Z Gastroenterol 2016; 54 - KV015
DOI: 10.1055/s-0036-1586793

Das Zusammenspiel aus Autophagie und ER-Stress koordiniert protektive IL-22-Signale im intestinalen Epithel

F Tran 1, K Aden 1, 2, M Tschurtschenthaler 3, R Sheibani-Tezerji 1, J Kuiper 1, A Luzius 1, M Jentzsch 1, S Schreiber 2, RS Blumberg 4, A Kaser 3, P Rosenstiel 1
  • 1Institut für klinische Molekularbiologie, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • 21. Medizinische Klinik, Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Kiel, Deutschland
  • 3Division of Gastroenterology and Hepatology, Addenbrooke's Hospital, University of Cambridge, Cambridge, Großbritannien
  • 4Division of Gastroenterology, Hepatology and Endoscopy, Department of Medicine, Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School, Boston, USA

Einleitung: Autophagie ist ein konservierter intrazellulärer Prozess, welcher notwendig für die Gewährleistung zellulärer Homöostase ist, beispielsweise als kompensatorischer Mechanismus zur Eindämmung von Endoplasmatischen Retikulum (ER)-Stress. Verschiedene CED-Risikoallele von ATG16L1 und XBP1 sind assoziiert mit einer gestörten zellulären Autophagie bzw. mit exzessivem ER-Stress im intestinalen Epithel, was zu vermehrtem Zelltod und intestinaler Entzündung führt. Interleukin (IL)-22 ist ein protektives Zytokin, welches über eine STAT3-Aktivierung die epitheliale Regeneration im Kontext einer intestinalen Entzündung fördert.

Ziele: Diese Studie untersucht den Einfluss von CED-Risikogene ATG16L1 und XBP1 auf die proregenerative Funktion von IL-22 im intestinalen Epithel.

Methodik: Humane Kolonkarzinom-Zellen (HT-29 und Caco-2) wurden mit rekombinantem IL-22 sowie ER-Stress-Induktoren bzw. Autophagie-Inhibitoren behandelt und Wundheilungs-Assays, Genexpressions-Analysen und Immunoblot-Analysen unterzogen. Intestinale Organoide von Atg16l1- und Xbp1-ΔIEC-Mäusen wurden mit rekombinantem IL-22 stimuliert und der Genexpressionsanalyse mittels qRT-PCR sowie der Transkriptom-Analyse mittels „Next Generation Sequencing“-Verfahren unterzogen. Die Zytokinsekretion in Überstände wurde mittels ELISA detektiert. Atg16l1-, Xbp1- und Atg16l1/Xbp1-ΔIEC-Mäuse wurden mit rekombinantem IL-22 behandelt und immunhistochemisch auf epithelialen Zelltod und Entzündungsaktivität untersucht.

Ergebnis: IL-22 induziert STAT3- und Autophagie-abhängig transienten ER-Stress im Epithel. Intestinale Organoide aus Atg16l1- und Xbp1-ΔIEC Tieren weisen nach IL-22-Stimulus eine dramatische Steigerung des induzierten ER-Stress und der pro-inflammatorischen Genexpression sowie eine differenzielle Expression von CED-assoziierten Genen in der Transkriptom-Analyse auf. IL-22 führt im Zusammenspiel mit epithelialem ER-Stress und gestörter Autophagie, jedoch nicht in Kontrolltieren oder -ansätzen, zu verzögerter Wundheilung, vermehrtem epithelialen Zelltod und erhöhter Entzündungsaktivität in-vitro und in-vivo.

Schlussfolgerung: Diese Daten suggerieren einen unerwarteten Einfluss der CED-Risikogene ATG16L1 und XBP1 auf die regenerative Funktion von IL-22 im intestinalen Epithel.