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5  Zusammenfassung

Die intestinale Mukosa bildet eine biologisch wichtige Barriere zwischen dem Organismus und den schädigenden Faktoren im intestinalen Lumen. Der menschliche Organismus ist über eine Grenzfläche von 200-400m2 ständig seiner Umwelt exponiert. Die intestinale Mukosabarriere muss dabei einen wirksamen Schutz gegenüber den luminalen Noxen und Fremdstoffen bieten, jedoch tolerant gegenüber den 1014 Bakterien des Darmes und den Antigenen der Nahrung sein. Diese komplexe Aufgabe wird durch eine hochdifferenzierte intestinale Mukosa bewältigt, die eine strukturelle sowie funktionelle intestinale Barriere bildet. Diese setzt sich aus einem muzinösen Schleimfilm, der darunter liegenden Epithelzellschicht und der Lamina propria zusammen.

Im Rahmen verschiedener Erkrankungen, z.B. chronisch entzündlichen Darmerkrankungen, infektiöser Enteritis, Strahlenenteritis, Sprue sowie ischämischen Enteropathien werden Störungen der intestinalen Barrierefunktion mit einer konsekutiven Aktivierung des mukosalen Immunsystems beobachtet. Die Wiederherstellung der Integrität der intestinalen Mukosabarriere und Kontrolle der fehlgesteuerten mukosalen Entzündungsreaktion ist somit wesentlich für die Aufrechterhaltung der Homöostase des Organismus. Experimentelle Untersuchungen in den letzten Jahren haben gezeigt, dass die intestinale Barriere durch eine Vielzahl von exogenen und endogenen Faktoren gesteuert wird. Diese Untersuchungen zeigen, dass die Bewahrung der Integrität und Wiederherstellung der intestinalen mukosalen Barriere komplexen multifaktoriellen Steuerungsmechanismen unterliegt.

Das Ziel der vorliegenden Arbeiten war, ausgewählte Aspekte der Regulations- und Reparaturmechanismen der intestinalen mukosalen Barriere weitergehend zu charakterisieren. Schwerpunkte der Untersuchungen waren:

Die Untersuchungen wurden

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen wurden als humanes Erkrankungsmodell ausgewählt, da eine Schädigung der Mukosabarriere mit nachfolgender intestinaler Entzündung ein charakteristisches Merkmal von Morbus Crohn und Colitis ulcerosa sind und somit als Mustererkrankungen für Untersuchungen von intestinalen Barrierestörungen und mukosaler Entzündung angesehen werden können.

Unsere Untersuchungen zeigen, dass das natürlicherweise vorkommende Phospholipid Lysophosphatidsäure (LPA) eine signifikante dosisabhängige Stimulation der intestinalen epithelialen Zellmigration (Restitution) sowie eine signifikante dosisabhängige Hemmung der intestinalen epithelialen Zellproliferation in-vitro bewirkt. Die Modulation der epithelialen Proliferation und Migration erfolgt durch einen TGF-β-unabhängigen Mechanismus und wird über einen G-Protein-abhängigen Rezeptor vermittelt, wie wir im Rahmen umfangreicher Untersuchungen zur Signaltransduktion unter Verwendung spezifischer Modulatoren der Signaltransduktion wie Bradykinin, Phorbolester, Pertussistoxin, Suramin und neutralisierender TGF-β-Antikörper belegen konnten.

Unter Verwendung des gut etablierten und weit verbreiteten experimentellen Kolitismodells der TNBS-Kolitis konnten wir belegen, dass LPA auch in-vivo einen wundheilungsfördernden Effekt besitzt. Die topische Applikation von LPA in diesem experimentellen Kolitismodell bewirkte einen geringeren Gewichtsverlust sowie ein geringeres Ausmaß an intestinaler Entzündung und Nekrose in-vivo. Die histologische Evaluierung und quantitative Auswertung unter Verwendung eines standardisierten histologischen Scores belegt, dass LPA eine raschere Wundheilung sowie eine geringere intestinale Entzündung in-vivo bewirkt. Diese Untersuchungen legen somit nahe, dass LPA die intestinale epitheliale Wundheilung durch eine Modulation der intestinalen epithelialen Migration und [Seite 31↓]Proliferation durch TGF-β-unabhängige Mechanismen stimuliert. Die exogene Gabe von LPA könnte somit eine alternative Möglichkeit darstellen, epitheliale Wundheilungsvorgänge in-vivo zu modulieren.

