Necroptosis Regulation in Paneth Cells and its Role for the Intestinal Microflora

SPP 1656: Intestinale Mikrobiota - Ein mikrobielles Ökosystem an der Grenze zwischen Immunhomöostase und Entzündung

Durch neuere Forschungsarbeiten konnte eine Caspase-unabhängige Form des regulierten Zelltods identifiziert werden. Diese wird über das sogenannte Ripoptosom vermittelt und als Nekroptose bezeichnet. In einer aktuellen Studie konnten wir zeigen, dass Caspase-8 eine entscheidende Rolle bei der Regulation von Nekroptose im intestinalen Epithel und bei der Aufrechterhaltung der mukosalen Immunhomöostase spielt. Mäuse mit einer epithelzellspezifischen Deletion der Caspase-8 (Casp8δIEC) entwickeln postnatal eine spontane Entzündung im terminalen Ileum und weisen eine verstärkte Sensitivität gegenüber experimentell induzierter Kolitis auf. Interessanterweise zeigen Casp8δIEC Mäuse einen vollständigen Verlust an Panethzellen durch Nekroptose, sowie eine verminderte Expression von antimikrobiellen Peptiden auf. Dies deutet auf eine gestörte antimikrobielle Immunantwort des Darmepithels hin. Welche Faktoren dabei genau zu einer erhöhten Sensitivität von Panethzellen gegenüber nekroptotischem Zelltod führen und ob durch die Nekroptose der Panethzellen die Barrierefunktion des Darms so gestört ist, dass dies eine Entzündung hervorrufen kann, ist unverstanden. Unpublizierte Vorarbeiten zum vorliegenden Antrag belegen eine Veränderungen in der Zusammensetzung und Verteilung der mikrobiellen Flora in Casp8δIEC Mäuse, mit einer Anreicherung von Bakterien, die in der Lage sind direkt an das Darmepithel zu adhärieren. Zusätzlich konnten wir zeigen, dass die Behandlung von Casp8δIEC Mäuse mit DSS eine systemische Ausbreitung von intestinalen Bakterien verursacht. Zusammenfassend belegen unsere Daten eine entscheidende Rolle von Caspase-8 und Panethzell-Nekroptose für die Immunhomöostase und die antimikrobielle Immunantwort des Darms. Ziel dieses Antrags ist es die Beziehung zwischen Panethzellnekroptose, der mikrobiellen Flora des Darms und der spontanen Darmentzündung in Casp8δIEC Mäuse zu untersuchen. Zunächst soll die Rolle des intestinalen Mikrobioms auf Nekroptose, die Ausbildung des Ripoptosomenkomplexes und die Nekroptose assoziierte Darmentzündung in verschiedenen in vivo und in vitro Systemen analysiert werden. Zu diesem Zweck sollen Experimente an gnotobiotischen und konventionell gehaltenen Mausstämmen durchgeführt werden. Zudem sollen unsere Ergebnisse in experimentellen Modellen für entzündliche und infektiöse Darmerkrankungen evaluiert werden.Das im vorliegenden Antrag beschriebene Projekt wird zu einem erweiterten Verständnis der Regulation von Nekroptose im Darmepithel und dessen Auswirkungen auf die Immunhomöostase des Darms beitragen. Ein besseres Verständnis dieser Prozesse soll neue und vielversprechende Therapieansätze für entzündliche und infektiöse Darmerkrankungen aufweisen.