Medizinische Klinik B für Gastroenterologie und Hepatologie

Schwerpunkte

Präklinische Evaluation neuer Wirksubstanzen zur Behandlung von CED

Eine kausale Therapie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen (CED) ist aktuell noch nicht möglich. Trotz deutlicher Fortschritte in den letzten Jahren sind die aktuell verfügbaren Therapieoptionen jedoch weiterhin – aufgrund von Nebenwirkungen und z. T. mangelnder Langzeitwirkung – oftmals nicht ausreichend. Daher besteht einer unserer Forschungsschwerpunkte in der präklinischen Evaluation neuer potentieller Therapiesubstanzen. Zur wissenschaftlichen Überprüfung der anti-entzündlichen Wirksamkeit stehen vielfältige, langjährig etablierte tierexperimentelle Kolitismodelle zur Verfügung. Die zugrunde liegenden Wirkmechanismen und Wege der Signaltransduktion werden u.a. mittels Western Blot, Realtime-PCR, ELISPOT und Immunhistochemie in Gewebeproben und Zellkultursystemen untersucht.
Kürzlich konnten wir zeigen, dass die Applikation des Tripeptids KdPT in verschiedenen Mausmodellen die Versuchstiere vor einer Kolitis schützt, indem es die intestinale Epithelbarriere aufrechterhält. Aktuell wird die Wirksamkeit von KdPT bei Patienten mit Colitis ulcerosa in einer multizentrischen Phase II Studie überprüft. 

Immunhistochemische Darstellung der Occludin-Expression im Kolonepithel von gesunden C57Bl/6 Wildtyp Mäusen. Das Migrations-/Proliferationsverhalten von humanen intestinalen Kolonepithelzellen (Caco-2 Zellen) wird durch einen Scratch-Assay erfasst. 

Für das Apolipoprotein A1, proteinogener Hauptbestandteil von HDL, sowie für Apo A1 mimetische Peptide sind vielfältige anti-inflammatorische, immunmodulatorische und anti-oxidative Effekte insbesondere bei atherothrombotischen Erkrankungen bekannt. In einem aktuellen Projekt erforschen wir die prophylaktischen und therapeutischen Effekte von Apolipoprotein A1 mimetischen Peptiden (z.B. 5A Peptid) auf den Verlauf einer murinen Kolitis.

Immunhistochemische Detektion (Gr1-Färbung) von Neutrophilen im Kolonepithel von C57Bl/6 Wildtyp Mäusen nach Induktion einer akuten DSS-induzierten Kolitis und Therapie mit Placebo (links) bzw. 5A-Peptid (rechts).

Stellenwert von Lipidmediatoren in der Pathogenese von CED

Neben den klassischen pro-inflammatorischen Botenstoffen wie Tumornekrosefaktor-α rücken zunehmend auch Lipide als Entzündungsmediation in den Fokus der Wissenschaft. Sphingolipid Sphingosin-1-Phophat (S1P) wird – als Antwort auf proinflammatorische Stimuli - aus dem Zellmembranbestandteil Sphingomyelin gebildet und beeinflusst neben Apoptose und Zelldifferenzierung auch immunologische Signalwege. Für S1P-Rezeptormodulatoren wie FTY720 und KRP-203 wurden bereits eine anti-inflammatorische Wirkung in vivo nachgewiesen. Ziel des Projekts ist, den Einfluss einer S1P-neutralisierenden Therapie auf den Verlauf einer experimentellen Kolitis zu evaluieren.
Ein weiteres Lipid, dem eine entscheidende Rolle im Rahmen der Modulation der Immunantwort zugeschrieben wird, ist das Lyso-Phosphatidylserin. Von der Phosphatidylserin-spezifischen Phospholipase A1 zellmembrannah produziert, beeinflusst das Lipid die Produktion pro-inflammatorischer Mediatoren und Differenzierungswege von am Entzündungsgeschehen beteiligter Zellen.
Im immunologisch bedeutsamen MHCIII-Cluster befindet sich neben dem Genlocus für TNF- und Lymphotoxin- auch der Genlocus für das Leukozytenspezifische Transkript-1 (LST-1). Die immunologische Bedeutung dieses Proteins für intestinale Entzündungen ist bislang unbekannt. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass LST-1 inhibitorische Effekte auf die Proliferation von Leukozyten vermittelt und die Differenzierung dendritischer Zellen beeinflusst.                                                                                  
Ziel des Projektes, ist die Expression von LST-1 in nicht-leukozytären Zellen sowie seine biologische Funktion im Rahmen des Entzündungsgeschehens in vitro und in vivo zu untersuchen.

