Analyse der Expression von antimikrobiellen Peptiden und deren Regulatoren bei der akuten Appendizitis

Aloji, Lorin

Die akute Appendizitis ist in jüngerem Patientenalter die häufigste Entzündung im Bereich des Abdomens und somit eines der häufigsten Ursachen für Abdominalschmerz. Unbehandelt oder zu spät therapierte Fälle weisen eine hohe Letalität auf. Die Blockade des Appendixlumens durch hervorgedrungenen Darminhalt aus dem Caecum lässt vermuten, dass die Appendizitis eine lymphatische Gewebereaktion auf enterische Pathogene ist. Nicht jedes Individuum macht im Laufe seines Lebens eine akute Appendizitis durch, so dass die Vermutung nahe legt, dass bestimmte Keime für die Pathogenese dieser Erkrankung verantwortlich seien. Auch der angeborenen Abwehr, vor allem den Antimikrobiellen Peptiden, werden im Rahmen der Entzündungsreaktion und zur Begrenzung des Ausmaßes der bakteriellen Invasion vermehrt Funktionen zugesprochen. Antimikrobielle Peptide werden von verschiedenen Epithelzellen und Granulozyten gebildet und sind dem angeborenen Immunsystem zugeordnet. Eine wichtige Untergruppe stellen die Defensine dar. Im Dünndarm werden die beiden „Humanen alpha Defensine“ (HD) -5 und -6 gebildet. Die „humanen beta Defensine“ (hBD) -1, -2 und -3 werden im Dickdarm und auf der Haut exprimiert, wobei hBD-2 und hBD-3 durch die inflammatorischen Zytokine, Interleukin (IL-1β) und dem Tumornekrosefaktor alpha (TNFα), induziert werden können. Defensine bewirken eine Schädigung der Zellwand von Mikroorganismen. Sie haben ein breites Wirkspektrum gegen Gram-positive und Gram-negative Bakterien, Mycobakterien, Pilze und Viren. Das Peptid RNase 7 wird hauptsächlich von der Haut exprimiert und zeigt hohe antimikrobielle Aktivität gegen Staphylococcus aureus und Escherichia coli. Um eine mögliche pathophysiologische Funktion zu verifizieren, wurde die Expression der Antimikrobiellen Peptide und ihrer Regulatoren im Rahmen der akuten Appendizitis untersucht. Dazu wurden Gewebeproben aus operativ entnommenen Appendices von 38 Patienten untersucht. 24 Proben aus entzündlich veränderten Appendices wurden 14 Proben aus gesundem Appendixgewebe in ihrem Gen-Expressionsverhalten gegenübergestellt. Zusätzlich wurde gesundes Vergleichsgewebe aus anderen Darmabschnitten, je 23 Proben aus dem gesunden Ileum und dem gesunden Colon untersucht. Aus allen Abschnitten wurde RNA isoliert und nach reverser Transkription mittels quantitativer real-time PCR (Polymerase Kettenreaktion) die Genexpression von Antimikrobiellen Peptiden, Zytokinen und TLR bestimmt. Die Genexpression des β-Defensins hBD-1 wurde in den gesunden Vergeleichsgeweben (Ileum, Colon und gesundem Appendix) auf ähnlich hohem Expressionsniveau nachgewiesen. Interessanterweise kam es im Rahmen der Appendizitis zu einer Herabregulation der hBD-1 Expression. Im Unterschied dazu wurden die beiden β-Defensine hBD-2 und hBD-3 nur in entzündetem Gewebe nachgewiesen, wobei die proinflammatorischen Zytokine IL-1β und TNFα durch ihr kongruentes Verhalten als mögliche Stimulatoren für die Gen-Expression dieser beiden β-Defensine nachgewiesen wurden. Die hohe basale Expression von IL-1β und IL-8 im gesunden Appendix und deren steigende Expression bei akuter Appendizitis bestätigt zum Einen die Ergebnisse vorausgegangener Untersucher und zum Anderen legen diese Befunde nahe, dass im Appendix ein Entzündungsschwerpunkt liegt und hier Defensine bei Bedarf induziert werden können. Die α-Defensine HNP1-3 wurden, im Vergleich zum gesunden Ileum und Colon, wo sie kaum exprimiert wurden, sowohl im gesunden als auch mit steigenden Werten im entzündeten Appendix gefunden. Die Vermutung, dass bakterielles Lipopolysaccharid (LPS) eine zentrale Rolle in der Entwicklung der Appendizitis einnimmt, wird durch das Expressionsverhalten des Toll-like-Rezeptors (TLR-4), der durch bakterielles LPS aktiviert wird, unterstützt. Im entzündeten Appendix verdoppelt sich seine Gen-Expression. Die Anlayse eines größeren Spektrums von inflammatorischen Botenstoffen und Rezeptoren mittels TaqMan Array verifizierte die Einzelgenanalyse und erbrachte den Nachweis einer vermehrten Expression von NOD2. Dieser Sensor für Muramly-Dipeptid ist vor allem auch für die Abwehr der bakteriellen Invasion wichtig, so dass im Zusammenspiel mit den TLRs hier offensichtlich eine Aktivierung des angeborenen und erworbenen Immunsystems im Rahmen der Appendizitis mit dem Ziel der Terminierung einer bakteriellen Entzündung stattfindet. Im Einklang mit dieser Hypothese konnte die Analyse der Microbiota eine erhöhte bakterielle Diversität und Anreicherung nachweisen. Abschließend kann zusammengefasst werden, dass im Rahmen der Appendizitis eine differentielle angeborene Immunanwort mit vermehrter Expression von α-Defensinen, hBD-2 und hBD-3 und einer Herabregulation von hBD-1 stattfindet.

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Aloji, Lorin: Analyse der Expression von antimikrobiellen Peptiden und deren Regulatoren bei der akuten Appendizitis. 2013.

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