Der CRTH2 Rezeptor in experimenteller Colitis ulcerosa

Ursache und Entwicklung von entzündlichen Darmerkrankungen, wie Morbus Crohn und Colitis ulcerosa, sind bis heute noch immer weitgehend unbekannt. Diese Erkrankungen stellen für Patient und Gesellschaft ein schwerwiegendes Problem dar. Trotz der Vielfalt an therapeutischen Möglichkeiten bleibt die Behandlung unzufriedenstellend und ist mit starken Nebenwirkungen verknüpft, was einen neuen pharmakologischen Ansatz dringend notwendig macht. Im vorliegenden Projekt wollen wir daher die unbekannte Rolle des CRTH2 Rezeptors (chemoattractant receptor-homologous molecule expressed on T-Helper2 cells), eines neuen Prostaglandin D2 Rezeptors (PGD2) in der Immunpathogenese der Colitis ulcerosa untersuchen. Von CRTH2 Rezeptoren ist bekannt, dass sie eine zentrale Rolle bei der Rekrutierung von Eosinophilen und TH2 Lymphozyten in allergischen Entzündungen spielen und dass Blockade von CRTH2 zu einer Verbesserung der Entzündung führt. Als experimentelles Modell der Colitis ulcerosa wird ein bereits länger etabliertes Mausmodell verwendet, jenes der DSS (Dextran sulfate sodium)-induzierten Kolitis, welches der Colitis ulcerosa im Menschen am nächsten kommt. In Vorversuchen konnten wir bereits zeigen, dass die DSS-Induzierte Kolitis bei Mäusen zu einer starken Einwanderung von CRTH2-expromierenden Leukozyten in die Submukosa des Kolons führt. Im ersten Teil des Projekts konzentrieren wir uns daher auf jene Leukozyten in der Submukosa des entzündeten Kolons, die CRTH2 Rezeptoren exprimieren, und werden sie an Hand von Immunfluoreszenz, Mehrfachmarkierung und Durchflusszytometrie näher charakterisieren. Das Ausmaß der Leukozyteneinwanderung wird mittels Bildanalyse an Kolonschnitten bestimmt. Im zweiten Teil werden die Liganden des CRTH2 Rezeptors näher untersucht. Diese umfassen nicht nur PGD2, sondern auch dessen stabile Metaboliten, wie auch 11-dehydro ThromboxanB 2 (TXB2), ein stabiler Metabolit von TXA2. Diese Metaboliten aktivieren CRTH2 Rezeptoren und sind starke chemotaktische Faktoren CRTH2-exprimierender Leukozyten. Die Metaboliten werden zu verschiedenen Zeitpunkten während der DSS-Kolitis mit Hilfe von Massenspektrometrie (LC-MS) im Blutplasma gemessen. Metaboliten-produzierende Zellen werden immunhistochemisch identifiziert. Im dritten Teil werden wir überprüfen, ob das enterische Nervensystem (ENS), welche den gesamten Gastrointestinaltrakt netzartig durchzieht, CRTH2 Liganden bei Entzündung freisetzt und damit bei der Leukozytenrekrutierung eine Rolle spielt. Im vierten Teil des Projektes wird der CRTH2 Rezeptor und die Enzyme, die für die Bildung der CRTH2 Liganden verantwortlich sind, pharmakologisch blockiert und der Effekt der Blockade auf den klinischen Verlauf der Kolitis untersucht. Zusammenfassend versucht dieses Projekt, die unbekannte Rolle des CRTH2 Rezeptors in der Immunpathogenese der Colitis ulcerosa zu ergründen, um damit die Möglichkeit einer weiteren Untersuchung eines neuen pharmakologischen Targets zu schaffen, welches für die Behandlung einer Kolitis von großer Wichtigkeit wäre. Ebenfalls wird für das ENS eine neue Funktion als Neuroimmun-Achse bei der Leukozytenrekrutierung untersucht, welche zur Klärung der Pathogenese von enterischen Neuropathien eine entscheidende Rolle spielen könnte.

Im Projekt wurde die Rolle des Prostaglandinrezeptors CRTH2 in der ulzerösen Kolitis, einer Form der entzündlichen Darmerkrankung, untersucht. Prostaglandine gehören zu einer Gruppe von Signalmolekülen, die in der Entstehung, aber auch in der Verminderung von Entzündungen eine wesentliche Rolle spielen. Sie wirken über eigene Rezeptoren auf verschiedensten Zelltypen. Für jedes Prostaglandin gibt es mehrere Rezeptoren, die nicht nur eine gemeinsame, sondern auch unterschiedliche Zellantworten produzieren können. Für das Verstehen der Wirkung der Prostaglandine ist das Verständnis der Wirkungen an den einzelnen Rezeptoren Vorrausetzung. So besitzt z.B. das Prostaglandin D2 zwei unterschiedliche Rezeptoren, den CRTH2 und den DP Rezeptor. Im Projekt gingen wir von der Hypothese aus, dass CRTH2 die Darmentzündung steigern und DP sie hemmen würde. Wir konnten nachweisen, dass CRTH2 eine zu DP entgegengesetzte, nämlich entzündungsfördernde Rolle spielt. Während die Anzahl von CRTH2 Rezeptoren in eosinophilen Leukozyten von Patienten mit entzündlicher Darmerkrankung mit der Schwere abnahm, nahm die Zahl der DP Rezeptoren zu. Im entzündeten Dickdarm dagegen nahm das CRTH2 Protein deutlich mit der Schwere der Entzündung zu. Die entzündungsfördernde Rolle von CRTH2 konnte in der experimentell induzierten Darmentzündung durch die Gabe von spezifischen pharmakologischen Inhibitoren bestätigt werden. Histochemisch konnte der CRTH2 Rezeptor sowohl in der Darmmukosa als auch in eingewanderten Entzündungszellen des Dickdarms beobachtet werden. Weiters wurden Metabolite des intermediären Stoffwechsels (z.B. Aminosäuren) im Serum und Urin von Patienten mit entzündlicher Darmerkrankung untersucht, um festzustellen, ob durch ein sogenanntes Metabolitprofil die unterschiedlichen Formen dieser Erkrankung unterschieden werden könnten. Das gemessene Metabolitprofil konnte klar zwischen Gesunden und Kranken sowie auch zwischen den zwei unterschiedlichen Formen der entzündlichen Darmerkrankung, der ulzerösen Kolitis und dem Morbus Crohn, unterscheiden. Die entzündlichen Darmerkrankungen sind nicht nur für die Betroffenen sondern auch die Gesellschaft eine Belastung. Die Erkrankung ist schwer zu behandeln, tritt vor allem in jungen Jahren auf und bedarf einer lebenslangen Therapie. Durch unsere Untersuchungen haben wir einen neuen Ansatz zu einer möglichen Pharmakotherapie gefunden, die einen großen medizinischen Nutzen bringen könnte. CRTH2 Inhibitoren sind bereits für andere Erkrankungen in Gebrauch und könnten auch für Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen verwendet werden. Schließlich kann das Metabolitprofil als Biomarker für die oft schwer zu unterscheidenden Formen dieser Erkrankung herangezogen werden, um bessere Diagnosen zu erstellen und unerwünschte Nebenwirkungen zu vermeiden.