Rolle des Kindlin-1 (KIND1) Gens bei nekrotisierender Enterocolitis (NEC) und chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) im Kindesalter
Final Report Abstract
Das initiale Ziel dieses Projektes war die Untersuchung eines heterozygoten Defekts Kindlin1-Gen bei der Pathogenese der NEC im Mausmodell. Wider Erwarten zeigten die Ergebnisse eine geringere NEC-Inzidenz in heterozygoten Kindlin1 Mäusen im Vergleich zu Wildtypen. Nach einer thematischen Neuausrichtung des Projektes etablierten wir zwei vollkommen neue NEC Modelle. In einem ersten Modell applizierten wir Polyinosin-Polycytidylsäure (pIC), ein Analogon viraler RNA in den Magen von neugeborenen Mäusen. Wir beobachteten eine vergleichbare enterale Immunreaktion wie bei Gabe von Lipopolysaccharid (LPS), welches als TLR-4 Agonist in bakteriell indizierten NEC-Mausmodellen zur Anwendung kommt. Zudem waren wir im Gegensatz zu anderen Forschergruppen in der Lage, die enterale Inflammation detailliert zu charakterisieren, nicht ausschließlich durch Histologie, sondern mit weiteren Verfahren wie Durchflusszytometrie und qRT-PCR Messungen. Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass nicht nur Bakterien sondern auch Viren eine NEC induzieren können. Auffällig war zudem, dass die Immunreaktion in klassischen NEC Modellen wie auch dem pIC Mausmodell nur begrenzt ist, was uns dazu bewegte, ein Modell mit einer ausgedehnteren enteralen Inflammation zu etablieren, welches die humane NEC realistischer simuliert. Hierzu nutzten wird den Effekt von Dextran Sodium Sulfat (DSS), welches bei inflammatorischen Darmmodellen für chronisch entzündliche Darmerkrankungen (Colitis ulcerosa) verwendet wird und eine Dosis-abhängige Colitis induziert. Nach Durchlaufen des Protokolls machten wir drei Beobachtungen: 1) Die gastrale Applikation von DSS in neonaten Mäusen zeigt im Vgl. zu adulten Tieren sehr viel früher inflammatorische Effekte 2) In neonaten Mäusen ist nicht nur das Kolon, sondern der gesamte Darm, inklusive Jejunum und Ileum, betroffen 3) Der Phänotyp der induzierten intestinalen Läsionen im Dünndarm von neonaten Mäusen weist hinsichtlich der Läsionsgröße mehr Charakteristika einer schweren humanen NEC als das klassische LPS NEC Modell auf. Die Vorteile des NEC-Modells mittels DSS sind die messbar gesteigerte Chemokinexpression, hohen Reproduzierbarkeit, geringen Kosten sowie die Einstellung der intestinalen Läsionsgröße durch DSS-Konzentrationsanpassung. Das DSS-Protokoll zeigt zudem eine Altersabhängigkeit, daher ist ein direkter Vergleich der Immunantwort zwischen neonaten und adulten Tieren möglich. Schließlich kann auf Hypoxie und Kältestress verzichtet werden, was eine zusätzliche Belastung für die Tiere darstellt. Dieses neue NEC-Modell kann nun genutzt werden, weitere Versuche zur Pathogenese dieser weiterhin ungeklärten Erkrankung durchzuführen.
Publications
- (2014). Increased inflammatory reaction to intestinal ischemia-reperfusion in neonatal versus adult mice. Eur J Pediatr Surg. 2015 Feb;25(1):46-50
Yu Y, Klemann C, Feng X, Ginzel M, Vieten G, Lacher M, Ure BM, Kuebler JF
(See online at https://doi.org/10.1055/s-0034-1387945) - (2015). The viral dsRNA analogue poly (I:C) induces necrotizing enterocolitis in neonatal mice. Pediatr Res. 2015 Dec 17
Ginzel M, Yu Y, Klemann C, Feng X, von Wasielewski R, Park JK, Hornef MW, Torow N, Vieten G, Ure BM, Kuebler JF, Lacher M
(See online at https://doi.org/10.1038/pr.2015.261) - Dextran sodium sulfate (DSS) induces necrotizing enterocolitis-like lesions in neonatal mice. PLoS ONE 12(8): e0182732, 2017
Ginzel M, Feng X, Yu Y, Klemann C, von Wasielewski R, Park JK, Hornef MW, Vieten G, Ure BM, Kuebler JF, Lacher M + 4 weitere
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182732)