Histologisches Kolonpräparat eines Patienten mit Morbus Crohn: A) Gefäßwand eines größeren submukösen Gefäßes, *Gefäßlumen, 1000 x; B) kleines submuköses Gefäß, 1000 x; C) kleines submuköses Gefäß und einzelne extravasale LST-1 positive Leukozyten, 400 x; Färbung: vWF-FITC (grün), LST-1 (rot) und DAPI-Kernfärbung (blau)

Bedeutung opportunistischer viraler Infektionen für den Verlauf bei CED

Die Rolle von Infektionen mit Viren der Herpesgruppe (CMV, HSV, EBV, VZV) bei der Entstehung und Exazerbation von CED ist gegenwärtig nicht hinreichend geklärt. Mit verschiedenen immunbiologischen Verfahren (ELISPOT, PCR, Antikörper-Nachweis) untersuchen wir daher die Rolle viraler Infektionen (v.a. mit CMV oder EBV) im Rahmen der Pathogenese von CED. Dabei soll vor allem durch direkte funktionelle Analyse der antiviralen CD8+-T-Zellen die immunologische Relevanz einer viralen Infektion im Rahmen einer akuten Exazerbation der zugrundeliegenden CED geklärt werden.

Interferon-γ ELISPOT Assay (CMV Antigen). Positive T-Zell Antwort mit > 200 spot forming units/well (links) vs. marginale Reaktivität (rechts).

Einfluss regulatorischer T-Zellen auf die Citrobacter rodentium-induzierte Kolitis der Maus

Die Citrobacter rodentium (C.r.)-induzierte experimentelle Kolitis der Maus ist ein Modell der humanen, durch enteropathogene und enterohämorrhagische E. coli übertragenen infektiösen Kolitis. Die Rolle regulatorischer T-Zellen auf die durch C.r. ausgelöste intestinale Infektion ist bislang ungeklärt.                                                                    
In dem verwendeten Mausmodell können regulatorische T-Zellen durch Gabe von Diphtherie(DT)-Toxin gezielt depletiert werden (sog. DEREG, depletion of regulatory t-cells Maus). Nach Depletion regulatorischer T-Zellen und anschließender Infektion mit C.r. entwickeln DEREG Mäuse eine Ileitis. Die Foxp3+-regulatorischen T-Zellen sowie weitere Zellen des darmassoziierten lymphatischen Gewebes werden im Verlauf der Infektion wiederholt mittels FACS-Analyse untersucht.

HE-Färbung des terminalen Ileums einer DEREG-Maus vor Infektion mit Citrobacter rodentium (links) sowie 4 Tage nach Infektionsbeginn mit histologisch deutlichen Entzündungszeichen.

Experimentelle Bildgebung in murinen Kolitismodellen

Üblicherweise wird in experimentellen Kolitismodellen die Krankheitsaktivität vor allem durch histologische Analysen bestimmt, die methodenbedingt eine ex vivo Präparation erfordern und somit den Tod der Versuchstiere bedeuten. Eine nicht-invasive Bestimmung der Entzündungsaktivität durch experimentelle Bildgebungsverfahren in vivo erlaubt serielle Untersuchungen mit der Möglichkeit zu intraindividuellen Verlaufskontrollen. Daher arbeiten wir an der Etablierung entzündungsspezifischer, nicht-invasiver Kleintierbildung durch Fluoreszenz-mediierte Tomographie, hochauflösenden Ultraschall sowie Kleintier-PET/CT.           

Scan einer C57Bl/6 Wildtyp Maus nach Induktion einer akuten DSS-Kolitis mittels Fluoreszenz-mediierte Tomographie (links), hochauflösende Hydrokolonsonographie FDG-PET/CT (Mitte) und FDG-PET/CT (rechts).