Desmoplakin verankert das transzelluläre Keratin-Netzwerk und schützt vor intestinalen Schäden

Einleitung Keratine bilden das zytoplasmatische Intermediärfilament-Zytoskelett der Darmepithelien und sind durch Desmosomen zu einem transzellulären Netzwerk verbunden. Die Cadherine Desmoglein 2 (Dsg2) und Desmocollin 2 stellen den Zellkontakt her, während Desmoplakin (Dsp) die Anbindung an Keratine vermittelt. Während die Bedeutung des Desmosom-Keratin-Netzwerks in mechanisch beanspruchten Geweben gut etabliert ist, ist seine intestinale Funktion weitgehend unerforscht.

Ziele Die Rolle von Dsp im intestinalen Epithelium wurde mit Hilfe von darm-spezifischen DSP Knockout Mäusen (DSP^ΔIEC) sowie in einer Dsp-defizienten Zelllinie untersucht.

Methodik Der intestinale Phänotyp der DSP^ΔIEC Mäuse wurde mittels Histologie, RT-PCR und Immunoblotting erforscht, die Zellproliferation wurde nach Applikation von BrdU quantifiziert. Eine Kolitis wurde durch Behandlung der Mäuse mit 2.4 % Dextran-Natrium-Sulfat (DSS) induziert. Das Keratin-Netzwerk wurde durch Verpaarung von DSP^ΔIEC Tieren mit Keratin 8 (K8)-yellow fluorescent protein (YFP) knock-in Mäusen in situ und in Dünndarm-Organoiden visualisiert. Dsp-defiziente HT29 Zellen wurden mittels CRISPR/Cas generiert. Die Adhäsionsstärke wurde nach uniaxialem Zell-Stretch und Dispase-induzierter Dissoziation untersucht.

Ergebnis DSP^ΔIEC Mäuse weisen verminderte Spiegel der desmosomalen Komponenten Dsg2 und Plakoglobin auf. Die DSP^ΔIEC Mäuse waren unter Ruhebedingungen histologisch unauffällig, zeigten jedoch eine beschleunigte Zellmigration entlang der Krypte und einen erhöhten Zellverlust ins Darmlumen. Eine kombinierte Deletion von Dsp und Dsg2 führte zu keinem ausgeprägten basalen Phänotyp. Nach DSS- Behandlung litten DSP^ΔIEC Tiere unter einer signifikant stärkeren Kolitis. Eine Verpaarung mit K8-YFP Mäusen offenbarte ein kollabiertes Keratin-Netzwerk mit Verlust der desmosomalen Befestigung. Dagegen wurden keine Unterschiede in der Expression, Phosphorylierung oder Löslichkeit der Keratine beobachtet. In vitro führte ein Dsp knockdown zu einer verminderten Zelladhäsion.

Schlussfolgerung Unsere Ergebnisse demonstrieren, dass Dsp für die Ausbildung des transzellulären Desmosomen-Keratin-Netzwerks im intestinalen Epithel essentiell ist und gegen intestinalen Stress schützt.

Publication History

Article published online:
07 September 2021