Genexpressionsanalysen in mononukleären Zellen des peripheren Blutes nach Stimulation mit LPS und Lysat eines probiotischen und eines Wildtyp E.coli

Einleitung: Probiotisch wirksame Bakterien werden als Nahrungsmittelzusätze und Medikamente aufgrund ihrer positiven Wirkung bei infektiösen und inflammatorischen Darmerkrankungen verwendet. Es gibt Hinweise, dass Ihre Anwendung zur Senkung der Prävalenz von atopischen Erkrankungen beiträgt. Allerdings sind die molekularen Wirkmechanismen dieser immunmodulierenden Substanzen nicht verstanden. Daher wurde vergleichend der Einfluss von hochaufgereinigtem LPS und Rohlysat des probiotischen E.coli Nissle 1917 (proE) gegenüber dem nicht-probiotisch wirkenden Wildtyp 536 (WT) auf das Genexpressionsmuster von peripheren Blut mononukleären Zellen (PBMZ) analysiert. Das LPS des proE verfügt mutationsbedingt über eine verkürzte Polysaccharid O-Kette. Inwieweit diese abweichende LPS-Struktur eine Ursache für die probiotische Wirkung sein kann, war Teil der Untersuchung.

Methodik: Die Analyse der Genexpressionsmuster wurde mittels Mikroarray-Hybridisierung durchgeführt. Dazu wurde die mRNA aus verschieden stimulierten PMBZ isoliert und während der Umschreibung in cDNA entweder mit den Cy3 oder Cy5 Fluoreszenzfarbstoffen markiert. Die kompetetive Hybridisierung der cDNAs auf low-density (50 Gene) und high-density (9987 Gene) Mikroarrays lassen Aussagen über Induktion oder Repression der Expression einzelner Gene durch die verwendeten Stimuli zu.

Ergebnisse: Die low-density Arrays mit 50 immunologisch relevanten Genen wurden zur Etablierung und Evaluierung der Methodik eingesetzt und zeigten LPS-typische proinflammatorische Expressionsmuster (IL-1ß, IL-6, IL-8). Mithilfe der high-density Mikroarrays konnten eine Reihe regulierter Gene identifiziert werden, jedoch traten keine signifikanten Unterschiede zwischen dem LPS des WT und des proE auf. Allerdings gab es Hinweise auf eine verstärkte IL-10 Induktion durch das Rohlysat des proE gegenüber dem LPS allein.

Diskussion: Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die modifizierte LPS-Struktur des proE, gemessen an der Genexpression, nicht für dessen probiotische Wirkung verantwortlich gemacht werden kann. Eine verstärkte IL-10 Induktion durch das probiotische Lysat im Vergleich zum LPS könnte allerdings eine Erklärung für den probiotischen Wirkmechanismus liefern. Aufgrund der guten Besiedelung des Darmepithels durch proE könnte eine lokale, LPS-unabhängige IL-10 Freisetzung eine protektive antiinflammatorische und weitergehend eine Toleranzreaktion des Immunsystems vermitteln.

Die Arbeiten wurden von der Firma Ardeypharm GmbH, Herdecke unterstützt.