HDAC als funktionelle Regulatoren der intestinalen Barriere in der chronisch entzündlichen Darmerkrankung

Einleitung: Eine Schädigung der epithelialen Barriere einhergehend mit einer Störung der intestinalen Homöostase stellt einen zentralen Mechanismus in der Pathogenese der chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) dar. Durch vielversprechende Studien mit Histondeazetylase (HDAC)-Inhibitoren und die dabei erzielten anti-inflammatorischen Effekte in Kolitis-Modellen, sind HDAC bei der Suche nach Zielmolekülen für therapeutische Ansätze in den Fokus gerückt.

Ziele: Zur Bestimmung der funktionelle Rolle einzelner HDAC in der epithelialen Barriere des Darms werden erst die Expressionsmuster aller HDAC untersucht und weiterhin der Einfluss von HDAC7 auf die Physiologie und biologische Funktion der intestinalen Epithelzellen und damit die Aufrechterhaltung der intestinalen Homöostase analysiert.

Methodik: Zellmigration wurde mittels Scratch-Assay und die Integrität des Zelllayers durch Messung des transepithelialen Widerstandes mit einem Voltohmmeter bestimmt. Kolonepithelzellen wurden aus humanen Biopsien isoliert und mittels RT-qPCR analysiert. Unter Einsatz des CRISPR/Cas9-Systems wurden stabile HDAC7-KO-Klone aus epithelialen Zelllinien hergestellt.

Ergebnis: Die Expressions-Analysen primärer Kolonepithelzellen aus humanen Biopsien zeigen für die meisten HDAC eine verringerte Expression im entzündeten Gewebe (Morbus Crohn und Colitis Ulcerosa). Humane T84-Zellen zeigen nach Behandlung mit dem Pan-HDAC-Inhibitor Givinostat eine deutlich verstärkte Zellmigration, eine erhöhte Sekretion von wundheilungsförderndem IL-8 sowie eine Minimierung der proinflammatorisch induzierten Reduktion des transepithelialen Widerstandes. HDAC7-KO-Klone der murinen CMT93-Zellen zeigen einen deutlich reduzierten transepithelialen Widerstand sowie ein verändertes Migrationsverhalten.

Schlussfolgerung: Pan-HDAC-Inhibitoren können den Prozess der Wundheilung im in vitro-Modell fördern und damit die Aufrechterhaltung der intestinalen Barriere modulieren. Zudem wird erstmalig ein Zusammenhang zwischen HDAC-Expression im Darmepithel und CED gezeigt was eine epithelspezifische Rolle der HDAC in der Entzündung unterstützt, wobei speziell HDAC7 Einfluss nimmt auf die Ausbildung der epithelialen Barriere und auf das Verhalten von Epithelzellen unter inflammatorischen Bedingungen.