Die PI3K-abhängige GSK3β-Phosphorylierung ist ein zentraler Bestandteil der gastrointestinalen epithelialen Wundheilung

Zielsetzung: Störungen der gastrointestinalen epithelialen Wundheilung führen durch Translokation luminaler Bakterien und nachfolgender Aktivierung von Immunzellen zu akut- entzündlichen wie chronisch-entzündlichen Reaktionen in der Lamina propria des Darmes. Die Glycogen Synthase Kinase 3β (GSK3β) Signaltransduktion ist integraler Bestandteil der zellulären Migration in unterschiedlichen Zelltypen, die im Intestinum Voraussetzung einer zügigen Wiederherstellung der epithelialen Kontinuität ist. Die nähere Charakterisierung der Rolle von GSK3β in der gastrointestinalen epithelialen Wundheilung war Ziel unserer Untersuchungen.

Methoden: Konfluente intestinale Epithelzellen (IEC-18) wurden für 16 bis 24h in Serum-reduziertes Medium überführt und die Epitheldecke dann mechanisch verletzt. Die Phosphorylierung von RelA(Ser536)- und GSK3β(Ser9)-Signalproteinen wurde mittels Western Blot untersucht. Nukleäre und zytoplasmatische Zellfraktionen wurden aufgetrennt und separat untersucht. Die EGF-Rezeptor-Aktivierung (EGFR) und PI3K-Aktivierung wurden durch die spezifischen Inhibitoren AG1478 (1µM) und Ly294002 (25µM) gehemmt. Die β-Catenin/LEF/TCF abhängige Gentranskription wurde mit einem Plasmid-transfizierten TOP/FOP-Reporter-Assay evaluiert. Die c-myc mRNA-Expression wurde mittels RT-PCR bestimmt.

Ergebnisse: Mechanische Traumen induzieren RelA- und GSK3β-Phosphorylierungen in IEC18-Zellen. Die Wund-induzierte GSK3β-Phosphorylierung führt zur Akkumulation von β-Catenin und zu dessen Translokation in den Nukleus, gefolgt von gesteigerter LEF/TCF-abhängiger Gentranskription und c-myc-mRNA-Akkumulation in den verwundeten IEC-18 Zellen. Die Inhibition von PI3K mittels Ly294002, nicht aber EGFR durch AG1478 reduziert die Wund-induzierte GSK3β-Phosphorylierung und nukleäre β-catenin Akkumulation und vermindert die Migration von IEC-18 Zellen. GSK3β^–/–-Fibroblasten zeigen eine deutlich verminderte Zellmigration im Vergleich zu GSK3β^wt/wt-Zellen.

Schlussfolgerung: Die Wund-induzierte, PI3K-abhängige Phosphorylierung von GSK3β führt zu gesteigerter Zellmigration und ist damit ein wichtiger Bestandteil der intestinalen epithelialen Wundheilungsreaktion. Diese Mechanismen sind unabhängig von der EGFR-vermittelten RelA-Signaltransduktion.