Expression und Regulation von Typ II transmembranären Serin Proteasen (TTSP) auf humanen intestinalen Epithelzellen

Die Entdeckung und Untersuchung der Typ II transmembranären Serin Proteasen (TTSP) befindet sich noch immer in den Anfängen und obwohl erste Schritte schon gemacht wurden, bleibt noch ein weiter Weg, bis alle Fragen beantwortet sind. Dabei verschafft ihnen gerade die Lokalisation an der Zelloberfläc...

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Main Author: Siebert, Marcus Rudi
Contributors: Böhm, Stephan (Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2009
Innere Medizin
Subjects:
IEC
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Die Entdeckung und Untersuchung der Typ II transmembranären Serin Proteasen (TTSP) befindet sich noch immer in den Anfängen und obwohl erste Schritte schon gemacht wurden, bleibt noch ein weiter Weg, bis alle Fragen beantwortet sind. Dabei verschafft ihnen gerade die Lokalisation an der Zelloberfläche exzellente Voraussetzungen für die Kommunikation zwischen einzelnen Zellen und ihrer extrazellulären Umgebung. TTSP besitzen damit die Möglichkeit, entscheidungsrelevant in die Regulation von Zellantwort und Zellfunktion einzugreifen. Unter diesem Aspekt konnten neue Ergebnisse zu Expression und Regulation von TTSP auf humanen intestinalen Epithelzellen (IEC) in dieser Arbeit präsentiert werden. So wurde die Genexpression von MTSP-1, TMPRSS-2 und TMPRSS-4 sowie PAR-2 in humanen intestinalen Gewebeproben vor allem stark erhöht im Bereich des Caecums nachgewiesen. Hier könnte ein möglicher Zusammenhang mit der hohen Bakteriendichte im Dickdarm bestehen, die zur Induktion der TTSP führt. Vergleichend weisen die Proteasen ein sehr ähnliches Expressionsmuster auf. Insbesondere zeigte sich eine deutliche Koexpression der TTSP mit PAR-2 im GI-Trakt. Dies erscheint interessant, da PAR-2 durch MTSP-1 und TMPRSS-2 aktiviert werden kann und wirft die Frage nach der Existenz einer physiologischen Aktivierungskaskade zur Immunmodulation im humanen Intestinum auf. Weitergehend untersuchten wir die Regulation der TTSP in IEC nach direkter Exposition mit gramnegativen und grampositiven sowie invasiven und nicht-invasiven vitalen Bakterien unterschiedlicher Pathogenität. Am augenfälligsten imponierte hierbei die deutliche Suppression aller TTSP in beiden Zelllinien durch das kommensale Bakterium Enterococcus faecium. Dagegen werden TTSP durch weitere Bakterien differentiell induziert, wobei sich die Genexpression stärker in gering differenzierten HT29-Zellen als in gut differenzierten Caco2-Zellen zeigte. Neben Gramzugehörigkeit und invasivem/nichtinvasivem Verhalten bedingen somit weitere bakterielle Faktoren die Regulation der Genexpression der TTSP in IEC. Darauf basierend wurden IEC mit verschiedenen Bakterienpräparationen unterschiedlicher E. coli-Stämme exponiert. TTSP wurden erneut am deutlichsten in HT29-Zellen induziert, dies unter anderem durch die verschiedenen Präparationen des probiotischen E. coli Nissle 1917. Die Proteasen und PAR-2 werden differentiell durch einzelne Präparationen oder auch alle drei Präparationen induziert. Stärkster proinflammatorischer Stimulus ist dabei die hitzeinaktivierte Fraktion, welche zum Teil auch die deutlichste Induktion der TTSP hervorruft. Somit scheinen vor allem nicht-Protein hitzeresistente Faktoren, vermutlich Kohlenhydratstrukturen wie LPS zu einer starken Induktion von IL-8 und TTSP zu führen. Dagegen zeigt sich der bakterielle Überstand, also die von den Bakterien sezernierten Faktoren, in beiden Zelllinien als schwächerer Stimulus der TTSP-Induktion. Insbesondere induziert der Überstand eine nur sehr geringe proinflammatorische IL-8 Expression. Diesbezüglich zeigten weitere Experimente mit Zytokinen, LPS und Dexamethason, dass TTSP in IEC einer Regulation durch pro- und antiinflammatorische Stimuli unterliegen. So können proinflammatorische Zytokine TTSP und PAR-2 gleichsinnig induzieren. Dabei wirkt Dexamethason (immun-) modulatorisch auf die TTSP- und PAR-2 Expression und führt zur Suppression der durch proinflammatorische Zytokine induzierten TTSP-Expression. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass TTSP in humanen Gewebeproben des GI-Trakts expremiert werden. Sie unterliegen in IEC einer Regulation durch pro- und antiinflammatorische Stimuli und werden durch Bakterien unterschiedlicher Gramzugehörigkeit, Pathogenität und Präparation differentiell induziert. Damit scheinen TTSP im humanen Gastrointestinaltrakt einen wichtigen Beitrag innerhalb der angeborenen Immunmodulation auf mucosaler Ebene zu leisten.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2009.0688