Induktion von Zelltod und Reduktion von p53-Proteinen in intestinalen Epithelzellen durch E. coli – ein Pathogenesemechanismus der spontan bakteriellen Peritonitis

Hintergrund:

Spontan bakterielle Peritonitis (SBP) ist eine Infektion des Aszites ohne erkennbare Infektionsquelle und eine häufige Komplikationen bei Leberzirrhose mit einer Ein-Jahres-Mortalität von bis zu 93%. Bis auf die Theorie der bakteriellen Translokation aus dem Darmlumen in den Aszites sind die genauen Pathomechanismen der SBP ungeklärt. Neben ihrer tumorsuppressiven Wirkung spielt die p53-Familie auch bei bakteriellen Infektionen eine Rolle. Um zu charakterisieren, wie Bakterien mit Darmepithelzellen interagieren, wurde die Regulation von p53 sowie die Induktion von Zelltod nach bakterieller Stimulation untersucht.

Methoden:

Humane intestinale HCT-116 Zellen wurden mit E. coli (MOI0-MOI5) für 2 – 4 Stunden koinkubiert oder in Transwell-Experimenten durch eine semipermeable Membran getrennt. Proteinspiegel der p53-Familie wurden mittels Western Blot analysiert. Der Zelltod wurde nach Koinkubation mit E. coli, Bakterienüberstand oder Überstand von mit Bakterien vorbehandelten Zellen im FACS untersucht. Zur Identifikation der Zelltodart erfolgte vor Bakterienzugabe eine Behandlung mit verschiedenen Zelltodinhibitoren und Metallchelatoren.

Ergebnisse:

Die Koinkubation von HCT-116wt und E. coli führte zu einer zeit- und dosisabhängigen Abnahme von p53 und p73. Im Transwell-Experiment wurden die Proteinlevel hingegen nicht beeinflusst. Auch hitzeinaktivierte Bakterien zeigten keinen Effekt. Trotz reduziertem p53-Spiegel resultierte eine Behandlung mit E. coli in hohen Zelltod-Raten. Auch die Stimulation durch Überstände von mit E. coli vorbehandelten HCT-116 löste Zelltod aus, allerdings in geringerem Maß. Bakterielle Überstände oder hitzeinaktivierte Bakterien hatten jedoch keinen Einfluss auf den Zelltod. Verschiedene Zelltodinhibitoren führten nicht zu verbesserten Überlebensraten. Durch den Eisenchelator 2,2′-Bipyridyl wurden die Zelltodraten hingegen stark vermindert (59% vs. 84%).

Schlussfolgerung:

Durch direkten Kontakt von Epithelzellen mit lebenden Bakterien werden p53 Familienmitglieder herunterreguliert. Gleichzeitig weisen die Zellen einen erhöhten eisenabhängigen Zelltod auf. Beide Effekte könnten einen bakteriellen Schutzmechanismus vor Immunantworten des Wirts darstellen, durch den sie die intestinale Barriere überwinden und SBP auslösen.