Probiotika modifizieren angeborene Immunantworten des intestinalen Epithels durch differentielle Regulation der Expression von Toll-like Rezeptoren, Adaptormolekülen und antimikrobiellen Peptiden

Hintergrund: Der Nutzen von Probiotika in der Wiederherstellung und Erhaltung der intestinalen Homöostase und Barrierefunktion ist in klinischen Studien belegt, die zugrunde liegenden Mechanismen bleiben jedoch unklar. Die Expression antimikrobieller Peptide wird dabei als funktionell bedeutend diskutiert. Die Regulation der Expression dieser Peptide in intestinalen Epithelzellen (IEC) durch Probiotika sollte in der folgenden Studie systematisch charakterisiert, stimulierende Liganden identifiziert und eine mögliche Regulation sowie Bedeutung der Toll-like Rezeptoren (TLR) analysiert werden. Methodik: HT–29 und Caco–2 Zellen wurden mit 10⁵ CFU der Probiotikastämme E. coli Nissle 1917, Lactobacillus acidophilus oder des Gemisch VSL#3 inkubiert sowie mit den bakteriellen TLR Liganden LTA, PGN, LPS, Flagellin oder CpG stimuliert. Die Expression der TLR1–10, der Adaptorproteine MD–2, MyD88, TIRAP und Tollip, der α-Defensine 5 and 6, der β-Defensine 1–6, des LL–37 und der RNase7 wurden in der real-time-PCR quantifiziert. Involvierte Signaltransduktionswege wurden durch Verwendung pharmakologischer Inhibitoren und Transfektion des inhibitorischen Peptids Tollip charakterisiert. Ergebnisse: Die Inkubation von IEC mit Probiotika führte zu einer signifikanten gesteigerten Expression antimikrobieller Peptide. Neben der Expression von hBD–2 wurde eine Induktion des β-Defensins 3 sowie des LL–37 und der RNase 7 beobachtet. Von den bakteriellen Stimuli induzierte nur der TLR5 Ligand Flagellin die Expression von hBD–2, LL–37 und RNase7. Die Expression antimikrobieller Peptide wurde durch p38 MAPK-Inhibitoren, nicht jedoch durch Überexpression des Tollip signifikant vermindert. Probiotika führten ferner zu einer signifikant verminderten Expression der Adaptorproteine MyD88 und MD–2 (4-fach), einer verstärkten Expression von Tollip (5-fach) und einer differentiellen Regulation der TLR-Expression. Die Effekte einzelner Probiotikastämme waren vergleichbar. Schlussfolgerung: Probiotika können durch differentielle Regulation von Rezeptoren und Effektoren des angeborenen Immunsystems zum Erhalt der intestinalen Homöostase beitragen und die intestinalen Barrierefunktion stärken. In der Vermittlung der Effekte scheint der TLR5 eine Schlüsselfunktion einzunehmen.

Keywords: Probiotika, Toll-like Rezeptoren, angeborene Immunantowrten, antimikrobielle Peptide, intestinale Epithelzellen