Neben einem topischen Einfluss von Phospholipiden auf die intestinale Wundheilung, konnten wir auch zeigen, dass eine systemische Applikation von Lisofylline, einem funktionellen Inhibitor der Phosphatidsäure, die intestinale Entzündung in einem experimentellen TNBS-Kolitismodell signifikant verbessert. Diese Untersuchungen belegen somit nicht nur, dass Bestandteile des muzinösen Schleimfilmes mit der mukosalen Epithelzellschicht interagieren und nach einer Verletzung die epitheliale Restitution fördern, sondern bieten möglicherweise auch therapeutische Optionen in der Behandlung von intestinalen Entzündungen.

In weiteren in-vitro Untersuchungen konnten wir zeigen, dass neben der oben beschriebenen Modulation der intestinalen epithelialen Wundheilung durch Phospholipide auch eine Stimulation der intestinalen epithelialen Restitution in-vitro durch periphere mononukleäre Blutzellen bewirkt werden kann. Diese Zellen wurden aus Vollblut von gesunden Probanden isoliert und in eine Zweikammer in-vitro-Kokultur eingebracht, so dass die beiden Zellpopulationen keinen direkten Zellkontakt erlangen konnten. Eine Kokultivierung von peripheren mononukleären Blutzellen und intestinalen Epithelzellen bewirkte eine signifikante Zunahme der epithelialen Restitution in-vitro. Ergänzende Untersuchungen zeigten, dass PBMNC über einen IL-2- und IFN-γ-abhängigen Mechanismus die intestinale epitheliale Restitution modulieren, während TGF-β und TNF-α für die durch PBMNC vermittelte Stimulation der Restitution keine wesentliche Rolle besitzen.

Weitere Untersuchungen beschäftigten sich mit der funktionellen Charakterisierung von Lamina propria T-Zellen (LPT) und peripheren Blut T-Zellen (PBT). Wir konnten zeigen, dass der Zellzyklus von LPT distinkt von PBT reguliert wird. Hierbei spielt der Zellzyklusinhibitor p53 eine zentrale Rolle in der Zellzyklusregulation von LPT und die Blockierung seiner Proteinexpression beschleunigt die Expansionsgeschwindigkeit von LPT auf das Niveau von PBT.

Um Autoimmunität zu verhindern, muss es nach einer Eliminierung des Antigens wieder zu einer Depletion des Pools an Effektor-T-Zellen durch die Aktivierung der Apoptose kommen. Bei LPT von Morbus Crohn Patienten ist die Apoptoserate vermindert, wodurch es zu einer vermehrten Akkumulation von T-Zellen in der [Seite 32↓]Lamina propria kommt und eine Schädigung der intestinalen Mukosa durch eine unkontrollierte Entzündung resultiert. Wir konnten zeigen, dass beim Antigen-induzierten Zelltod von LPT der intrinsische Apoptoseweg aktiviert wird und Caspase-8 hierbei eine zentrale Rolle spielt. Physiologischerweise sind Zellzyklus und Apoptose eng miteinander verbunden. In weiteren Versuchen konnten wir jedoch zeigen, dass dies nicht bei LPT der Fall ist und somit die von PBT distinkte Regulation von Zellzyklus und Apoptose mukosaler T-Zellen weiter unterstreichen.

Zusammengefasst konnten wir durch ausgewählte Untersuchungen zeigen, dass die intestinale Barriere und ihre funktionelle Beeinflussung eine wesentliche Rolle in der Pathogenese und Therapie intestinaler Entzündungen besitzt. Eine Beeinflussung intestinaler Reparaturprozesse und Modulation abnormer T-Zellen könnte neue Möglichkeiten in der Therapie intestinaler Entzündungen, wie z.B. chronisch entzündlichen Darmerkrankungen bewirken.


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18.04.2005