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HINTERGRUND: Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CED) zeigen eine Fehlfunktion der Epithelbarriere. Antimikrobielle Peptide wie Cathelicidine sind Effektormoleküle des angeborenen Immunsystems auf Epitheloberflächen. Cathelicidine beeinflussen das Bakterienwachstum und die Entzündungsreaktion, und können eine Rolle in der Pathogenes der CED spielen. In dieser Studie wurde die Expression des einzigem humanen Cathelicidin LL37 in Schleimhautbiopsien von Patienten mit Colitis ulcerosa und Morbus Crohn untersucht. METHODEN: Biopsiematerial aus Colon- und Ileumschleimhaut von insgesamt 61 Patienten (21 Morbus Crohn, 15 Colitis ulcerosa und 25 Kontrollen) wurde mittels Real-Time reverse Transkriptase Polymerasekettenreaktion und Immunhistochemie untersucht. ERGEBNISSE: Die Cathelicidin-Expression ist in Biopsien von Colitis ulcerosa Patienten signifikant erhöht, sowohl aus entzündeten als auch aus nicht entzündeten Darmabschnitten, verglichen mit gesunden Kontrollpatienten. In Biposien von Morbus Crohn Patienten hingegen zeigten die Cathelicidin-Expressionslevel keinen Unterschied beim Vergleich von entzündeten oder nicht entzündeten Darmabschitten mit gesunden Kontrollpatienten. Diese Ergebnisse waren unabhängig vom NOD2-Satus der Patienten. Auch bei Vergleich von Ileumbiopsien konnte kein signifikanter Unterschied in der Cathelicidin-Expression festgestellt werden. Die Biopsien die mittels Immunhistochemie analysiert wurden zeigten Cathelicidin Expression in den oberen Krypten, die in Kontrollen diffus, in Biopsien von Patienten mit CED basal betont ist. DISKUSSION: Bei CED ist die Cathelicidin-Expression im Colon verändert. Bei Patienten mit Colitis ulcerosa ist die Expression erhöht, bei Patienten mit Morbus Crohn nicht. Dies kann die Barrierefunktion des Epithels bei Patienten mit Morbus Crohn beeinträchtigen.
Antimikrobielle Peptide und Proteine spielen eine wichtige Rolle bei der angeborenen Immunabwehr. Sie sind auf verschiedenen Schleimhautoberflächen des Körpers zu finden, zum Beispiel auch in der Schleimschicht des Gastrointestinaltraktes. Beim Menschen sind drei Familien antimikrobiell wirksamer Peptide bekannt: die Defensine, die Cathelicidine und die Histatine. LL-37 ist das einzige Cathelicidin, das bisher beim Menschen gefunden wurde. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, den Effekt des probiotischen Bakteriums E. coli Nissle auf die LL-37-Genexpression in Kolonepithelzellen zu analysieren. Zunächst wurde hierfür die bakterizide Wirksamkeit von synthetischem LL-37 auf E. coli Nissle in vitro nachgewiesen. Anschließend wurde die antimikrobielle Aktivität verschiedener Kolonepithelzelllinien gegenüber E. coli Nissle untersucht und die LL-37-Genexpression in den Zelllinien bestimmt. Zwei der vier untersuchten Zelllinien (SW 620 und Geki-2) zeigten eine signifikante antimikrobielle Aktivität gegenüber E. coli Nissle. Die LL-37-Genexpression wurde in den Zelllinien T84 und Geki-2 gesteigert. Aus diesen Ergebnissen kann man folgern, dass die antimikrobielle Aktivität der Zelllinie Geki-2 auf eine erhöhte LL-37-Expression zurückzuführen ist, während die antimikrobielle Aktivität der Zelllinie SW 620 unabhängig von der LL-37-Expression ist. Die probiotische Wirksamkeit des Bakteriums E. coli Nissle könnte somit unter anderem durch eine Induktion der LL-37-Genexpression in differenzierten Kolonepithelzellen erklärt werden.
Neisseria meningitidis ist ein wichtiger Erreger von Meningitis und Sepsis insbesondere bei jungen Menschen, gleichzeitig sind hohe Raten asymptomatischen Trägertums bekannt. Als die Virulenz begünstigende Faktoren wurden unter anderem die Kapsel, Pili, äußere Membranvesikel (OMV) und Lipopolysaccharid (LPS) identifiziert, die es dem Erreger erleichtern, das menschliche Immunsystem zu überwinden.
Dabei war bisher die Rolle von Neutrophil Extracellular Traps (NETs) als neu beschriebene Komponente der angeborenen Immunantwort nicht untersucht worden. NETs stellen spinnennetzartige DNA-Strukturen mit globulären Proteindomänen dar, die aus neutrophilen Granulozyten entstehen und als antimikrobiell gelten. Ziel dieser Arbeit war es, die Wirkung von NETs auf Meningokokken zu charakterisieren und mögliche Resistenzmechanismen der Bakterien zu identifizieren.
In den vorliegenden Versuchen konnte gezeigt werden, dass Meningokokken an NETs binden und durch diese in ihrer Proliferation gehemmt werden. Eine Lokalisation der Bakterien an die NETs konnte dargestellt werden, LPS und Pili wurden als wichtige Strukturen für die Vermittlung der NET-Bindung identifiziert. OMVs zeigten sich als protektiv gegenüber dem Einfluss der NETs, indem sie die Bindung der Erreger an die NETs blockierten.
Wenig empfindlich zeigten sich die Bakterien gegenüber Histonen als den quantitativ bedeutsamsten NET-Proteinen. Meningokokken schützen sich gegenüber dem Einfluss der NETs durch Ausbildung von Kapsel und LPS mit intakter Phosphoethanolamin-Modifikation. Ebenso vermitteln zwei Cathelicidin-Resistenzgene den Bakterien einen Überlebensvorteil. Keine Rolle bei der NET-Resistenz spielten die untersuchten Effluxmechanismen.
Neuere Untersuchungen von Lappann et al. indentifizierten Meningokokken und OMVs als potente NET-Induktoren. Damit könnten durch die relativ NET-resistenten Mikroorganismen andere Abwehrmechanismen der Neutrophilen konterkariert werden und eine Immunevasion begünstigt werden. Genauere Untersuchungen diesbezüglich stehen noch aus.