Intrazelluläre Lokalisation der mikrobiellen Transglutaminase und ihr Einfluss auf den Transport von Gliadin innerhalb des menschlichen Duodenalepithels

Intrazelluläre Lokalisation der mikrobiellen Transglutaminase und ihr Einfluss auf den Transport von Gliadin innerhalb des menschlichen Duodenalepithels Die Zöliakie ist eine komplexe inflammatorische Erkrankung, welche sich in genetisch prädisponierten Individuen nach Verzehr von Gliadin und artverwandten Prolaminen manifestieren kann. Eines der diagnostischen Kriterien dieser Erkrankung ist die Vermeh-rung CD8⁺ T-Zellen innerhalb des Duodenalepithels, die zur Zerstörung der Schleimhaut beitragen. Die Mechanismen, mittels derer diese Lymphozyten ihre zytotoxischen Effekte ausüben, sind bisher nicht gänzlich verstanden, sodass die Kreuzpräsentation eine Rolle im Rahmen der Zöliakie spielen könnte. Die steigende Inzidenz der Erkrankung innerhalb der letzten Jahrzehnte scheint durch die Einwirkung von Umweltfaktoren bedingt zu sein. Einer dieser Faktoren ist möglicherweise die mikrobielle Transglutaminase (mTG), ein Enzym, welches nicht nur in der Herstellung verschiedenster Lebensmittel eingesetzt wird, um Textur oder funktionelle Eigenschaften der Produkte zu verändern, sondern auch durch die intestinale Mikrobiota freigesetzt werden könnte. Obwohl dieses Protein eine völlig unterschiedliche Aminosäuresequenz und Ultrastruktur aufweist, teilt es en-zymatische Eigenschaften mit der humanen Gewebstransglutaminase (TG2), dem zentra-len Autoantigen der Zöliakie. Die Hypothese dieser Arbeit besagt, dass mTG und Gliadin von Enterozyten aufgenommen und in das endoplasmatische Retikulum (ER) transpor-tiert werden, was auf eine Kreuzpräsentation exogener Antigene durch diese Zellen hin-deutet. Um diese Fragestellung zu bearbeiten, wurden Duodenalbiopsien von 7 Zöliakiepatienten und 11 Kontrollen unter Verwendung von Ussing-Kammer-Slidern strikt von apikal in-kubiert. Dabei wurden von jedem Probanden 2 Biopsien gewonnen, eine wurde aus-schließlich mit mTG, die andere gleichzeitig mit mTG und mit Frazer’s Fraction (FF) inkubiert. Die Auswertung erfolgte auf immunelektronenmikroskopischer Ebene unter Verwendung von Antikörpern gegen PDI (ER-Marker) sowie gegen LAMP2 (Marker für späte Endosomen). Außerdem wurde der Effekt einer viertägigen RANKL-Stimulation auf die Aufnahme von mTG und die Expression des M-Zell-Markers GP2 mittels Im-munfluoreszenzmikroskopie in einem Zellkulturmodell untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass mTG und Gliadin von Enterozyten und in größerem Ausmaß von RACE-Zellen aufgenommen und in das ER transportiert werden. In diesem Zusammenhang enthielt das ER von RACE-Zellen in Zöliakiebiopsien signifikant mehr Antigene, als das von RACE-Zellen in Kontrollproben. Weiterhin zeigte sich eine deutliche Markierung der mTG innerhalb der lamina propria, eine Beobachtung, die für Gliadin nicht gemacht werden konnte. Bei simultaner Inkubation von Gliadin und mTG wurden einige Unterschiede in der intrazellulären Verteilung von Gliadin bei Zöliakiepatienten und Kontrollen dargestellt, welche möglicherweise auf einen Effekt der mTG zurückzuführen sind. Schließlich konnten HT-29 Zellen (in vitro) mittels RANKL-Stimulation RACE-Zellen induzieren, welche sich durch ihre klassische zytosolische und nukleäre Antigenaufnahme von mTG und Gliadin sowie die Expression von GP2, einem M-Zell-Marker auszeichneten. Dies ist die erste Studie, in der der intraepitheliale Transport der mTG untersucht wurde. Die erzielten Ergebnisse legen nahe, dass die mTG die intrazelluläre Lokalisation von Gliadin beeinflusst und dass der Mechanismus der Kreuzpräsentation eine Rolle in der Pathogenese der Zöliakie spielen könnte. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die mTG die basolaterale Membran sowie die lamina propria erreicht und somit die Voraussetzung zu einer antigenen Interaktion mit Zellen des Immunsystems gegeben ist. Da mTG nicht nur in einem enzymatisch inaktiven Zustand mit Nahrungsmitteln in unseren Darm ge-langt, sondern womöglich auch in einer aktiven Form durch die intestinale Mikrobiota freigesetzt wird, sind weitere Untersuchungen in Bezug auf die Sicherheit der mTG und ihre Rolle in der Pathogenese der Zöliakie notwendig. Diese Untersuchungen sprechen dafür, dass zum Schutze der Verbraucher eine eindeutige Deklaration der Lebensmittel, bei deren Verarbeitung dieses Enzyms zum Einsatz kam, notwendig ist.