Antibakterielle Funktion von Histonen in der intestinalen Mukosa

Einleitung: Zahlreiche Peptide wie Defensine, Cathelicidin und ribosomale Proteine werden als Effektormoleküle der angeborenen Immunität von der Darmmukosa zum Schutz vor Mikroorganismen synthetisiert und sezerniert. Um die antibakterielle Wirkung von Histonen aus dem Kolon zu untersuchen, wurden diese aus Resektaten isoliert, auf ihre antimikrobiellen Eigenschaften getestet und systematisch die Expression bei Gesunden und Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) gemessen.

Material und Methoden: Aus Darmgewebe wurden Histone mittels Essigsäureextraktion isoliert, die Extrakte über eine C18-reverse Phase HPLC aufgetrennt und die einzelnen Subklassen H2A, H2B, H3 und H4 durch Dot Blot, Western Blot und MALDI-TOF identifiziert. Das Screening der Histonfraktionen auf antimikrobielle Aktivität erfolgte durchflusszytometrisch. Durch Realtime-PCR wurde die Expression von Histonen in der Kolonmukosa untersucht (Kontrollen n:20, M. Crohn n:36, Colitis ulcerosa n:36).

Ergebnisse: Die rekombinanten Histone H2A, H2B, H3 und H4 als auch die gleichen aus Kolonresektaten isolierten Histonfraktionen wiesen eine β-Defensinen entsprechend hohe antimikrobielle Aktivität gegen E. coli auf. Die relative Aktivität der beiden Peptide H2A und H2B war annähernd identisch und höher als die von H3 und H4 (H2A = H2B>H3 = H4). Die Histone der einzelnen Subklassen wirkten untereinander additiv, nicht aber mit Defensin HBD3. In Biopsien war der Histongehalt bei CED mit Kontrollen vergleichbar. Die Expression war bei einzelnen Patienten mit M. Crohn und Colitis ulcerosa drastisch erhöht, nicht aber in der Gesamtgruppe. Der Entzündungsstatus hatte keinen eindeutigen Einfluss auf Histonexpression (PCR) oder -gehalt (Western Blot).

Schlussfolgerung: Histone haben somit eine duale Funktion in der Mukosa, da sie als Bestandteil des Chromatins durch Bindung an die DNA die Genexpression regulieren und darüber hinaus stark antimikrobiell wirken. Weil sie durch Zelldesquamation kontinuierlich in den Mukus gelangen, dürften sie, neben klassischen antimikrobiellen Peptiden, maßgeblich zum Schutz der intestinalen Mukosa beitragen.