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Einleitung: Man ist sich heute weitgehend einig darin, dass die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB eine zentrale Rolle in der Pathogenese von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED), zu denen der Morbus Crohn (MC) und die Colitis ulcerosa (CU) zählen, spielt. Obwohl die Rolle des NF-κB Signalwegs bei der Regulation vieler proinflammatorischer Zytokine allgemein anerkannt wird, ist weniger bekannt, wie NF-κB-vermittelte immunopathologische Mechanismen gesteuert werden. Das Proteasom ist ein großer Proteasekomplex, der sowohl für die effiziente Prozessierung des NF-κB Vorläufers p105 als auch für die Degradation von NF-κB-inhibitorischem Protein IκBα verantwortlich ist. Proteasomen kommen in zwei Hauptformen vor, als konstitutive - und Immunoproteasomen, die sich in ihren katalytisch aktiven Untereinheiten unterscheiden. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, zu untersuchen, wie sich das Muster der Expression von Proteasomen bei Entzündung verändert und was die funktionellen Konsequenzen sind.

Material und Methoden: 20S Proteasomen wurden aus entzündetem Kolongewebe von Patienten mit Morbus Crohn (n = 19) und Colitis ulcerosa (n = 20) sowohl aus makroskopisch gesunden Darmarealen von Kontrollpatienten (n= 22) isoliert. Nach der chromatographischen Reinigung wurden Proteasomen mit Massenspektroskopie näher charakterisiert. Anschließend wurden funktionelle Studien an isolierten Proteasomen mit Hilfe eines in-vitro Testsystems durchgeführt. Dabei wurde der Abbau und Prozessierung von in-vitro translatierten Proteinen der NF-κB Familie vergleichen. Immunohistologische Untersuchungen erfolgten am routinemäßig formalinfixierten paraffineingebetteten Gewebe.

Ergebnisse: Wir konnten zeigen, dass sich Patienten mit Morbus Crohn und Colitis ulcerosa deutlich in der Zusammensetzung der Proteasomenuntereinheiten unterscheiden. Während im entzündeten Darm bei MC-Patienten stark Immunoproteasomen exprimiert werden, lassen sich bei Kontrol- und UC-Patienten fast ausschließlich konstitutive Proteasomen nachweisen. Die Experimente machten deutlich, dass gereinigte Immunoprotesaomen aus MC-Patienten NF-κB p105 und IκBα deutlich stärker prozessieren bzw. degradieren als konstitutive Proteasomen aus Kontrol- und CU-Patienten. Dieser Befund wurde durch immunhistologische Untersuchungen bestätigt. Sie zeigten, dass das erhöhte Vorkommen von aktiviertem NF-κB p65 in MC-Patienten direkt mit einer starken Expression von Immunoproteasomen co-lokalisiert. Durch Inhibition der chymotryptischen Aktivität des Proteasoms konnte gezeigt werden, dass diese sowohl für die effiziente Prozessierung des NF-κB1 Vorläufers (p105) als auch für die Degradation von IκBα verantwortlich ist. In-vitro Untersuchungen mit Zelllinien unterstützten die Befunde bei MC-Patienten und machten deutlich, dass sowohl die pathologische als auch die physiologische NF-κB Aktivierung direkt von der Zusammensetzung der Proteasomenuntereinheiten abhängt.

Schlussfolgerung: Obwohl die Beteiligung des Proteasoms an der NF-κB Aktivierung als akzeptiert gilt, ist der Einfluss der strukturellen Vielfalt des 20S Proteasoms unklar und umstritten. Wir zeigen hier, dass gereinigte Immunoprotesaomen aus MC-Patienten die Generierung von NF-κB p50 aus p105 sowie den Abbau von IκBα drastisch erhöhen. Damit sind Immunoproteasomen an Entzündungsmechanismen bei Morbus Crohn direkt beteiligt. Die wichtigste Fragestellung für zukünftige Studien in diesem Zusammenhang wird sein, ob die Entzündung bei Morbus Crohn durch Inhibition einzelner Immunoproteasom-Untereinheiten verhindert bzw. abgeschwächt werden kann.