Epithelialer Transport und immunologische Effekte von Gliadinpeptiden in vitro

Abstract

Zöliakie wird als eine immunvermittelte, systemische Erkrankung definiert, die sich in genetisch prädisponierten Personen nach Verzehr von Gluten und verwandten Prolaminen manifestieren kann. Ein entscheidender Schritt in der Pathogenese der Zöliakie ist die Überwindung der intestinalen epithelialen Barriere durch aus Gluten abgeleitete immunogene und toxische Gliadinpeptide und nachfolgende Interaktionen mit dem Immunsystem. Über den zugrundeliegenden Mechanismus des epithelialen Transports von Gliadinpeptiden ist bisher wenig bekannt. Nach Überwindung der epithelialen Barriere treffen Gliadinpeptide zunächst auf Zellen des Immunsystems, in welchem Zusammenhang dendritische Zellen als antigenpräsentierende Zellen vermutlich eine zentrale Rolle in der Ausbildung der Gliadin-vermittelten Immunantwort spielen. Daneben besitzen aber auch Enterozyten die Fähigkeit zur Präsentation von Antigenen, wobei ihnen eher eine Beteiligung an der Entwicklung der oralen Toleranz zugesprochen wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Translokation der fluoreszenzmarkierten toxischen bzw. immunogenen Gliadinpeptide P31-43 und P56-68 in humanen Enterozyten (Caco-2-Zellen), die auf semipermeablen Filtereinsätzen kultiviert wurden, mittels Fluoreszenzspektroskopie, Durchflusszytometrie, konfokaler Mikroskopie und Massenspektrometrie untersucht. Aufbauend darauf wurde der Einfluss von immunogenen und toxischen Gliadinpeptiden auf die Reifung und Zytokinsekretion von dendritischen Zellen mittels Durchflusszytometrie und ELISA analysiert. Außerdem sollte durch Einsatz eines Proliferationsassays der Frage nachgegangen werden, ob Enterozyten über die Präsentation von Antigenen mittels HLA-DR zur Induktion von Immunzellen befähigt sind.Massenspektrometrisch konnte gezeigt werden, dass neben einer transzellulären Aufnahme der Peptide auch eine zeitabhängige Degradation beider Peptide auf der apikalen Membranseite stattfindet. Lediglich ein geringer Anteil der Peptide konnte intakt die epitheliale Barriere überwinden. Dennoch stimulierte eine anschließende Inkubation mit dem basalen Zellmedium der Caco-2-Zellen, die mit P31-43 inkubiert worden waren, die Reifung dendritischer Zellen. Auf die Sekretion inflammatorischer (IL-8 und TNF-alpha) oder antiinflammatorischer Zytokine (TGF-beta) hatte basales Zellmedium allerdings keinen Einfluss, unabhängig davon, ob eine Inkubation der Enterozyten mit P31-43 oder P56-68 vorgenommen worden war. Dagegen führte die Inkubation mit P31-43 ohne Enterozytenkontakt im Gegensatz zu P56-68 zu einer gesteigerten Sekretion inflammatorischer Zytokine. Neben der Fähigkeit des Antigentransports über intestinale Epithelzellen konnte gezeigt werden, dass Enterozyten durch die Präsentation von Peptiden die Proliferation HLA-DR-spezifischer T-Zellen fördern. Inwieweit Gliadinpeptide einen ähnlichen Effekt ausüben, ist noch nicht abschließend geklärt.Zusammenfassend konnte im Rahmen der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass kurzkettige immunogene und toxische Gliadinpeptide bereits vor dem enterozytären Transport an der apikalen Membran dieser Zellen abgebaut werden. Außerdem wurde beobachtet, dass geringe Mengen dieser Peptide die epitheliale Barriere überwinden und toxische Gliadinpeptide über dendritische Zellen eine inflammatorische Immunantwort vermitteln können.