Z Gastroenterol 2015; 53 - KG038
DOI: 10.1055/s-0035-1559064

ATG16l1 und XBP1 koordinieren protektive IL-22 Signale im intestinalen Epithel

K Aden 1, F Tran 2, M Falk-Paulsen 2, A Luzius 2, J Kuiper 2, S Schreiber 1, A Kaser 3, P Rosenstiel 2
  • 1CAU Kiel, Universitätsklinik Kiel, I. Innere Medizin, Kiel, Deutschland
  • 2CAU Kiel, Universitätsklinik Kiel, Institut für klinische Molekularbiologie, Kiel, Deutschland
  • 3University of Cambridge, Department of Medicine Addenbrooke's Hospital, Division of Gastroenterology and Hepatology, Cambridge, Vereinigtes Königreich

Einleitung: Die regelrechte Funktion des Endoplasmatischen Retikulums (ER) ist notwendig für die Gewährleistung zellulärer Homöostase. Genetische Varianten von CED-Risikogenen wie ATG16L1 oder XBP1 sind assoziiert mit epithelialem ER-Stress. ER-Stress kompromitiert die intestinale Immunabwehr gegen pathogene Keime des Gastrointestinaltraktes und führt zu epithelialem Zelltod. Interleukin (IL)-22 ist ein protektives Zytokin, welches die Produktion antimikrobieller Peptide als auch Proliferation im Epithel via STAT3-Aktivierung fördert. In dieser Studie untersuchen wir den Einfluss der CED Risikovarianten ATG16l1 und XBP1 auf die proregenerative Funktion von IL-22 im intestinalen Epithel.

Materialien und Methoden: Humane Kolonkarzinom-Zelllinien (HT-29) wurden mit rekombinanten IL-22 und Tunicamycin behandelt und Wundheilungs-Assays, Genexpressions-Analysen und Immunoblot-Analysen unterzogen. Die Zytokinsekretion in Überstände wurde mittels ELISA detektiert.

Der konditionale Knock-Out von XBP1 bzw. ATG16L1 im intestinalen Epithel im Mausmodell wurde durch Verkreuzen von VillinCre-Mäusen mit XBP1 fl/fl- bzw. ATG16L1 fl/fl-Mäusen hergestellt.

Intestinale Organoide aus dem Dünndarm von ATG16l1ΔIEC, XBP1 ΔIEC sowie deren Kontrollmäusen wurden durch Kultivierung epithelialer Krypten-Isolate in einer Kollagen-Matrix generiert. Diese wurden mit rekombinanten IL-22 stimuliert und der Genexpressionsanalyse unterzogen.

ERGEBNISSE: IL-22 induziert transienten selbstlimitierenden ER-Stress im Epithel. Die Regulation des transienten ER-Stress ist abhängig von XBP-1 und ATG16l1, da IL-22 stimulierte intestinale Organoide aus ATG16l1ΔIEC und XBP1 ΔIEC Tieren eine dramatische Steigerung des induzierten ER-Stress und der proinflammatorischen Genexpression aufweisen. Während IL-22 in Abwesenheit von ER-Stress Wundheilung fördert, führt IL-22 im Zusammenspiel mit ER-Stress zu verzögerter Wundheilung und vermehrtem Zelltod. Dieser Effekt ist STAT3 und Autophagie abhängig, da STAT3 Inhibition oder Autophagie Induktion durch Rapamycin den IL-22 Effekt komplett neutralisieren.

Schlussfolgerung: Diese Daten beschreiben eine unerwartete Rolle der CED Risikogene ATG16l1 und XBP1 in der Koordinierung der regenerativen IL-22 Funktion im intestinalen Epithel.

l.