Arcobacter butzleri induziert eine intestinale Barrierestörungen durch Reduktion und Umverteilung von abdichtenden Tight-Junction Proteinen

Einleitung: Das humanpathogene Bakterium Arcobacter butzleri verursacht wässrige Diarrhoen und ist darüber hinaus mit Bakteriämien assoziiert. Bis vor einigen Jahren wurde Arcobacter zu der Gruppe der Campylobacter spp. gezählt und gilt als „emerging pathogen“ mit einer deutlichen Zunahme der Prävalenz. Die komplette Genomsequenz von A. butzleri wurde erst kürzlich publiziert. Die Pathogenese der humanen Arcobacter-Infektion ist nahezu unbekannt.

Ziele: Erstmalig sollen die Veränderungen am Darmepithel in vitro nach einer Arcobacter-Infektion beschrieben werden. Hierbei sollen insbesondere die Veränderungen der Tight Junctions (TJ) nach A. butzleri-Infektion analysiert werden.

Methodik: Zur Darstellung der pathologischen Veränderungen durch A. butzleri wurde die humane Kolonkarzinomzelllinie HT-29/B6 untersucht, indem Monolayer mucosal mit A. butzleri infiziert und der transepitheliale Widerstand, sowie parazelluläre Fluxe in Ussing-Kammern gemessen wurden. Darüber hinaus wurde die Expression von TJ-Proteinen mittels Western-Blot Analysen und deren subzelluläre Verteilung nach Immunfluoreszenzmarkierung mittels konfokaler Laserscanningmikroskopie dargestellt.

Ergebnisse: Die apikale Infektion von A. butzleri führt zu einem Dosis-abhängigen Widerstandsabfall in HT-29/B6-Zellen. Dabei vermindert A. butzleri den transepithelialen Widerstand nach 24h um 30% und erhöht die parazelluläre Permeabilität, gemessen als Mannitol-Fluxe in der Ussing-Kammer von 104±7 nmol/(h×cm²) in Kontrollfiltern auf 277±21 nmol/(h×cm²) (p<0.001). Zu keinem Zeitpunkt zeigt sich ein erhöhter Kurzschlussstrom als Ausdruck einer möglicherweise aktivierten Anionensekretion. In Western Blot-Analysen findet sich eine um die Hälfte verminderte Claudin-5 Expression, wohingegen die Claudin-1 Expression nach Arcobacter-Infektion deutlich erhöht ist. Immunfluoreszenzmikroskopische Daten zeigen dabei eine deutliche Umverteilung von Claudin-1 aus der TJ heraus nach intrazellulär in Form von zytosolischen Aggregaten.

Schlussfolgerungen: Arcobacter butzleri beeinflusst die intestinale Integrität durch Störung der parazellulären Abdichtung. Dies ist bedingt durch eine Reduktion des abdichtenden TJ-Proteins Claudin-5, sowie eine Umverteilung von Claudin-1 aus der Membran nach intrazellulär.