Intrazelluläre Transportprozesse von Gliadin in Enterozyten und deren Modulation durch Zöliakieserum

Abstract

Der Zöliakie liegt ein Versagen der physiologischen oralen Toleranz gegenüber den Speicherproteinen von Weizen (Gliadin), Roggen, Gerste und Hafer zugrunde. Stillen während des ersten Zufütterns von Gluten in der Säuglingszeit scheint gegenüber der Zöliakie protektiv zu wirken. Dieser Effekt ist möglicherweise ausgelöst durch Gliadin und gliadinspezifische Antikörper (AK), die in der Muttermilch enthalten sind. Die Hypothese dieser Arbeit besagt, dass polyvalente Gliadin-AK-Komplexe bis in späte Endosomen (LE) von Enterozyten transportiert werden. LE sind HLA-DR positiv, d.h. dorthin endozytierte Nahrungsmittelantigene können z.B. zur Toleranzinduktion an der basolateralen Membran an supprimierende T-Lymphozyten präsentiert werden. Das toxische Gliadinpeptid 31-49 erreicht LE von Enterozyten nicht. Dünndarmbiopsien von Zöliakie- und Kontrollpatienten wurden mit Gliadin und mit Serum von Zöliakiepatienten als AK-Quelle für 1 h bei 37°C inkubiert. Eine Immunogoldfärbung wurde an ultradünnen Gefrierschnitten durchgeführt. Außerdem wurden intestinale Caco-2-Zellen mit lissamin-rhodamin- markierten Gliadinpeptiden und Serum von Zöliakie- und Kontrollpatienten inkubiert und immunfluoreszenmikroskopisch untersucht. Mit Hilfe von AK gegen Gliadin und späte Endosomen (Cathepsin D) wurde jeweils deren Co-Lokalisierung in Enterozyten bestimmt. Der für eine orale Toleranzinduktion bedeutende Anteil von Gliadin in späten Endosomen in Biopsien ließ sich durch eine Inkubation mit Zöliakieseren in Zöliakiebiopsien um Faktor Vier steigern. Durch Inkubation der Caco-2-Zellen mit Zöliakieserum gelangte das Peptid 31-43 verstärkt in späte Endosomen. Der Kolokalisationsfaktor ließ sich mit Zöliakieseren auf 0,8 steigern, während Kontrollseren und Zellkulturmedium Faktoren von unter 0,5 erzielten. Die Inkubation mit Zöliakie-Seren fördert ex vivo und in vitro die Aufnahme des toxischen Gliadinpeptids in späte Endosomen von Enterozyten. Dieser Prozess ist für die Antigenpräsentierung eines toxischen Antigens erforderlich und möglicherweise für die Toleranzentwicklung gegenüber Gliadin in genetisch disponierten Säuglingen verantwortlich. Der protektive Effekt des Stillens gegenüber der Zöliakie könnte über Gliadin-Antikörper der Muttermilch vermittelt werden.

Celiac disease (CD) is caused by loss of tolerance towards gluten and related cereal products. The delivery of gliadin peptides (GP) to HLA-DR positive late endosomes (LE) of enterocytes is required for antigen presentation and tolerance generation. We hypothesized that anti-gliadin antibodies in CD serum modify gliadin transport into LE within enterocytes. CD and control duodenal biopsies were incubated with digests of gluten as well as with serum of CD patients. Lissamin- labeled GP AA31-43 and AA56-68 were endocytozed by Caco-2 cells with serum of CD- or control-patients. Co-localization of gliadin with the LE marker LAMP-2 and cathepsin D was determined and quantified on immunofluorescence and immunoelectron microscopical level. Up to 13 % of internalized gliadin was located in LE of CD biopsies incubated with CD serum compared to less than 4 % in CD biopsies without CD serum as well as in control biopsies. In Caco-2 cells the co- localization-coefficient of GP AA31-43 and LE was 0.82 with CD serum, 0.42 with control serum and 0.48 with culture medium. Incubation with CD serum can direct GP AA31-43 into LE of enterocytes which is requires for antigen presentation.