Aktivierung des Wnt-Signalwegs und der DNA-Reparatur durch Antigene der Schistosoma mansoni-Ova

Abstract

Die Schistosomiasis mansoni ist eine parasitäre Erkrankung, die trotz der sehr hohen Prävalenz in einigen Weltregionen noch vergleichsweise wenig Beachtung in der Forschung gefunden hat (neglected disease). Die Schistosomiasis mansoni betrifft neben der Leber vor allem das Kolon und kann chronifizieren. Länger anhaltende Infektionen lösen im Kolon chronische, TH2-gewichtete Entzündungsreaktionen aus, die der Inflammation bei einer Colitis ulcerosa ähnelt. Diese pathophysiologische Ähnlichkeit war Grundlage der Fragestellung der vorliegenden Arbeit. Es wurde untersucht, inwiefern eine Schistosomiasis mansoni an der kolorektalen Karzinogenese beteiligt sein kann. In den meisten Forschungsarbeiten zur Schistosomiasis werden die Schistosomeneier als zentrales und die Pathologie auslösendes Agens betrachtet. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit der Fokus auf die Wirkung der Ova der S. mansoni beziehungsweise derer Antigene gelegt. Hierzu wurden verschiedene methodische Ansätze kombiniert. Zum einen wurden syrische Goldhamster in zwei Infektionsgruppen eingeteilt, von denen eine Infektionsgruppe „normal“ mit S. mansoni infiziert wurde (bs-infiziert). Die zweite Versuchsgruppe wurde ebenfalls mit S. mansoni infiziert, allerdings nur mit einem Geschlecht der Würmer, weswegen keine geschlechtliche Vermehrung und keine Ova- Produktion möglich war (ms-infiziert). In diesem in vivo-Modell unterschieden sich die Versuchsgruppen somit durch das Vorhandensein oder das Fehlen der Parasiteneier. Untersucht wurde das Kolongewebe der Tiere. Neben diesem Tiermodell bildeten Zellkulturversuche an der SW620-Kolonzelllinie die zweite Basis der Forschungsarbeit. In diesem in vitro-Modell wurden die Zellen mit Antigenen der S. mansoni-Ova stimuliert. Zur Stimulation wurde zum einen SEA verwendet, wobei es sich um ein Gemisch aller in S. mansoni-Ova enthaltenen Proteine handelt. Zum anderen wurden die Zellen mit einer in HEK-Zellen rekombinant hergestellten Version des Proteins IPSE stimuliert. IPSE ist ein sekretorisches Protein der S. mansoni-Ova, für das bereits einige Auswirkungen auf das Immunsystem der Wirtstiere bekannt sind. Die Zellkulturstimulationen mit den Antigenen der S. mansoni-Ova wurden in zwei eigenständigen Experimenten mit je einem Enzyminhibitor kombiniert: In einem Experiment wurde die Kinase JNK inhibiert. Diese spielt eine wichtige Rolle in der Aktivierung des Proteins c-Jun, welches Teil des AP1-Transkriptionsfaktors und ein Protoonkogen ist. In einem weiteren Zellkulturexperiment wurde der kanonische Wnt- Signalweg inhibiert. Die aus der Zellkultur und dem Tierversuch gewonnenen Probenmaterialien wurden proteinbiochemisch durch Western Blots, mittels Immunhistochemie und Phosphokinase Proteome ProfilerTM Array ausgewertet. Die untersuchten Proteine lassen sich drei Kategorien zuordnen: Erstens wurden Proteine untersucht, die für eine Aktivierung des kanonischen Wnt-Signalwegs sprechen. Zu nennen sind b-Catenin und die Kinase p-GSK-3b. Zweitens wurden ausgewählte Protoonkogene untersucht, die zumindest anteilig als Downstream-Faktoren des kanonischen Wnt-Signalwegs gelten. Zu nennen sind Cyclin D1 und c-Jun mit seiner aktivierten Variante p-c-Jun. Drittens wurden Proteine untersucht, die für eine verstärkte DNA-Schädigung sprechen. Ausgewertet wurden die Proteine PARP-1 und g-H2a.X. Für den kanonischen Wnt-Signalweg waren im in vivo- wie auch im in vitro-Modell in den jeweiligen Versuchsgruppen im Gegensatz zur Kontrollgruppe Belege für eine Aktivierung zu finden. Im Kolon der bs-infizierten Hamster zeigte sich dies besonders durch die immunhistochemische Anfärbung von b-Catenin, dem Zielprotein des kanonischen Wnt-Signalwegs. In der Zellkultur zeigte sich die Aktivierung des kanonischen Wnt-Signalwegs insbesondere durch eine Erhöhung der p-GSK-3b durch SEA-Stimulation. Cyclin D1 konnte erhöht in den SEA-stimulierten Zellen nachgewiesen werden, c-Jun und dessen aktivierte Form p-c-Jun wurden durch HEK-IPSE-Stimulation in den Zellen erhöht. Die Cyclin D1-Erhöhung erschien durch Inhibition des kanonischen Wnt-Signalwegs vermindert. Die Erhöhung der c-Jun-Varianten wurde unter JNK- Inhibition abgeschwächt. Unter den Markern für DNA-Schädigung zeigte sich für PARP-1 eine Induktion sowohl im Kolon der bs-infizierten Hamster als auch in den Zellen nach HEK-IPSE-Stimulation. Zusammenfassend wurde in dieser Dissertationsschrift gezeigt, dass Ova der S. mansoni und ihre Antigene in den Wirtszellen eine Aktivierung des kanonischen Wnt-Signalwegs und der proliferationsfördernden Proteine Cyclin D1 und (p-)c-Jun sowie eine DNA- Schädigung induzieren können. Die Erhöhung des Cyclin D1 wurde anteilig durch den kanonischen Wnt-Signalweg vermittelt. Die Erhöhung von (p-)c-Jun durch IPSE-Kontakt benötigt die Aktivität der JNK. Diese Dissertationsschrift erbringt Hinweise darauf, dass Ova der S. mansoni einen Risikofaktor der Entstehung des CRC darstellen könnten.