Enterohepatic cooperation in the postnatal establishment of immune homeostasis

• Enterohepatische Kooperation in der postnatalen Etablierung der Immunhomöostase

Schwentker, Annika; Hornef, Mathias (Thesis advisor); Pabst, Oliver (Thesis advisor); Blank, Lars M. (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2023)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023

Kurzfassung

Die rasche Anpassung an extrauterines Leben nach der Geburt ist eine Herausforderung für den Wirt. Die Ernährung wird bei hohem Energiebedarf plötzlich von parental auf enteral umgestellt, was eine effiziente Nährstoffaufnahme im Darm erfordert und die erhöhte Darmpermeabilität für Makromoleküle während der ersten Lebenstage (vor der sogenannten gut closure) erklären könnte. Zudem muss sich das neonatale Immunsystem auf die rasche bakterielle Besiedlung und die plötzliche Exposition durch mikrobielle Stimuli einstellen. Aus dem Darm absorbierte Substanzen erreichen über die Pfortader zunächst die Leber, die sich bei Mäusen erst nach der Geburt gänzlich von einem hämatopoetischen zu einem metabolischen Organ wandelt. Die Mechanismen, die eine effiziente Nährstoffaufnahme ermöglichen, aber gleichzeitig eine unkontrollierte Exposition und Aktivierung des Immun-systems durch mikrobielle Stimuli verhindern, sind jedoch nicht gut definiert und waren Ziel der vorliegenden Untersuchung. Ich konnte zeigen, dass die orale Gabe von makro-molekularen Tracern und Immunstimuli wie Lipopolysacchariden (LPS) bei Mäusen während der frühen postnatalen Phase zur Aufnahme durch Enterozyten im distalen Dünndarm und erhöhten Serumspiegeln führt. Da die Aufnahme in Enterozyten auf den distalen Dünndarm beschränkt war, dessen Enterozyten beim Neugeborenen über supranukleäre Vakuolen (SNV) verfügen und den endozytotischen Adapter Disabled homolog 2 (Dab2) exprimieren, testete ich die Hypothese einer Dab2-abhängigen Endo- und Transzytose. Die Abwesenheit der Dab2-Expression in konditionalen Knockoutmäusen verminderte zwar die zelluläre Aufnahme von Fluoresceinisothiocyanat (FITC)-Dextran, veränderte jedoch nicht die Translokation von FITC-Dextran und hatte keinen Einfluss auf die LPS-Aufnahme und -Translokation. Die Arbeit mit konfluenten Kulturen intestinaler neonataler Stammzellorganoide zeigte im Gegensatz dazu, dass die beim Neugeborenen erhöht exprimierte Fettsäure-Translokase CD36 an der mukosalen LPS-Translokation beteiligt ist. Als möglichen kompensatorischen Mechanismus für die erhöhte LPS-Exposition konnte ich die verstärkte Expression und Sekretion des LPS detoxifizierenden Enzyms Acyloxyacylhydrolase (AOAH) identifizieren. Durchfluss-zytometrische und molekularbiologische Analysen von hepatischem Gewebe weisen auf größere Immunzellpopulationen in der neugeborenen Leber sowie eine erhöhte transkriptionelle Aktivität nach oraler LPS-Gabe bei neugeborenen, aber nicht adulten Tieren hin. Die neonatale hepatische Zytokinexpression wurde durch das oral verabreichte LPS-Antitoxin Pep19-2.5, sowie einen funktionsfähigen myeloid differentiation primary response 88 (MyD88)-Signalweg und die Nahrungsaufnahme beeinflusst. Zusammenfassend verdeutlichen meine Ergebnisse die Komplexität des makromolekularen Transports im neonatalen Dünndarm, identifizieren einen Weg der mukosalen LPS-Transzytose und zeigen einen potenziellen Kompensationsmechanismus zur Vermeidung einer systemischen Immunaktivierung durch LPS aus dem Darm auf. Des Weiteren hilft meine Arbeit, die erhöhten Entzündungsparameter kurz nach der Geburt zu erklären und stellt die Grundlage für ein besseres Verständnis der Auswirkung auf die lebenslange Immunhomöstase dar.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehrstuhl für Angewandte Mikrobiologie [161710]
• [525500-2]