Spontane Ausbildung eine schweren chronisch entzündliche Darmerkrankung in Knockout-Mäusen mit defekter NF-kappaB Aktivierung in intestinalen Epithelzellen

Einleitung: Die dysregulierte Immunantwort gegen Bakterien der kommensalen Flora spielt vermutlich eine wichtige Rolle bei der Pathogenese chronisch entzündlicher Darmerkrankungen. Das Darmepithel stellt eine wichtige Barriere da, die den unkontrollierten Übertritt von Bakterien aus dem Darmlumen in die Lamina Propria verhindert.

Ziele: Ziel der Studie war die Untersuchung der Rolle von NF-kappaB für die Aufrechterhaltung und Regulation der epithelialen Barriere im Darm.

Methodik: Es wurden konditionale Knockout-Mäuse generiert in deren Epithelzellen NF-kappaB nicht aktiviert werden kann. Dies wurde durch Epithelzell-spezifische Inaktivierung des NEMO (NF-kappaB essential modulator)-Gens oder durch Epithelzell-spezifische Deletion der Gene für IKK (I-kappaB Kinase)1 und IKK2 in Mäusen erreicht.

Ergebnis: Knockout-Mäuse deren Darm-Epithelzellen NEMO oder IKK1/IKK2 fehlt, entwickelten innerhalb von 3 Wochen nach der Geburt eine schwere spontane Pancolitis mit massiven Infiltrationen von Immunzellen und starben innerhalb weniger Monate. Auf molekularer Ebene konnten wir zeigen, dass die fehlende Aktivierung von NF-kappaB zu vermehrter Apoptose der Epithelzellen im Kolon führt. Als Folge davon kommt es zu vermehrter Translokation von Bakterien aus dem Darmlumen. Die Darmentzündung in NEMO-defizienten Mäusen war abhängig von bakteriell-induzierter Signaltransduktion über Toll-like Rezeptoren, denn doppel-Knockout-Mäuse für NEMO und MyD88 entwickelten keine Kolitis. Zudem entwickelten NEMO-Mäuse keine Colitis wenn sie zusätzlich defizient für den TNF-RezeptorI waren, was auf eine essentielle Rolle für TNF-alpha bei der Pathogenese der Colitis in NEMO-Tieren spricht. In Übereinstimmung mit dieser Hypothese zeigte die Behandlung NEMO-defizienter Epithelzellen in vitro eine deutlich verstärkte Apoptose gegenüber Epithelzellen von Wildtyptieren.

Schlussfolgerung: Unsere Daten implizieren ein Modell, demzufolge aktives NF-kappaB in Epithelzellen essentiell für die Aufrechterhaltung der intestinalen Barriere ist indem es die Zellen vor Apoptose schützt. Unsere Daten zeigen, dass ein primärer Defekt in Epithelzellen des Darms ausreicht um die immunologische Homöostase im Kolon zu zerstören und zum Ausbruch einer chronisch entzündlichen Darmerkrankung führt.