CXCR4-induzierte Signaltransduktionswege beeinflussen Proliferation und Migration von intestinalen Epithelzellen

Einleitung: Der Chemokin-Rezeptor CXCR4 vermittelt in verschiedenen Zell-Linien spezifische Funktionen wie Chemotaxis und Angiogenese. In dieser Studie untersuchten wir die Expression, Signaltransduktion und spezifische Funktionen von CXCR4 in intestinalen Epithelzellen (IEC). Methodik: Die CXCR4-mRNA-Expression (basal und nach Butyrat-Stimulation) wurde mittels RT-PCR in IEC bestimmt. Die CXCL12 (CXCR4-Ligand)-vermittelte Signaltransduktion wurde mittels spezifischer EMSA- und Western Blot-Experimente analysiert. Zusätzlich wurden IL–8-ELISA- sowie Proliferations-, Apoptose- und Migrationsassays durchgeführt. Ergebnisse: CXCR4 war in allen untersuchten IEC-Linien (u.a. HT–29, SW480, HCT116) nachweisbar. Zunehmende Zelldifferenzierung nach Butyrat-Stimulation führte zu einer erhöhten CXCR4-mRNA-Expression. CXCL12-Bindung an CXCR4 aktivierte ERK–1/2- und SAPK/JNK-MAP-Kinasen sowie Akt, wobei spezifische Inhibitoren (PD98059, SP600125, Wortmannin) diese Aktivierung hemmten. Die CXCL12-vermittelte Aktivierung dieser Signaltransduktionswege resultierte in einer gesteigerten Proliferationsrate und beeinflusste die IEC-Migration in in vitro-Assays, hatte aber keine signifikante antiapoptische Wirkung. Obwohl CXCL12 (wie auch LPS) in IEC nur einen geringen Effekt bzgl. NF-kB- und AP–1-Aktivierung hatte, erhöhte es die IL–8-Sekretion. Dabei korrelierte die IL–8-Sekretionsrate nach CXCL12-Stimulation in den untersuchten IEC-Linien mit den Ergebnissen der LPS-induzierten IL–8-Sekretion: In SW480- und HCT116-Zellen kam es nach CXCL12- wie auch nach LPS-Stimulation zu einer gesteigerten IL–8-Proteinexpression, während in HT–29-Zellen keine signifikante Änderung nachzuweisen war. Schlussfolgerung: IEC exprimieren CXCR4, wobei die CXCR4-mRNA-Expression während der Zelldifferenzierung ansteigt. CXCL12-Bindung an CXCR4 aktiviert spezifische Signaltransduktionswege und beeinflusst Proliferation und Migration von IEC, so dass eine Bedeutung dieses Systems bei der Kanzerogenese wie auch der physiologischen Differenzierung von IEC anzunehmen ist. Die CXCL12-induzierte IL–8-Sekretion ist auf LPS-responsive IEC beschränkt, so dass ein Crosstalk zwischen LPS-TLR4- und CXCL12-CXCR4-Signaltransduktion wahrscheinlich ist, was derzeit Gegenstand unserer Forschung ist.

Key words

Chemokin-Rezeptoren - Chemokine - Signaltransduktion - Zellproliferation - intestinale Epithelzellen