Einfluss von Quorum Sensing von E. coli Nissle 1917 (Mutaflor) auf die Zytokin- und Defensinexpression im Caco-2 Zellkulturmodell

Einleitung: Der Begriff „Quorum Sensing„ (QS) beschreibt ein Phänomen, welches Einzelbakterien erlaubt, die Zahl der Bakterien innerhalb einer Population über die Konzentration von bestimmten Botenstoffen/Signalmolekülen (sogenannte „Autoinducer„, AI-1 (Homoserinelaktone) oder AI-2 (Furanosyl-Borat-Diester)) zu messen. Dies ermöglicht der Bakterienpopulation komplexe bakterielle Verhaltensmuster, wie zum Beispiel die der Biofilmbildung oder der Virulenz, zu steuern. Das Probiotikum E. coli Nissle 1917 (Mutaflor) (EcN) wird erfolgreich bei den chronisch entzündlichen Darmerkrankungen eingesetzt. EcN produziert lediglich AI-2, eine EcN AI-2 Mutante wurde hergestellt.

Ziele: Herstellung von konstitutiv GFP und RFP produzierende EcN Wildtyp und AI-2 Mutante um in Kompetititionsexperimenten im Zellkulturmodell die Mutante weiter zu charakterisieren. Die Zytokin- bzw. Defensinproduktion im Caco-2 Zellkulturmodell nach Inkubation mit den Überständen der Bakterien soll untersucht werden.

Methodik: In den „low copy„ Vektor pACYC184 wurde GFP und RFP unter einem konstititutiven Lac Promotor kloniert und in den EcN Wildtyp bzw. Mutante transformiert. Caco-2 Zellen wurden mit sterilen Überständen der Bakterien inkubiert und die Expression verschiedener Zytokine bzw. dem humanen beta-Defensin-2 (HBD-2) wurde mithilfe der RT PCR analysiert.

Ergebnisse: Die Plasmide wurden erfolgreich kloniert und in die Bakterien transformiert, es zeigten sich stark grün und rot fluoreszierende Wildtyp EcN und die entsprechende Mutante. TNFalpha und IL-10 wurden durch die Überstände nicht induziert, während TNFbeta induziert wurde (insbesondere durch DH5alpha). HBD-2 wurde durch die Überstände von EcN und der Mutante induziert, nicht jedoch durch DH5alpha.

Schlussfolgerungen: Die rot und grün fluoreszierende EcN Bakterien werden wir zukünftig in Kompetitionsexperimenten im Caco-2 Zellkulturmodell einsetzen. QS scheint keinen Einfluss auf die Induktion von HBD-2 zu haben, da der Überstand der EcN AI-2 Mutante ebenfalls die Produktion von diesem Defensin in Caco-2 Zellen induziert. Zukünftig werden wir hitzeinaktivierte bzw. lebende Bakterien (EcN Wildtyp und AI-2 Mutante) im Caco-2 Zellkulturmodell verwenden, um deren Einfluss auf die Zytokin- bzw. Defensinexpression zu untersuchen.