Epitheliale Barrieredefekte als Folge Mikrobiota-verursachter Polaritätsveränderungen – ein Mechanismus bei der Entstehung der Zöliakie?

Einleitung/Zielsetzung: Neben Gluten und einer genetischen Prädisposition diktieren weitere externe Faktoren den Auslösezeitpunkt einer Zöliakie. Diese, u.a. die Mikrobiota, sind bislang nicht gut charakterisiert, könnten aber erklären, warum die Krankheit bei einem großen Teil der Patienten erst später im Leben auftritt. Mikrobiota-assoziierte Barrieredefekte können zu diesem Prozess beitragen. Unser Ziel war es daher, das Potenzial von Mikroorganismen zu untersuchen, die Epithelpolarität und die Barrierefunktion des Epithels – im Speziellen auch hinsichtlich der epithelialen Glutenpeptidaufnahme – zu verändern.

Methoden: Die Studie war zweiphasig. In der Screening-Phase wurden die Zelllinien Caco2-Bbe und Caco2-PIP2 verschiedenen Mikroorganismen ausgesetzt. Caco2-PIP2 war stabil mit einer GFP-markierten PIP2-Bindungseinheit transfiziert, die erlaubt die Zellpolarität zu analysieren. Read-outs in der Screeningphase waren transepithelialer Widerstand, Tight Junction-Integrität und Epithelpolarität (IF und konfokales Imaging) und parazelluläre Permeabilität mittels Sandwich-Assay. Hiernach wurden die Mikroorganismen ausgewählt, die wir in der Exp-Phase II einer detaillierten Analyse mittels humaner duodenaler Organoidmonolayer zuführen (von gesunden Personen und Zöliakiepatienten). Read-Outs waren hier: Transepithelialer Widerstand, Tight Junction-Integrität und Epithelpolarität, Gliadin-Translokation.

Ergebnisse: Pseudomonas aeruginosa und Candida albicans wurden in Phase I ausgewählt. Sie verursachten einen TER-Abfall um 90% bzw. 95% des ursprünglichen TERs. Escherichia coli K12 und Saccharomyces cerevisiae wurden als Kontrollen für P. aeruginosa bzw. C. albicans verwendet. In Phase II zeigten beide Kandidaten eine Reduktion des transepithelialen Widerstands, eine Aufhebung der Epithelpolarität und gestörte Tight Junctions sowie eine Steigerung der epithelialen 33mer-Aufnahme bei Zöliakie- und auch Kontroll-2D-Organoiden. Candida zeigte dabei ein epithelinvasives Wachstumsverhalten und interagierte dabei mit Epithel-eigenem Dynamin.

Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mikroorganismen in der Lage sind, einen Barrieredefekt zu verursachen und den 33mer-Transport in Epithelmonolayern zu erhöhen.

präsentiert in der Sitzung: Update Zöliakie

Donnerstag, 03. Oktober 2024, 09:30 – 11:00, MZF 4

Abb. 1

Publication History

Article published online:
26 September 2024