CED mit einer erhöhten epithelialen
Permeabilität einhergeht.
Material und Methoden:
Das Colongewebe von
je n=10 gesunden balb/c Mäusen, balb/c Mäusen mit einer akuten Colitis (DSS 5% w/v im Trinkwasser über 7 Tage) und balb/c Mäusen mit einer
chronischen Colitis (DSS 3% w/v zyklisch über 30 Tage) wurde gewonnen. An Kryoschnitten wird mittels Immunfluoreszenz die Expression und Verteilung der
TJ-Proteine Occludin und ZO-1 untersucht. Die Colitis-Aktivität wird histologisch und klinisch jeweils mit einem Aktivitätsscore erfasst. Die Scores werden
mittels Kruskal-Wallis-Test auf Unterschiede untersucht (P<0.05).
Bisherige Ergebnisse:
Die Gabe von
DSS führte zu einer ausgeprägten klinischen Entzündung (akute Colitis: 10.5 ± 0.68 Punkte, chronische Colitis: 5.2 ± 0.5 Punkte; jeweils
P<0.05 vs. Kontrolle: 0 Punkte) und histologischen Entzündungsaktivität (akute Colitis: 22.3 ± 1.6 Punkte, chronische Colitis: 16.6 ± 0.9 Punkte;
jeweils P<0.05 vs. Kontrolle: 1.8 ± 0.1 Punkte). Die bisher durchgeführte Immunfluoreszenz zeigte bei der akuten Colitis im Vergleich zu gesunden Kontrollen
eine deutlich reduzierte Expression von Occludin und ZO-1 an der apikalen Zellmembran. Occludin wurde stellenweise in Epithelzellen internalisiert. Bei der chronischen
Colitis fanden sich nur geringe morphologische Veränderungen der TJ-Protein-Verteilung.
Schlussfolgerung:
Die Umverteilung und die verminderte Expression von TJ-Proteinen könnten die erhöhte Epithelpermeabilität bei CED bedingen. In einer
ausgeprägten akuten Entzündung, wie z.B. bei einem akuten Schub einer CED, sind die Veränderungen deutlich stärker als in einer chronischen,
mäßigen Entzündung. Die Internalisierung von TJ-Proteinen könnte einerseits der Auflösung von TJ, andererseits aber auch einer schnellen
Reetablierung von TJ über einen Recyclingmechanismus dienen.
Perspektive:
DFG-Antrag erstellt
Western Blots sollen die Frage
klären, ob es neben einer Umverteilung der TJ-Proteine auch zu einer Minderexpression kommt. Ferner soll die Permeabilität der Darmmukosa
elektronenmikroskopisch evaluiert werden. Dazu wird die Mukosa mit Lanthanum inkubiert und die Aufnahme in das Epithel elektronenmikroskopisch quantifiziert. So kann
eine Beziehung zwischen den morphologischen Befunden und der Permeabilität hergestellt werden. Mittelfristig
sollen sich folgende Untersuchungen anschließen:
Zur Klärung eines möglichen
Endozytoseweges der TJ Proteine sollen Doppelmarkierungen für TJ-Proteine und Endozytosemarker erfolgen (entsprechende Antikörper bereits vorhanden). Die
Untersuchung der Darmpräparate auf apoptotische Zellen (TUNEL-Reaktion) sowie die medikamentöse in vivo Apoptose-Inhibition bei Mäusen mit einer
DSS-Colitis soll die Rolle der Apoptose für die beobachteten Veränderungen klären.
Beteiligte Wissenschaftler:
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