Inflammatorische Zellen aus dem Darmgewebe von CED-Patienten induzieren den Transkriptionsfaktor Nrf2 sowie eine Nrf2-abhängige Erhöhung der proteasomalen Genexpression und Proteasomaktivität in humanen Kolonepithelzellen

Hintergrund: Die Rolle des antioxidativen Transkriptionsfaktors Nrf2 in der Tumorigenese wird kontrovers diskutiert. Galt Nrf2 zunächst als ein molekulares Ziel in der Chemoprävention – auch mit günstiger Wirkung gegenüber Tumoren – so deutet die Tatsache, dass viele Tumoren eine gesteigerte Nrf2 Aktivität zeigen, auf dessen Beteiligung in der Tumorigenese hin. Kürzlich konnte im Kolonkarzinom ein Zusammenhang zwischen erhöhter Nrf2-Aktivierung und einer daraus resultierenden, verstärkten proteasomalen Genexpression und Proteasomaktivität gezeigt werden. Eine Ursache dieses Nrf2-Effektes in kolorektalen Tumoren könnte persistierender oxidativer Stress im Darmepithel während chronisch entzündlicher Darmerkrankungen (CED) sein.

Zielsetzung: Im vorliegenden Projekt sollte der Einfluss der inflammatorischen Mikroumgebung auf die Nrf2-Aktivität und deren Auswirkung auf die Proteasomaktivität in Kolonepithelzellen untersucht werden.

Methoden & Ergebnisse: Es wurde ein Transwell-Kokulturmodel verwendet mit der humanen Kolonepithelzellline NCM460 und Makrophagen oder Granulozyten, die anhand eines „untouched“ Magnetseparations-Verfahrens aus der lamina-propria (l.p.) aus Darmresektaten von CED-Patienten isoliert wurden. In Anwesenheit dieser l.p. Isolatzellen war in NCM460-Zellen mittels c-H2DCF-DA Markierung eine erhöhte intrazelluläre ROS-Konzentration feststellbar. Desweiteren zeigten ARE-Luziferaseassays eine Nrf2-Aktivierung sowie Immunblot- und qPCR-Analysen eine gesteigerte Nrf2-abhängige Genexpression – inklusive der proteasomalen Gene psmd4 und psma5. Entsprechend war mittels fluorometrischem AMC-Proteasomassay eine erhöhte Proteasomaktivität in NCM460 Zellen nachweisbar, wenn diese mit den l.p. Isolatzellen kokultiviert wurden. Korrespondierend zur Nrf2- und Proteasomaktivität zeigten NCM460 Zellen weiterhin ein verändertes Apoptoseverhalten gegenüber TRAIL und Zytostatika.

Schlussfolgerung: Die erzielten Befunde zeigen, dass Kolonepithelzellen unter Einfluss proinflammatorischer Zellen aus der Darmmukosa von CED-Patienten eine ROS-abhängige Nrf2- und Proteasom-Aktivierung erfahren. Dies ist Ausdruck der epithelialen Adaptation an oxidativen Stress und könnte einen wichtigen Initationsmechanismus der Kolitis-assoizierten-Karzinogenese darstellen.