Einleitung Das Reizdarmsyndrom ist eine häufige Erkrankung, unter der fast jeder zweite Patient mit gastrointestinaler Symptomatik leidet. Die Patienten leiden unter Stuhlgangsveränderungen (Diarrhö und/oder Obstipation) und abdominellen Beschwerden (diffuse Schmerzen, Meteorismus). Bei Patienten mit Reizdarmsyndrom (RDS) scheint eine verstärkte motorische Darmaktivität und eine viszerale Hypersensitivität eine Rolle in der Pathogenese zu spielen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Erforschung weiterer pathophysiologischer Mechanismen der Diarrhö bzw. Verstopfungsmechanismen beim Reizdarmsyndrom vom Mischtyp (RDS-M).
Methoden Es wurden Sigmabiopsien von Patienten mit Reizdarmsyndrom entnommen und in Ussing-Kammern elektrophysiologisch untersucht, um die Transport- und Barriereeigenschaften des Kolons funktionell zu charakterisieren. Auch war die Erforschung der Aktivität des epithelialen Natriumkanals (EnaC) wichtig, da eine Störung des EnaC als Diarrhö-Mechanismus bei chronisch entzündlichen Erkrankungen beschrieben wurde. Zudem wurde die Permeabilität des Darmgewebes gegenüber kleinen Makromolekülen untersucht. Mittels Western Blotting erfolgte die Expressionsanalyse von Tight Junction-Proteinen sowie die Darstellung der subzellulären Lokalisation dieser Proteine mit Hilfe der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie. Für ein besseres Verständnis der Pathophysiologie wurde zuletzt mit Hilfe von Next Generation Sequencing die Analyse relevanter Genexpressionsmuster und Signalkaskaden durchgeführt.
Ergebnisse Bei RDS-M-Patienten zeigte sich eine Tendenz zur Abnahme des epithe-lialen Widerstands (allerdings nicht statistisch signifikant). Bei Patienten mit RDS-M war die parazelluläre Permeabilität für Fluorescein und FITC-Dextran 4000 im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöht. Dies weist auf strukturelle Veränderungen der parazellulären Durchlässigkeit des Epithels hin, die durch eine veränderte Expression von Tight Junction Proteinen erklärt werden kann. Tatsächlich zeigte die Western-Blot-Analyse eine Abnahme der Proteinexpression von Occludin, während andere Tight Junction-Proteine wie Claudine in ihrem Expressionslevel nicht signifikant verändert waren. Bei reduzierter Occludin-Expression im Western Blot und erhöhtem Flux für 4 kDa-FITC-Dextran und Fluorescein bot sich auch eine andere Erklärung an, nämlich eine veränderte Lokalisation von Tricellulin im Darmepithel, die durch Occludin gesteuert wird. In der Tat zeigte sich dann auch in der Folge, dass in der RDS-M-Gruppe eine geringere Co-Lokalisierung des Tricellulin-Signals mit ZO-1 in der trizellulären Tight Junction im Vergleich zu den Kontrollen vorlag und somit eine Heraussortierung von Tricellulin aus der trizellulären Tight Junction angenommen werden konnte. Schlussfolgerungen Die vorliegende Arbeit zeigt erstmalig, dass eine verminderte Expression von Occludin zu einer Umverteilung von Tricellulin aus der trizellulären Tight Junction heraus führt, die dann in einer erhöhten Makromolekülpermeabilität resultiert. Dies könnte einen wichtigen Pathomechanismus für das Reizdarmsyndrom vom gemischten Typ (RDS-M) darstellen, der zu einem Antigeneinstrom mit Entzündungsreaktionen in der Darmschleimhaut führen kann, die entlang des Leaky Gut-Konzepts pathophysiologisch zur Permission der Erkrankung beiträgt.
Introduction Irritable bowel syndrome is a very common disease, affecting almost every second patient with gastrointestinal symptoms. Patients mainly suffer from bowel changes (diarrhea and/or constipation) and abdominal discomfort (diffuse pain, meteorism). In patients with irritable bowel syndrome (IBS), increased intestinal activity and visceral hypersensitivity appear to play a role in the pathogenesis. The aim of the present work was to explore further pathophysiological mechanisms of diarrhea or constipation in mixed-type irritable bowel syndrome (IBS-M).
Methods To perform the study, sigmoid biopsies were obtained from patients with IBS and were electrophysiologically studied in Ussing chambers to functionally characterize the transport and barrier properties of the colon. Also, exploration of epithelial sodium channel (EnaC) activity was important, as disruption of EnaC has been described as a diarrhea mechanism in chronic inflammatory diseases. In addition, the permeability of intestinal tissue to small macromolecules was investigated. Western blot was used to analyze the expression of tight junction proteins and to visualize the subcellular localization of these proteins by confocal microscopy. Lastly, for a better understanding of the pathophysiology, analysis of relevant gene expression patterns and signaling cascades was performed using next generation sequencing. Results In IBS-M patients, there was a tendency for the epithelial resistance to be decreased, which did not reach statistical significance. Subepithelial resistance was not altered, suggesting the absence of subepithelial changes such as inflammation. In patients with IBS-M, the permeability of fluorescein and FITC-dextran was increased compared with the control group. Such an increased paracellular permeability indicates structural changes in the tight junction and may be explained by altered tight junction protein expression. Indeed, Western blot analysis showed a decrease in protein expression of occludin, whereas other claudins were not significantly altered. With reduced occludin expression in the Western blot and increased flux for 4 kDa FITC-dextran and fluorescein, we also considered an altered localization of tricellulin. In the IBS-M group, there was less co-localization of tricellulin with ZO-1 in the tricellular tight junction compared with controls indicating a redistribution of tricellulin off the tricellular tight junction.
Conclusions The present work shows that decreased expression of occludin in IBS-M leads to a redistribution of tricellulin, which then results in increased macromolecular permeability. This may represent an important pathomechanism for IBS-M that leads to antigen influx with inflammatory responses in the intestinal mucosa, which pathophysiologically contributes to the permission of the disease along the leaky gut concept.
