Hemmung der ATP/P2X7R-Signalgebung schützt die intestinale Barriere bei Dextransulfatnatrium-induzierter Kolitis und Morbus Crohn durch Inaktivierung des NF-κB-Signalwegs in Makrophagen
Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED), darunter Morbus Crohn (MC) und Colitis ulcerosa, sind durch chronische Entzündungen des Gastrointestinaltrakts gekennzeichnet. Die Pathogenese von CED steht in engem Zusammenhang mit einer Hyperaktivierung von Immunzellen, die proinflammatorische Zytokine und bioaktive Moleküle freisetzen. Purinerge Rezeptoren, insbesondere der P2X7-Rezeptor (P2X7R), spielen hierbei eine zentrale Rolle. P2X7R wird unter anderem in Epithelzellen und Immunzellen exprimiert. Während Entzündungen wird Adenosin-triphosphat (ATP) vermehrt extrazellulär freigesetzt und bindet an P2X7R, wodurch Entzündungsprozesse verstärkt werden. Gleichzeitig übt der Abbau von ATP zu Adenosin typischerweise antiinflammatorische Effekte aus. Der nukleäre Faktor κB (NF-κB), ein Schlüsselregulator der Entzündungsreaktion, ist an der Freisetzung proinflammatorischer Zytokine und der Störung der intestinalen Barrierefunktion beteiligt.
In dieser Studie wurde untersucht, ob eine Hemmung der ATP/P2X7R-Signalgebung die intestinale Barriere in Dextransulfatnatrium (DSS)-induzierter Kolitis und bei MC-Patienten durch Inaktivierung von NF-κB in Makrophagen schützt. Für die Experimente wurden 40 C57BL/6-Wildtyp-Mäuse (männlich, 7–8 Wochen, 21 ± 2 g) in fünf Gruppen eingeteilt: Kontrolle (Normales Trinkwasser), DSS (2,5 % DSS im Trinkwasser), DSS + BzATP (P2X7R-Agonist), DSS + BBG (P2X7R-Antagonist) und DSS + Apyrase (ATP-Scavenger). Nach 8 Tagen wurden Kolonlänge, -gewicht, histopathologische Veränderungen sowie die Expression von P2X7R und NF-κB analysiert.
Ergebnisse zeigten, dass DSS- und BzATP-behandelte Mäuse ab Tag 4 einen signifikanten Gewichtsverlust aufwiesen (p < 0,05), der in den BBG- und Apyrase-Gruppen abgeschwächt war. Der Krankheitsaktivitätsindex (DAI) war in der DSS-Gruppe erhöht, jedoch unter BBG/Apyrase reduziert. Histologisch wiesen DSS-Mäuse eine Zerstörung der Kryptenstruktur, Verlust von Becherzellen und ausgeprägte Entzündungsinfiltrate auf, die unter BBG/Apyrase teilweise reversibel waren. Die konfokale Mikroskopie zeigte eine starke P2X7R-Expression im Epithel und in F4/80-positiven Makrophagen der DSS-Gruppe, welche unter BBG/Apyrase reduziert war. Die Phosphorylierung von NF-κB p65-Ser536 war in der DSS-Gruppe erhöht, jedoch in der BBG/Apyrase-Gruppe gehemmt (Western Blot/qPCR).
In-vitro-Experimente mit Makrophagen von MC-Patienten bestätigten, dass LPS-induzierte IL-1β- und IL-6-Freisetzung durch BBG/Apyrase oder den NF-κB-Inhibitor JSH-23 signifikant reduziert wurde (p < 0,01). Eine Kombination von BBG und JSH-23 ergab keinen synergistischen Effekt. DSS und BzATP induzierten zudem Apoptose in Kryptenzellen, wodurch die epitheliale Barriere geschädigt und die Translokation luminaler Antigene begünstigt wurde. Apyrase reduzierte die ATP-Konzentration und verbesserte so die Barriereintegrität.
Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass die Hemmung des ATP/P2X7R-Signalwegs die NF-κB-Aktivierung in Makrophagen unterbindet, entzündungsbedingte Zytokinfreisetzung reduziert und die intestinale Barriere bei experimenteller Kolitis und MC stabilisiert. Diese Erkenntnisse unterstreichen das therapeutische Potenzial der ATP/P2X7R/NF-κB-Achse in der CED-Behandlung.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002708