Die mukosale Barriere bei Zöliakie

Abstract

In der vorliegenden Habilitation wird die Arbeit mehrerer Publikationen zusammengefasst, in deren Rahmen die transzelluläre (transzytotische Makromolekültransporte) und parazelluläre Epithelbarriere (Regulation der Tight Junctions, TJs) bei Zöliakie untersucht wurde. Dazu wurde mittels verschiedener funktioneller Experimentieransätze sowohl der transzelluläre wie auch der parazelluläre Barrieredefekt in der humanen Zöliakie-Dünndarmmukosa ex vivo quantifiziert. Dazu wurden endoskopisch gewonnene Mukosaproben in ein miniaturisiertes Ussing-Kammersystem eingesetzt und dort unter Verwendung verschiedener Fluoreszenz-markierter Gliadinpeptide und Quantifizierung mittels Reverse Phase-High Pressure Liquid-Chromatographie (RP-HPLC) bzw. mittels konfokaler Mikroskopie untersucht. Dabei zeigte sich eine deutlich erhöhte intestinale Gliadinpeptid-Transzytose in der Mukosa von Zöliakie-Betroffenen. Komplementiert wurden die Arbeit durch Experimente an intestinalen Epithelzellen, die Rab-GTPase-GFP-Fusionsproteine exprimierten und aufzeigten wie die Aufnahme der Gliadinpeptide durch apikale Endosomen als auch die nachfolgende Degradation der Peptide funktioniert. Auch zur Darstellung der parazellulären epithelialen Barriere wurden endoskopisch gewonnene Dünndarmmukosaproben von Zöliakie-Betroffenen in Ussing-Kammern eingespannt, dann jedoch mittels der Ein-Wege-Impedanzanalyse und der Mannitol-Flux-Bestimmung vermessen. Die Messungen zeigten einen parazellulären Barrieredefekt des Dünndarmepithels an. Es ergab sich ferner eine komplexe Ursache dieses Epitheldefekts: Zum einen war die Zahl epithelialer Einzelzellapoptosen signifikant erhöht. Zum anderen war die TJ-Proteinzusammensetzung verändert, i.S. zeigten sich Expressionsminderungen mehrerer abdichtender Claudine und Expressionsanstieg zweier Poren-bildender Claudine (Cldn2 und Cldn15). Ursache dieser komplexen molekularen Veränderung der TJ war ein Polaritätsdefekt. Das Polaritätsprotein Par-3 ist Bestandteil eines Proteinkomplexes, der im Rahmen der Ausbildung der epithelialen Polarität die dafür wichtige Assemblierung der TJ orchestriert. Dieses Protein wies in ex vivo-Studien an Dünndarmschleimhäuten von Zöliakie-Betroffenen eine deutlich veränderte Morphologie auf, die in Zellkulturstudien auch funktionell mit durch Inflammation verursachten TJ-Defekten assoziierbar war. Somit ergab sich das Bild einer durch proinflammatorische Zytokine verursachten Veränderung der epithelialen Polarität, die nachfolgend den Aufbau der TJ so verändert, dass daraus eine erhöhte parazelluläre Permeabilität resultiert.