Transiente Formaldehydexposition intestinaler Epithelzellen induziert Aktivierung von ERK1/2 und p38 MAP Kinase sowie Phosphorylierung des fokalen Adhäsionsproteins Paxillin

Hintergrund/Einleitung: Aldehyde haben potentielle Kofaktorfunktion in der Pathogenese inflammatorischer und neoplastischer intestinaler Erkrankungen.

Zielsetzung: Untersuchung der Effekte transienter Formaldehydexposition auf die Organisation des Zytoskeletts und die Aktivität von Signaltransduktionskaskaden intestinaler Epithelzellen.

Material und Methoden: Die Kolonkarzinomzelllinien HT-29 und T84 wurden mit 10^-7-10^-3 M Formaldehyd inkubiert. Proteine des Zytoskeletts (Zytokeratine, Aktin und Tubulin) wurden im Western blot und mit Immunfluoreszenzfärbung identifiziert. Die Tyrosinphosphorylierung sowie Aktivierung von ERK1/2 und p38 MAP Kinase wurden im Western blot nach Inkubation mit spezifischen Inhibitoren von Signaltransduktionskaskaden analysiert.

Ergebnisse: Die im gewählten Konzentrationsbereich nicht letale Formaldehydexposition intestinaler Epithelzellen führte innerhalb von 15 Minuten zur Tyrosinphosphorylierung von Proteinen mit einem Molekulargewicht von 70 kDa und 120–130 kDa sowie begleitend zur Aktivierung der MAP Kinasen ERK1/2 und p38. Weitergehende Analysen identifizierten das phosphorylierte 70 kDa Protein als Paxillin. Paxillin zeigte verzögert eine Verschiebung des Molekulargewichts mit reduzierter Laufgeschwindigkeit des Proteins in der SDS-PAGE. Diese Verschiebung beruhte wahrscheinlich auf einer Serin-/Threonin-Phosphorylierung des Proteins, war aber unabhängig von der Aktivität von Tyrosinkinasen, Proteinkinase A und C, Phosphatidylinositol-3'-kinase, der ERK und p38 MAP Kinase sowie von einem intakten Zytoskelett. Bei unveränderten Konzentrationen von Aktin und Tubulin sowie der nachweisbaren Zytokeratinisoformen 5, 13, 18, 19 und 20 kam es bereits nach einer Formaldehydexpositionszeit von 60 Minuten zur Reorganisation des Zytoskeletts.

Schlussfolgerung: Exposition intestinaler Epithelzellen gegenüber subletalen Formaldehydkonzentrationen führt zu rascher Signaltransduktionsaktivierung und der Phosphorylierung des fokalen Adhäsionsproteins Paxillin sowie der ERK1/2 und p38 MAP Kinase, verbunden mit der Reorganisation von Filamenten des Zytoskeletts. Diese Daten unterstützen eine Funktion der Nahrungsmittel-assoziierten Formaldehydexposition für die zelluläre Aktivierung und strukturelle Organisation intestinaler Epithelzellen.