@phdthesis{Gerke2003, author = {Gerke, Tobias Ulrich}, title = {Inhibition des nukle{\"a}ren Transkriptionsfaktors kappa B (NF-Kappa B) durch die kurzkettige Fetts{\"a}ure Butyrat}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-9052}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2003}, abstract = {Hintergrund: Durch anaerobe bakterielle Fermentation resistenter St{\"a}rke entstehen im Dickdarm des Menschen kurzkettige Fetts{\"a}uren (KKFS). Zu diesen z{\"a}hlt auch Butyrat, welches den Kolonepithelien als Hauptenergietr{\"a}ger dient. Mehrere klinische Studien konnten zeigen, daß eine lokale Therapie der Colitis ulcerosa (CU) mit Butyrat zu einer deutlichen Abnahme der Entz{\"u}ndungsaktivit{\"a}t f{\"u}hrt. In nahezu s{\"a}mtlichen entz{\"u}ndlichen Prozessen ist der nukle{\"a}re Faktor kappa B (NF-kappa B) an der transkriptionellen Regulation proinflammatorisch wirkender Genprodukte beteiligt. Durch Mediatoren wie TNF alpha oder IL-1 beta wird eine nukle{\"a}re Translokation von normalerweise im Zytoplasma an inhibitorische I kappa B-Proteine gebundenem NF-kappa B hervorgerufen. Im Rahmen der CU ist NF-kappa B u. a. in Lamina propria-Makrophagen (LPMNC) und intestinalen Epithelzellen (IEC) aktiviert. Zielsetzung: In Zellkulturversuchen mit Adenokarzinomzelllinien (HeLa 229, SW480, SW620) sowie an Biopsien von Patienten mit einer distalen CU sollte aufgezeigt werden, inwieweit Butyrat die Aktivierung von NF-kappa B zu inhibieren vermag und welcher Mechanismus hier m{\"o}glicherweise zugrunde liegt. Ergebnisse: Nach Stimulation von HeLa 229 mit TNF alpha oder IL-1 beta kommt es in ca. 90 \% der Zellen zu einer nukle{\"a}ren Translokation von NF-kappa B, welche mittels einer Immunfluoreszenzmarkierung nachgewiesen wurde. Durch Vorinkubation mit 2 bzw. 4 mM Butyrat {\"u}ber 12, 24, 36 und 48 Stunden ließ sich sowohl eine zeit- als auch dosisabh{\"a}ngige Inhibition dieser Translokation erzielen. Bei Anwendung von 4 mM Butyrat war, verglichen mit unbehandelten Zellen, eine signifikante Reduktion des Anteils von nukle{\"a}rem NF-kappa B bereits nach einer 24st{\"u}ndigen Inkubation (TNF alpha; IL-1 beta: 36 h), bei 2 mM Butyrat erst nach 36 h (TNF alpha; IL-1 beta: 48 h) festzustellen. Im direkten Vergleich von 2 und 4 mM Butyrat zeigte sich nach TNF alpha-Stimulation bereits nach 24 h ein signifikanter Vorteil der h{\"o}heren Dosis, bei Verwendung von IL-1 beta erst nach 36 h. Die qualitativen Ergebnisse von HeLa 229 ließen sich ebenfalls an den Zelllinien SW480 und SW620 nachweisen. Bei Untersuchung des inhibitorischen I kappa B alpha-Proteins mittels Western Blot konnte f{\"u}r die o. g. Zelllinien eine TNF alpha-induzierte Phosphorylierung von I kappa B alpha aufgezeigt werden. Durch eine 24st{\"u}ndige Pr{\"a}inkubation mit 4 mM Butyrat war diese effektiv hemmbar. Nachweise von Ikappa B alpha an IL-1 beta-stimulierten HeLa 229-Zellen erbrachten, gemeinsam mit den Ergebnissen zur NF-kappa B-Translokation, Hinweise auf m{\"o}gliche alternative I kappa B alpha-unabh{\"a}ngige Wege der NF-kappa B-Aktivierung. Hinsichtlich der klinischen Anwendung von Butyrat wurden LPMNC in Biopsien von Patienten mit einer distalen CU durch eine immunhistochemische Doppelf{\"a}rbung von NF-kappa B und CD68 untersucht. Bei unbehandelten Erkrankten ließ sich in nahezu 80 \% der LPMNC eine nukle{\"a}re Translokation von NF-kappa B nachweisen. Eine topische Behandlung mit 100 mM Butyrat (Klysmen) f{\"u}hrte nach 4 Wochen zu einer signifikanten Reduktion der Anzahl von aktivierten LPMNC sowohl innerhalb der Butyrat- als auch im Vergleich mit der Placebogruppe. Dieser Effekt war auch nach 8 Wochen noch nachweisbar. Zur weiteren Objektivierung der Befunde wurden die Biopsien ebenfalls histologisch untersucht. Die Dichte der neutrophilen Granulozyten im Krypten- und Oberfl{\"a}chenepithel wurde durch Butyrat gegen{\"u}ber Placebo signifikant reduziert; alle {\"u}brigen morphologischen Entz{\"u}ndungsparameter {\"a}nderten sich mitunter zwar deutlich, jedoch wurde hier nicht das Signifikanzniveau erreicht. Klinisch konnte unter Butyratbehandlung bereits nach 4 Wochen eine signifikante Abnahme des Disease Activity Index (DAI) festgestellt werden, nach 8 Wochen auch im Vergleich mit der Placebogruppe. Signifikante endoskopische Ver{\"a}nderungen ergaben sich nach einer Behandlungsdauer von 8 Wochen nur innerhalb der Butyratgruppe. Schlussfolgerung: Was die Anwendung von Butyrat in der Behandlung der CU angeht, so konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, daß mit dieser KKFS sowohl in vitro (zytokinstimulierte Adenokarzinomzelllinien als Entz{\"u}ndungsmodell) als auch in vivo ein potenter und gleichzeitig kosteng{\"u}nstiger Inhibitor der NF-kappa B-Aktivierung zur Verf{\"u}gung steht. So korreliert die im klinischen Teil dieser Untersuchung nachweisbare Reduktion der Entz{\"u}ndungsaktivit{\"a}t (DAI, Endoskopie-Score) mit einer signifikanten Hemmung der NF-kappa B-Translokation in LPMNC. Dennoch erscheinen, auch vor dem Hintergrund der geringen Fallzahlen, weitere Untersuchungen zur Anwendung von Butyrat bei Patienten mit einer CU sinnvoll.}, language = {de} }