Der Darm als Grenzfläche zur Umwelt

Zusammenfassung

Der Darm ist ein zentrales Kommunikationsorgan und steuert Interaktionen zwischen Umweltfaktoren, Stoffwechsel- und Immunsystem. Die einzellige Epithelzellschicht fungiert als Sensor sowie als Signalgeber und stellt damit eine interaktive Grenzfläche dar. Der Wirt übersetzt Informationen aus der Umwelt in entzündliche Signalprozesse, die der Erkennung von Mikroben im Darm dienen. Darüber hinaus sind Entzündungssignale notwendig für den Erhalt der Barrierefunktion und die Vitalität der Darmepithelzellen. Diese neuen Erkenntnisse haben einen Paradigmenwechsel eingeleitet, demzufolge entzündliche Prozesse eine große Rolle für die Abwehr spielen und protektiv wirken können. Allerdings sind initial entzündliche Signale abzugrenzen von chronischen Entzündungen, die zu pathologischen Zuständen führen. Es zeichnet sich ab, dass Mikroorganismen im Darm an der Entstehung sowohl immunvermittelter als auch metabolisch assoziierter Krankheiten beteiligt sein können. Gut untersucht ist ihr Einfluss z. B. auf chronisch entzündliche Darmerkrankungen. Die Ernährung ist eine weitere Variable im Gleichgewicht zwischen Mikroben und Wirt. So verändert das Spurenelement Eisen nicht nur das mikrobielle Milieu und die Abwehrmechanismen des Wirtes, sondern beeinflusst auch die Entstehung chronischer Entzündungen.

Abstract

The bowel is a central organ of communication and regulates interactions between environmental factors, metabolism, and immune system. The single layer of epithelial cells acts as a sensor as well as a giver of signals and thus constitutes an interactive interface. The host translates information from the environment into inflammatory signalling processes, which serve to identify intestinal microbes. Furthermore, inflammatory signals are required to maintain the barrier function and the structural integrity of intestinal epithelial cells. These new insights have prompted a paradigm shift, according to which inflammatory processes have a major role in epithelial cell homeostasis and can have protective effects. However, initially inflammatory signals should be distinguished from chronic inflammation that leads to pathological conditions. It is becoming increasingly obvious that microorganisms in the bowel are involved in the development of immune mediated disorders as well as metabolic related disorders. Their influence on chronic inflammatory bowel disorders, for example, has been investigated in many studies. Nutrition is a further variable in the balance between microbes and host organism. The trace element iron, for example, changes not only the inflammatory milieu and the host’s resistance mechanisms but also influences the development of chronic inflammatory disorders.

Schlüsselwörter

Darmepithel - Mikrobiota - Interaktion - chronisch-entzündliche Darmerkrankungen - Entzündung - Paradigmenwechsel - Eisen

Keywords

bowel epithelium - microbiota - interaction - chronic inflammatory bowel disorders - inflammation - paradigm shift - iron

• Literatur

• 1 Renz H, von Mutius E, Brandtzaeg P et al. Gene-environment interaction in chronic inflammatory disease. Nat Immunol 2011; 12: 273-277
• 2 Kaser A, Zeissig S, Blumberg RS. Inflammatory bowel disease. Annu Rev Immunol 2010; 28: 573-621
• 3 Abreu MT. Toll-like receptor signalling in the intestinal epithelium: how bacterial recognition shapes intestinal function. Nat Rev Immunol 2010; 10: 131-144
• 4 Nenci A, Becker C, Wullaert A et al. Epithelial NEMO links innate immunity to chronic intestinal inflammation. Nature 2007; 446: 557-561
• 5 van Baarlen P, Troost FJ, van Hemert S et al. Differential NF-kappaB pathways induction by Lactobacillus plantarum in the duodenum of healthy humans correlating with immune tolerance. Proc Natl Acad Sci U S A 2009; 106: 2371-2376
• 6 Steck N, Hoffmann M, Sava IG et al. Enterococcus faecalis metalloprotease compromises epithelial barrier and contributes to intestinal inflammation. Gastroenterology 2011; 141: 959-971
• 7 Lebeer S, Vanderleyden J, De Keersmaecker SC. Host interactions of probiotic bacterial surface molecules: comparison with commensals and pathogens. Nat Rev Microbiol 2010; 8: 171-184
• 8 Werner T, Wagner SJ, Martinez I et al. Depletion of luminal iron alters the gut microbiota and prevents Crohn's disease-like ileitis. Gut 2011; 60: 325-333