Der humane Darm steht dem Darmlumen mit nur einer einlagigen Epithelschicht als selektive Barriere gegenüber. Dieses Epithel muss einerseits die Passage potentiell toxischer/pathogener Substanzen in den Wirt verhindern, andererseits aber die digestiv-resorptive Nahrungsassimilation erlauben. Epithelschädigungen können zu einem unphysiologischen Antigeneinstrom in die Darmwand führen. Zur direkten Erkennung und Abwehr von Pathogenen bedient sich der Organismus spezifischer Rezeptoren (PRRs), welche molekulare Muster verschiedener Pathogene (PAMPs) erkennen. Die NOD-Proteinfamilie stellt intrazelluläre Sensoren bakterieller PAMPs dar, deren Vertreter NOD2/CARD15 als Suszeptibilitätsgen für Morbus Crohn (MC), einer chronisch entzündlichen Darmerkrankung, identifiziert wurde. Der direkt NOD2/CARD15-vermittelte Signalpfad endet in der Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-kB, welcher die Expression proinflammatorischer Zytokine induzieren kann. Die Ätiopathogenese des MC ist bis heute nicht vollständig geklärt. Neben genetischen und ökologischen Faktoren scheint vor allem die luminale Flora zur Entstehung der chronischen Darmentzündung beizutragen. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Bedeutung von NOD2/CARD15 für die bakterielle Translokation in das intestinale Gewebe bei MC zu untersuchen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Translokation luminaler Bakterien(produkte) in das (sub)epitheliale Gewebe eine Vielzahl von Signalwegen induziert, welche die Darmentzündung fördern und aufrechterhalten können. Der NOD2/CARD15-Genotyp der Patienten scheint dabei vor allem für die NF-kB-vermittelten Immunreaktionen eine wichtige Rolle zu spielen. Orale Toleranz verhindert eine Immunantwort gegen Nahrungsmittelantigene und die kommensale Darmflora. Bei MC-Patienten ist diese Toleranz gestört, wodurch es zu einer hyperreaktiven, NF-kB-vermittelten Immunantwort kommt. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss der bakteriellen Translokation auf die Regulation der intrazellulären Sensorproteine NOD2/CARD15 und Nalp3 sowie die intestinale Entzündung bei MC zeigten, dass (i) die bakterielle Zellwandkomponente Muramyldipeptid (MDP) den NOD2/CARD15-Promotor sowie die NOD2/CARD15 Genotyp-spezifische Aktivierung des NF-kB Signalweges in vitro induziert, (ii) es im intestinalen Gewebe von MC-Patienten zu einer NOD2/CARD15 Genotyp-spezifischen Aktivierung von NF-kB kommt und (iii) es in intestinalen Epithelzellen und Makrophagen (IMAC) von MC-Patienten zur Erhöhung von Nalp3-mRNA und -Protein kommt. Nalp3 bildet einen Proteinkomplex, das Nalp3 Inflammasom, welches eine molekulare Plattform für die Aktivierung der proinflammatorischen Caspase-1 darstellt. Die durch Nalp3-Aktivierung induzierte Prozessierung der pro-Caspase-1 sowie Reifung von IL-18 konnte nachgewiesen werden. Die Unterschiede im Nalp3-Gehalt der IMAC konnten im multizellulären Sphäroidmodell bestätigt werden. Es wurde weiterhin gezeigt, dass die übermäßige bakterielle Stimulierung in IMAC bei MC in einer Fehlregulation gewebezerstörender Enzyme resultiert: die Aktivität der NADPH-Oxidase und somit Produktion reaktiver Sauerstoffmetabolite war in IMAC bei MC erhöht und der CTSB- und CTSL-mRNA-Gehalt konnte in vitro durch Stimulierung mit MDP signifikant gesteigert werden. Eine erhöhte Menge CTSB- und CTSL-mRNA und -Protein wurde auch in IMAC und im Gewebe von MC-Patienten detektiert. Durch Hemmung der Enzymaktivitäten von CTSD und CTSB/CTSL konnte im experimentellen DSS-Colitismodell in vivo ein neuer Therapieansatz für CED generiert werden. Durch mikrobielle Stimuli kommt es bei MC zusätzlich zur Veränderung autoprotektiver Schutzmechanismen des Darmepithels. Nachdem gezeigt werden konnte, dass der intestinale Mukus von MC-Patienten eine starke bakterielle Adhärenz aufweist, wurde untersucht, ob diese auch zur Translokation in das intestinale Gewebe führen kann. Die Akkumulation von Endotoxin im intestinalen Gewebe von MC-Patienten wies ebenfalls NOD2/CARD15-Genotyp-spezifische Unterschiede auf. Als mögliche Translokationsroute wurden die Zell-Zell-Kontakte aufgedeckt.
Zusammenfassend zeigen die Daten der vorliegenden Arbeit, dass bei Morbus Crohn eine Translokation luminaler Bakterien(produkte) durch Überwindung der epithelialen Zell-Zell-Kontakte stattfindet. Intrazelluläre bakterielle Stimulierung induziert ein Netzwerk multipler Signalmoleküle und proinflammatorischer Entzündungsreaktionen, deren zentraler Mediator NF-kB zu sein scheint.
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