Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) als experimenteller Therapieansatz zur Stabilisierung der Darmbarriere bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen

Einleitung:

Die Störung der intestinalen Barrierefunktion leistet einen wichtigen Beitrag zur Pathogenese chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen (CED). Vorarbeiten zeigen, dass der neurotrophe Faktor Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), der von enterischen Gliazellen und von glatter Muskulatur der Darmwand sezerniert wird, einen direkten Einfluss auf die Differenzierung der intestinalen Epithelbarriere und der mukosalen Wundheilung aufweist. Ebenso spielt die Veränderung der desmosomalen Integrität durch den Verlust von Desmoglein2 (Dsg2) eine wichtige Rolle bei Barrierestörungen in CED Patienten. Hier wurde die Hypothese untersucht, ob GDNF in diesem Zusammenhang eine Rolle spielen könnte.

Methodik:

Histologische und biochemische Analysen aus Vollwandresektaten von Patienten mit M. Crohn (MC) und Colitis ulcerosa (CU), in vitro Untersuchungen an Caco2 Zellen und Enteroiden, Untersuchungen im Mausmodell der akuten DSS-induzierten Colitis.

Ergebnisse:

In Vollwandresektaten aus Patienten mit MC und CU waren sowohl GDNF als auch das desmosomale Kontaktprotein Dsg2 in entzündeten Arealen reduziert. In vitro Experimente mithilfe von CRISPR/CAS-induziertem knockout von Dsg2 zeigten, dass GDNF spezifisch über Dsg2 die Darmbarriere stabilisiert und entzündungsinduzierte Permeabilitätserhöhungen verhindert. Ebenso war die intraperitoneale Applikation von GDNF im Mausmodell der akuten DSS-induzierten Colitis effektiv, den entzündungsinduzierten Anstieg der intestinalen Permeabilität, den Verlust von Dsg2 im Epithel und die Entzündungsaktivität in der Darmwand zu hemmen. Mechanistisch war in vitro, in vivo und in den Patientenproben zu beobachten, dass der entzündungsinduzierten Erhöhung der epithelialen Permeabilität eine Aktivierung der p38MAPK mit Phosphorylierung von CK8 und 18 an Ser52 und Ser 74 und nachfolgendem Verlust von Dsg2 an den Zellgrenzen zu Grunde lag. In vitro und in vivo wurden all diese Effekte durch die Applikation von GDNF gehemmt.

Schlussfolgerung:

Der Verlust von GDNF spielt in der Pathophysiologie der intestinalen Barrierestörung bei CED eine wichtige Rolle. Die Stabilisierung der Darmbarriere und Reduktion der entzündlichen Aktivität durch GDNF im Modell der akuten DSS-colitis könnte Grundlage für einen neuen Therapieansatz sein.