Expression und Modulation Apoptose-induzierender Rezeptoren in intestinalen Epithelzellen

Abstract

Enterocyten werden im Verlauf ihrer zunehmenden Differenzierung entlang der Krypten-Zotten-Achse lumenwärts geschoben und an der Zottenspitze, nach erfolgter Apoptose, in das Darmlumen abgeschilfert. Eine exakte Balance unter den präsenten Entwicklungsstufen der Enterocyten durch eine ausgewogene Proliferation-Differenzierung-Apoptose-Sequenz ist für eine funktionelle Schleimhaut essentiell, da eine ausreichende Enterocytenzahl mit absorbierender Fähigkeit für die Organfunktion unabdingbar ist, der rasche Austausch reifer, aber potentiell defekter, infizierter oder entarteter Zellen allerdings eine Garantie für die Funktionalität des Darms bedeutet. Unter pathologischen Bedingungen einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung (Morbus Crohn / Colitis ulcerosa) ist die Schleimhaut in Form einer Zottenatrophie mit kompensatorischen Kryptenhyperplasien sowie einer Anhäufung apoptotischer Zellen an der Oberfläche verändert. Die Induktion der Apoptose wird unter anderem über Aktivierung spezifischer Rezeptoren aus der TNF-Rezeptor-Familie, den Todesrezeptoren, eingeleitet, zu denen die TNF-Rezeptoren, der FAS-Rezeptor und die TRAIL-Rezeptoren zählen, unter Einfluss ihrer spezifischen Liganden FAS-Ligand und TRAIL.<br /> Konkretes Ziel dieser Arbeit ist einerseits eine morphologische Analyse der physiologischen Expression dieser Rezeptoren einschließlich ihrer spezifischen Liganden im intestinalen Epithel mit Schwerpunkt auf dem Expressionsmuster entlang der Krypten-Zotten-Achse, des Weiteren eine quantitative Analyse des Einflusses der proinflammatorischen Cytokine TNFα und IL-1β auf die Rezeptorexpression. Nach unseren Untersuchungen lässt sich festhalten, dass Enterocyten aller Differenzierungsgrade sowohl p55-TNF- als auch FAS-Rezeptoren exprimieren, FAS-Ligand allerdings analog zu TNFα im intestinalen Gewebe nicht nachgewiesen werden kann, so dass eine autokrine oder parakrine Apoptose-Induktion im intestinalen Gewebe durch diesen spezifischen Agonisten ausgeschlossen werden kann. Diese Rezeptoren sind erst unter inflammatorischen Bedingungen bei Infiltration des Gewebes mit diesen Liganden für die Apoptose-Induktion von Bedeutung. Die schwache Ausstattung der Enterocyten mit p75-TNF-Rezeptoren lässt für diesen Rezeptor-Subtyp die Funktion eines Köder-Rezeptors zu, bei dessen Überexpression die undifferenzierte Schleimhautzelle vor einer vorzeitigen Apoptose geschützt wird. TRAIL wird in differenzierenden und reifen Enterocyten gebildet, so dass die physiologische Regeneration des intestinalen Epithels durch dieses Apoptose-induzierende Cytokin unter Aussparung immaturer Kryptenzellen eingeleitet werden kann. Im TRAIL-Rezeptor-System dominiert der agonistische TRAIL-R2, ohne dass ein mit seinem Liganden vergleichbarer Gradient in der Schleimhaut verzeichnet werden kann – die Apoptoserate ist deshalb abhängig von der mit der Reife der Zellen wachsenden TRAIL-Konzentration. Der weitere agonistische TRAIL-R1 wird in Enterocyten schwach exprimiert, ebenso fällt das Profil für den antagonistischen Köder-Rezeptor TRAIL-R4 aus, TRAIL-R3 dagegen kann überhaupt nicht nachgewiesen werden. Aufgrund der Korrelation zwischen der Schwere der chronisch-entzündlichen Darmerkrankung und dem Expressionsgrad der proinflammatorischen Cytokine TNFα und IL-1β in entzündlich infiltriertem Gewebe wird der Einfluss beider Mediatoren auf die Expression der TRAIL-Rezeptoren analysiert: hier zeigt sich eine Upregulation der Apoptose-induzierenden Todesrezeptoren der TRAIL-Familie durch TNFα und IL-1β mit deutlicher Dominanz von TRAIL-R2, so dass die erhöhte Apoptoserate intestinaler Epithelzellen innerhalb akut-entzündlichen Darmgewebes durch den direkten Cytokineffekt an TRAIL-R2 vermittelt sein könnte. TRAIL-R3 spielt nach diesen Untersuchungen weder für den Zellumsatz unter physiologischen noch im Rahmen eines entzündlichen Prozesses eine Rolle, da dessen Expression selbst nach Cytokin-Provokation nicht zu verzeichnen ist.<br /> Weiterreichende Kenntnisse hinsichtlich der die Rezeptor-Upregulation sowie die Enterocytenapoptose kontrollierenden Molekularmechanismen eröffnen damit zukünftig Möglichkeiten zur Entwicklung neuer Therapieoptionen für chronisch-entzündliche Darmerkrankungen.