Einfluss von Galektin-1, -2 und -4 auf die Wundheilung von Darmepithelzellen

Abstract

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CED) werden durch die verschiedenen Grade der Oberflächenschädigung der Schleimhaut und der daraus folgenden Beeinträchtigung der epithelialen Barrierefunktion charakterisiert. Ein Wiederverschließen der epithelialen Barriere wird durch intestinale Zellmigration und Zellproliferation gewährleistet. Galektine werden immer häufiger als Regulatoren der Inflammation, bzw. Entzündungsreaktion beschrieben. Ziel dieser Arbeit ist es daher, den Einfluss von Galektin (Gal)-2 und Gal-4 auf die epitheliale Zellfunktion und die Wundheilung zu untersuchen. Die Bindung von Gal-1 und -2 wurde mit Hilfe der Durchflußzytometrie bestimmt. Die Bindungsstellen wurden mit der SDS-PAGE Elektrophorese dargestellt. Die Zellmigration von Gal-1, -2 und -4 wurden mit Hilfe von standardisierten Wundheilungsversuchen untersucht. Zellzyklus und Apoptose wurden ebenfalls mit Hilfe der Durchflußzytometrie untersucht. Gal-2 und -4 binden über den E-Cadherin/β-Catenin Komplex an Epithelzellen. Beide Galektine steigern die intestinale Zellrestitution in vitro. Die Steigerung der Epithelzellrestitution durch Gal-2 und -4 ist unabhängig von TGF-β. Im Gegensatz hierzu reduziert Gal-1 die Epithelzellmigration in Abhängigkeit von TGF-β. Durch die Zellzyklusanalyse konnte gezeigt werden, dass Gal-2 und -4 eine gesteigerte Cyclin B1 Expression und demzufolge auch eine Zellzyklusprogression bewirken, während Gal-1 den Zellzyklus hemmt. Gal-1 steigert die Apoptose von Epithelzellen über einen Caspase-unabhängigen Mechanismus. Für Gal-2 und -4 konnte keine Induktion der Apoptose nachgewiesen werden. Gal-2 und -4 binden an intestinale Epithelzellen und fördern ihre Restitution. Diese Arbeit kann erstmals zeigen, dass Galektine eine signifikante Rolle bei den intestinalen Wundheilungsprozessen spielen und demzufolge einen vorteilhaften Effekt auf Krankheiten haben, die durch epitheliale Barrierezerstörung charakterisiert sind, wie es bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen der Fall ist.

Inflammatory bowel diseases (IBD) are characterized by various degrees of mucosal surface damage and subsequent impairment of the intestinal barrier function. Resealing of the epithelial barrier requires intestinal cell migration and proliferation. Galectins are increasingly recognized as novel regulators of inflammation. The aim of this thesis is to explore the effect of galectin-2 (Gal-2) and Gal-4 on epithelial cell function and wound healing. Binding of Gal-2 and Gal-4 was determined by flow cytometric analysis and binding sites by SDS-PAGE electrophoresis. Cell migration by Gal-1, -2 and -4 was determined by a wound healing assay. Cell cycle analysis and detection of apoptosis were determined by flow cytometric analysis. Gal-2 and Gal-4 bind to epithelial cells at the E-cadherin/β-catenin complex. Both galectins significantly enhanced intestinal epithelial cell restitution in vitro. This enhancement of epithelial cell restitution was TGF-β-independent. In contrast, Gal-1 decreased epithelial cell migration TGF-β-dependent manner. By performing cell cycle analysis, it became clear that Gal-2 and Gal-4 increased cyclin B1 expression and consequently cell cycle progression, while Gal-1 inhibited cell cycling. Determining the influence of Gal-2 and Gal-4 on epithelial cell apoptosis we showed no induction of apoptosis, whereas Gal-1 induced apoptosis of epithelial cells significantly and caspase-independently. Gal-2 and Gal-4 bind to intestinal epithelial cells and promote their restitution. Thus, this study provides for the first time evidence, that these galectins play a significant role in intestinal wound-healing processes and might exert beneficial effects in diseases characterized by epithelial barrier disruption like inflammatory bowel diseases.