Paraptose – ein neuer bakteriell induzierter Zelltod in Darmepithelzellen und seine Rolle bei der Pathogenese der spontan bakteriellen Peritonitis (SBP)

Einleitung Die spontan bakterielle Peritonitis (SBP) ist eine schwerwiegende Komplikation der Leberzirrhose, bei der Bakterien aus dem Darm über die mesenterialen Lymphknoten in die Peritonealhöhle gelangen. Die Folgen einer Interaktion zwischen Bakterien und intestinalen Epithelzellen bei diesem Prozess ist noch nicht vollständig verstanden. Diese Studie untersucht den Zusammenhang zwischen der Expression von p53-Familienmitgliedern und bakteriell induzierter Paraptose, einer noch wenig untersuchten Form des Zelltods mit nekroptotischem Charakter.

Material und Methodik HCT-116-Zellen mit unterschiedlichem p53/p73-Status (p53KO, p73KO, p53/p73 Doppel-KO) wurden in-vitro 30 Minuten bis 4 Stunden mit Escherichia coli (E. coli) O6:Hnt ko-kultiviert. Der bakteriell induzierte Zelltod wurde elektronenmikroskopisch und durchflusszytometrisch untersucht. Das mitochondriale Membranpotential wurde mittels einer Färbung mit Tetramethylrhodamine-Ethylester (TMRE) bestimmt. Spezifische Inhibitoren (zVAD [50µm] und Actinomycin D [40 bzw. 80µM]) wurden eingesetzt, um den Zelltodprozess zu charakterisieren. Die Proteinmenge von p53 und p73 wurde mithilfe von Western Blot-Analysen untersucht.

Ergebnisse In HCT116-Zellen induzierte die Ko-Kultur mit E. coli Paraptose, begleitet von charakteristischen morphologischen Veränderungen, darunter Anschwellen der Mitochondrien, Dilatation des endoplasmatischen Retikulums, zytoplasmatische Vakuolisierung und Chromatinkondensation an der Kernmembran. Diese Veränderungen konnten wir durch elektronenmikroskopische Untersuchungen nachweisen. Die beobachtete Dilatation der Mitochondrien korrelierte mit dem Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotentials, welches mittels Durchflusszytometrie gemessen wurde. Ein durch CRISPR/Cas9 vermittelter Knockout der p53-Familienmitglieder beeinflusste die Zelltodprogression. Das Fehlen von p53 und p73 in Einzel- und Doppelknockouts führte zu einem verzögerten Einsetzen des Zelltodes im Vergleich zu Wildtyp-Zellen. Die Zugabe des Paraptose-Inhibitors Actinomycin D blockierte den Zelltod effizient sowohl in Wildtyp- als auch Knockout-Zellen. Somit spielt die p53-Familie eine entscheidende Rolle in der Kinetik bakteriell induzierter Paraptose.

Zusammenfassung Direkter Kontakt mit Bakterien induziert Paraptose in Darmepithelzellen, wobei die p53-Familie einen direkten Einfluss auf die Kinetik dieses Zelltods ausübt. Eine präzise molekulare Charakterisierung dieses Prozesses ist von entscheidender klinischer Relevanz, da der p53-Status im Darmepithel von Patienten mit Leberzirrhose die Paraptose-Suszeptibilität beeinflusst. Die Induktion der p53- und p73-Expression oder die Stabilisierung dieser Proteine könnte somit als therapeutische Option für die Vorbeugung und Behandlung einer SBP genutzt werden.

Publication History

Article published online:
13 May 2024