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DOI: 10.1055/s-0036-1586793
Das Zusammenspiel aus Autophagie und ER-Stress koordiniert protektive IL-22-Signale im intestinalen Epithel
Einleitung: Autophagie ist ein konservierter intrazellulärer Prozess, welcher notwendig für die Gewährleistung zellulärer Homöostase ist, beispielsweise als kompensatorischer Mechanismus zur Eindämmung von Endoplasmatischen Retikulum (ER)-Stress. Verschiedene CED-Risikoallele von ATG16L1 und XBP1 sind assoziiert mit einer gestörten zellulären Autophagie bzw. mit exzessivem ER-Stress im intestinalen Epithel, was zu vermehrtem Zelltod und intestinaler Entzündung führt. Interleukin (IL)-22 ist ein protektives Zytokin, welches über eine STAT3-Aktivierung die epitheliale Regeneration im Kontext einer intestinalen Entzündung fördert.
Ziele: Diese Studie untersucht den Einfluss von CED-Risikogene ATG16L1 und XBP1 auf die proregenerative Funktion von IL-22 im intestinalen Epithel.
Methodik: Humane Kolonkarzinom-Zellen (HT-29 und Caco-2) wurden mit rekombinantem IL-22 sowie ER-Stress-Induktoren bzw. Autophagie-Inhibitoren behandelt und Wundheilungs-Assays, Genexpressions-Analysen und Immunoblot-Analysen unterzogen. Intestinale Organoide von Atg16l1- und Xbp1-ΔIEC-Mäusen wurden mit rekombinantem IL-22 stimuliert und der Genexpressionsanalyse mittels qRT-PCR sowie der Transkriptom-Analyse mittels „Next Generation Sequencing“-Verfahren unterzogen. Die Zytokinsekretion in Überstände wurde mittels ELISA detektiert. Atg16l1-, Xbp1- und Atg16l1/Xbp1-ΔIEC-Mäuse wurden mit rekombinantem IL-22 behandelt und immunhistochemisch auf epithelialen Zelltod und Entzündungsaktivität untersucht.
Ergebnis: IL-22 induziert STAT3- und Autophagie-abhängig transienten ER-Stress im Epithel. Intestinale Organoide aus Atg16l1- und Xbp1-ΔIEC Tieren weisen nach IL-22-Stimulus eine dramatische Steigerung des induzierten ER-Stress und der pro-inflammatorischen Genexpression sowie eine differenzielle Expression von CED-assoziierten Genen in der Transkriptom-Analyse auf. IL-22 führt im Zusammenspiel mit epithelialem ER-Stress und gestörter Autophagie, jedoch nicht in Kontrolltieren oder -ansätzen, zu verzögerter Wundheilung, vermehrtem epithelialen Zelltod und erhöhter Entzündungsaktivität in-vitro und in-vivo.
Schlussfolgerung: Diese Daten suggerieren einen unerwarteten Einfluss der CED-Risikogene ATG16L1 und XBP1 auf die regenerative Funktion von IL-22 im intestinalen Epithel.