Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Bakterielle Membranvesikel mediieren die intestinale Homöostase - Untersuchung der Auswirkungen von Akkermansia muciniphila Membranvesikel auf die Mukusbarriere

Kurzfassung

Einleitung: Die Aufrechterhaltung der Symbiose aus Mikrobiom und Darm erfordert ein fein abgestimmtes Gleichgewicht aus Pathogeneliminierung und Toleranz gegenüber kommensaler Bakterien. Akkermansia muciniphila ist einer dieser wichtigen Kommensalen und mit der Verstärkung der Epithel- und Mukusbarriere sowie Immunmodulation assoziiert. Wie der Name verspricht, ist A. muciniphila auf das Mukus-Habitat des Darms spezialisiert. Eine Reduktion von A. muciniphila im Mikrobiom steht in Verbindung mit vielen Krankheiten und einer dysfunktionalen Mukusbarriere. Bakterielle Membranvesikel (BMVs) ermöglichen die Kommunikation zwischen Wirt und Bakterien, indem sie die Mukusbarriere durchqueren. Mittlerweile ist bekannt, dass A. muciniphila viele der unterstützenden Effekte für den Wirt durch seine Outer Membrane Vesicles (OMVs) vermittelt. Sie verringern die Permeabilität der epithelialen Barriere, modulieren das Immunsystem und unterstützen hierdurch die Besiedlung durch Kommensalen. BMVs spielen eine essenzielle Rolle in der Aufrechterhaltung der intestinalen Homöostase. Bislang wurde jedoch nicht untersucht, ob A. muciniphila's OMVs auch dessen Einfluss auf das Mukussystem mediieren. Dieses Wissen könnte wichtige Erkenntnisse für das Potenzial von BMV-basierten Therapien bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) liefern. Diese Krankheiten sind durch eine reduzierte Präsenz von A. muciniphila sowie eine gestörte Mukusbarriere gekennzeichnet.

Methoden: Zur Untersuchung der Effekte von A. muciniphila OMVs auf das Mukussystem, konzentrierten wir uns auf Parameter der Becherzelldifferenzierung und die MUC2 Expression in intestinalen Zelllinien. Die MUC2 Expression lässt nicht nur Aussagen über die Mucinproduktion zu, sondern dient auch als Marker für Becherzellen. So wurde mithilfe der Durchflusszytometrie der Anteil an LS174T-Zellen, die MUC2 exprimieren, bestimmt. Außerdem wurde das intrazelluläre MUC2-Vorkommen quantifiziert. Um weitere mechanistische Einblicke zu erlangen, wurde eine RT-qPCR ergänzt, um die mRNA-Expression von Markern der Becherzelldifferenzierung und verschiedenen Mucinen in HT-29-MTX-Zellen zu ermitteln.

Ergebnisse: Die Durchflusszytometrie ergab, dass LS174T-Zellen im Vergleich zu anderen Darmzelllinien, einschließlich HT-29 und HT-29-MTX, signifikant höhere MUC2-Spiegel aufwiesen. Die Behandlung mit dem γ-Secretase-Inhibitor DAPT induzierte ausschließlich in LS174T-Zellen eine erhöhte MUC2-Expression (p < 0,01). Die Behandlung mit A. muciniphila OMVs zeigte jedoch weder einen signifikanten Einfluss auf die mittlere Fluoreszenzintensität, noch auf den Anteil der MUC2-positiven Zellen. Die RT-qPCR ergab zudem, dass die mRNA-Expression von MUC2, MUC1, MUC5AC, KLF4 und AGR2 durch die OMV-Behandlung unverändert blieb.

Diskussion: Diese Untersuchung vereinfachte die hochkomplexe in vivo Situation in ein experimentelles Modell, in dem nur ein Bruchteil des Mukussystems analysiert wurde. Daher können mit diesem Ansatz nicht alle potenzielle Auswirkungen von A. muciniphila OMVs erfasst werden. Zusätzlich erfordert die experimentelle Verwendung von BMVs weitere Evaluierung und Standardisierung. BMVs bieten dennoch einen interessanten Ansatz zur Wiederherstellung der intestinalen Homöostase und werden damit als neue therapeutische Strategie für CEDs diskutiert. Abschließend wird ein konzeptionelles Modell vorgestellt, das die mögliche Rolle von BMVs in der Pathophysiologie der CEDs veranschaulicht. Hier werden die CEDs als gestörte bidirektionale Kommunikation zwischen Wirt und Mikrobiom illustriert.

Schlagwörter

Akkermansia muciniphila; Outer membrane vesicles; Membranvesikel, Mucin; Mucus; Chronisch entzündliche Darmerkrankungen; Mikrobiom; Wirt; Host-microbe; Pathophysiologie; Morbus Crohn; Colitis ulcerosa; Intestinale Homöostase; Durchflusszytometrie; qPCR; RT-qPCR; MUC2; MUC5AC; MUC1; AGR2; KLF4; HT-29; HT-29-MTX; LS174T

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Publikationsjahr

2025

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