IL-1β and ADAM17 are central regulators of β-defensin expression in Candida esophagitis

Der Gastrointestinaltrakt ist mit einer großen Anzahl von Mikroorganismen besiedelt. Unter normalen Bedingungen verhindern epitheliale Abwehrmechanismen eine Infektion durch diese Erreger. Prädisponierende Bedingungen können die Balance zwischen epithelialen Abwehrmechanismen und der Pathogenität der luminalen Mikroorganismen entscheidend verändern. Dies kann lebensbedrohliche Infektionen mit diesen ansonsten ungefährlichen Keimen zur Folge haben. Antimikrobielle Peptide sind wichtige Bestandteile der epithelialen Abwehrmechanismen. In der vorliegenden Arbeit sollten die Rolle gastrointestinaler Abwehrmechanismen und hier vor allem die der antimikrobiellen Peptide bei der Candida-Ösophagitis untersucht werden. Die Candida-Ösophagitis repräsentiert eine ernste Bedrohung für einen immunkompromittierten Patienten. Der Verlauf der Infektion ist sowohl durch die Pathogenität des Pilzes als auch durch die Funktionalität der epithelialen Abwehr des Patienten geprägt. Human β-defensine stellen eine zentrale Komponente der mukosalen angeborenen Abwehr dar. Es gelang uns zu zeigen, dass hBD-2 und hBD-3 durch eine Interaktion epithelialer Zellen mit mononukleären Zellen des peripheren Blutes im Rahmen der Candida-Ösophagitis vermehrt exprimiert werden. Hierbei sind divergente Signalwege, die NFκB oder AP-1 abhängig sind, von entscheidender Bedeutung. Ziel der Arbeit war die Aufklärung der Mechanismen, die zur Induktion von hBD-2 und hBD-3 als Antwort auf eine Infektion des Ösophagus mit C. albicans führen. Um die Mechanismen weiter aufzuklären, welche die hBD-2 und hBD-3 Expression während einer Candida-Ösophagitis regulieren, wurde das etablierte Ko-Kultur System (Ösophaguskarzinomzelllinie OE21 und PBMC) sowie Biopsien aus infizierten und gesunden Speiseröhren genutzt. Blockierende Antikörper zeigten, dass IL-1β eine Aktivierung von NF-κB und nachfolgend die Expression von hBD-2 bewirkt. Unabhängig von diesem Mechanismus stellte die Aktivierung des EGFR durch endogenes TGF-α einen entscheidenden Schritt in der Induktion der hBD-3 Expression durch C. albicans dar. Mittels siRNA vermitteltem knock-down und spezifischen Inhibitoren galt es zu klären, dass ADAM17 essentiell für diesen TGF/EGFR/AP-1/hBD-3 Signalweg ist. So war durch Electrophoretic Mobility Shift Assays und Western-Blot-Analysen nachweisbar, dass eine Interferenz mit ADAM17 die MAPK/AP-1 Aktivierung, aber nicht den NF-κB Signalweg hemmt. Real-time PCR-Analysen belegten, dass eine Hemmung von ADAM17 zu einer Reduktion der durch C. albicans induzierten hBD-3 Expression führt. Die Analyse von Biopsien aus gesunden und infizierten Candida-Ösophagitis Patienten bestätigte die Involvierung von ADAM17, dessen Expression im Rahmen der Candida-Ösophagitis deutlich erhöht ist. Signaltransduktionswege in einem in vitro Modell der Candida-Ösophagitis und Biopsien aus Patienten erbrachten den Nachweis von zwei divergenten Signalwegen, die zum einen durch IL-1β/NF-κB die hBD-2 Expression und zum anderen durch einen ADAM17/TGF-α/MAPK/AP-1 Weg die hBD-3 Expression kontrollieren