Das Probiotikum E. coli Nissle 1917 induziert humanes beta Defensin-2 in Abhängigkeit von NFkB in intestinalen Epithelzellen

Einleitung: Trotz mittlerweile unbestrittener Wirksamkeit ist über den Wirkmechanismus von Probiotika bisher nur sehr wenig bekannt. Vor kurzem wurde gezeigt, dass E. coli Nissle 1917 in CaCo2 Zellen humanes beta Defensin 2 (HBD-2) induziert. Ziel unserer Arbeit war es, die Regulation der HBD-2 Expression durch verschiedene Transkriptionsfaktoren nach Inkubation mit E. coli Nissle 1917, sowie dessen Bakterienüberstand genauer zu untersuchen.

Methoden: Zum Nachweis der Aktivierung des HBD-2 Promotors, sowie potentieller Transkriptionsfaktoren wie NFkB und AP1 durch E. coli Nissle wurden Luciferase Reportergenassays durchgeführt. Nach Transfektion mit den jeweiligen Plasmiden erfolgte die Inkubation mit Nissle 1917 und weiteren Stämmen, sowie deren Überstände, deren Einfluss auf die Induktion der HBD-2 Expression vorher mittels Real time PCR untersucht wurde. Zusätzlich wurde mit einem HBD-2 Promotorplasmid transfiziert, welches eine mutierte NFkB Bindungsstelle aufwies.

Ergebnisse: Analog zur beobachteten HBD-2 Induktion in der Real time PCR erfolgte eine Aktivierung des HBD-2 Promotors durch E. coli Nissle, sowie durch einen uropathogenen E. coli Stamm. Interessanterweise zeigten die Überstände eine wesentlich stärkere Induktion als die Bakterienbestandteile. Im Gegensatz zu AP1, das durch keines der getesteten Bakterien aktiviert wurde, erfolgte eine moderate Aktivierung von NFkB durch E. coli Nissle im Gegensatz zu anderen E. coli Stämmen. Der Nissle Überstand zeigte eine wesentlich stärkere Aktivierung dieses Transkriptionsfaktors. Die Aktivierung des HBD-2 Promotors durch die Bakterien und deren Überstände, sowie IL-1b als Kontrolle wurde durch Mutation einer NFkB Bindungsstelle deutlich abgeschwächt.

Diskussion: Die HBD-2 Promotoraktivierung durch E. coli Nissle 1917 war deutlich abgeschwächt, nicht aber vollständig aufgehoben, was auf die Bedeutung weiterer Regulationsmechanismen neben NFkB hinweist. Die Aktivierung von NFkB, sowie die Induktion des antimikrobiellen Peptids HBD-2 durch das Probiotikum E. coli Nissle 1917 stellt einen vollkommen neuen Ansatz zur Erklärung des Wirkmechanismus von Probiotika da. Untersuchungen zur funktionellen Relevanz, sowie die in vivo Überprüfung dieser Beobachtungen bedürfen weiterer Untersuchung.