Die Ribonuclease RNaseH2b kontrolliert intestinale Stammzellintegrität

Hintergrund: Die Integrität der genomischen DNA wird durch molekulare Überwachungsmechanismen sicher gestellt. In hoch proliferierenden Stammzellen entstehen fälschlicherweise RNA/DNA Hybride, welche die Stabilität des Genoms gefährden. Die RNAseH2b ist ein Reparaturenzym, welche RNA/DNA Hybride aus dem Genom entfernt. Mutationen des RNAseH2b Gens sind mit dem Aicardi-Goutières Syndrom (AGS) assoziiert, einer systemischen Entzündung mit Beteiligung von Hirn, Haut und des Gastrointestinaltrakts. In dieser Studie wurde die Funktion des RNAseH2b Gens in intestinalen Stammzellen untersucht.

Methoden: RNAseH2b^fl/fl und RNAseH2b^ΔIEC Mäuse wurden generiert, um die Rolle des RNAseH2b Gens im intestinalen Epithel zu untersuchen. Der basale Phänotyp wurde in unbehandelten 8 Wochen und 52 Wochen alten Tieren erfasst. Entzündungsmodelle (DSS Colitis, AOM DSS Colitis) wurden induziert, um den Einfluss der RNAseH2b auf die intestinale Regeneration und zelluläre Proliferation zu testen.

Resultate: Histologisch zeigen bereits junge RNAseH2b^ΔIEC Tiere ausgeprägte Zeichen von massivem DNA Schaden (gH2AX) in intestinalen Epithel. Chronischer DNA Schaden führt in RNAseH2b^ΔIEC Tieren zu einer spontanen Entzündung des Dünn- und Dickdarms. Diese ist assoziiert mit einer Reduktion von Ki67⁺ und BrdU⁺ proliferierenden Stammzellen und einer Expansion von differenzierten Paneth- und Becher-Zellen. Die verminderte Stammzellproliferation führt in der akuten DSS Colitis zu einem starken Gewichtsverlust und ausgeprägter transmuraler Entzündung in RNAseH2b^ΔIEC Mäusen. Im AOM-DSS Colitis Modell zeigt sich ein ebenfalls ausgeprägter Entzündungsphänotyp, jedoch entwickeln RNAseH2b^ΔIEC signifikant weniger Adenome, als RNAseH2b^fl Tiere. Das verminderte Tumorwachstum war assoziiert mit einer erhöhten zellulären Seneszenz im intestinalen Stammzellkompartiment.

Schlussfolgerung: Wir zeigen erstmalig, dass die Ribonuclease RNAseH2b eine essenzielle Rolle im Schutz des Genoms von hoch proliferierenden Zellen des Darms spielt. RNAseH2b^ΔIEC Mäuse zeigen einen spontanen Entzündungsphänotyp und ausgeprägtem DNA-Schaden. Chronischer DNA Schaden führt zu einer Reduktion von proliferierenden Stammzellen mit eingeschränktem Regenerationspotential in einem bislang nicht geklärten Mechanismus.