Gefrierbruch-Elektronenmikroskopie der Tight Junction und allgemeine Aufgaben

• Applicant: Professor Dr. Michael Fromm
• Subject Area: Anatomy and Physiology
• Term: from 2006 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 21131654

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Im Z-Projekt wurden zwei Techniken durchgeführt, die allen FOR-Teilprojekten zugutekamen und diese in der Beantwortung ihrer jeweiligen Fragestellungen unterstützten. Zum einen wurden mittels Gefrierbruch-Elektronenmikroskopie ultrastrukturelle Analysen von Tight Junctions mit anschließender morphometrischer Auswertung der für das jeweilige Projekt interessanten Parameter durchgeführt. Dadurch konnten Aussagen über das Erscheinungsbild des Tight Junction-Netzwerkes gemacht werden, die zum Teil auch erheblichen Einfluss auf ihre Funktionalität haben. So kann beispielsweise die Verminderung der Strangzahl einen großen Effekt auf die gesamte Barriere, die von der Tight Junction ausgebildet wird, haben, so dass es zu einer Schwächung dieser kommt. Zum anderen konnten durch die Zwei-Wege-Impedanzspektroskopie, die in der ersten Förderperiode entwickelt worden war, Aussagen über die elektrische Barriere gemacht werden. Mit dieser Technik können der transzelluläre und der parazelluläre elektrische Widerstand separat gemessen werden, wodurch es möglich wird, Ionenleitfähigkeiten unmittelbar den Zellmembranen und/oder den Tight Junctions zuzuordnen. Dadurch können beispielsweise Effekte von Substanzen in ihrer Wirkweise direkt den Tight Junctions oder als auf andere Membrankomponenten wirkend zugeordnet werden, was weitere Rückschlüsse auf sich anschließende Mechanismen zulässt.

Publications

• (2009) Na+ absorption defends from paracellular back-leakage by claudin-8 upregulation. Biochem. Biophys. Res. Comm. 378(1): 45-50
  Amasheh S, Milatz S, Krug SM, Bergs M, Amasheh M, Schulzke JD, Fromm M
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2008.10.164)
• (2009) TNFalpha up-regulates claudin-2 expression in epithelial HT-29/B6 cells via phosphatidylinositol-3-kinase signaling. Cell Tiss. Res. 336(1): 67-77
  Mankertz J, Amasheh M, Krug SM, Fromm A, Amasheh S, Hillenbrand B, Tavalali S, Fromm M, Schulzke JD
  (See online at https://doi.org/10.1007/s00441-009-0751-8)
• (2009) Tricellulin forms a barrier to macromolecules in tricellular tight junctions without affecting ion permeability. Mol. Biol. Cell 20: 3713-3724
  Krug SM, Amasheh S, Richter JF, Milatz S, Günzel D, Westphal JK, Huber O, Schulzke JD, Fromm M
  (See online at https://doi.org/10.1091/mbc.e09-01-0080)
• (2009) Two-path impedance spectroscopy for measuring paracellular and transcellular epithelial resistance. Biophys. J. 97(8): 2202-2211
  Krug SM, Fromm M, Günzel D
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.bpj.2009.08.003)
• (2010) Claudin-2, a component of the tight junction, forms a paracellular water channel. J. Cell Sci. 123(11): 1913-1921
  Rosenthal R, Milatz S, Krug SM, Oelrich B, Schulzke JD, Amasheh S, Günzel D, Fromm M
  (See online at https://doi.org/10.1242/jcs.060665)
• (2010) Claudin-3 acts as a sealing component of the tight junction for ions of either charge and uncharged solutes. Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 1798: 2048-2057
  Milatz S, Krug SM, Rosenthal R, Günzel D, Müller D, Schulzke JD, Amasheh S, Fromm M
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2010.07.014)
• (2011) Aerolysin from Aeromonas hydrophila perturbs tight junction integrity and cell lesion repair in intestinal epithelial HT-29/B6 cells. J. Infect. Dis. 204 (8): 1283-1292
  Bücker R, Krug SM, Rosenthal R, Günzel D, Fromm A, Zeitz M, Chakraborty T, Fromm M, Epple HJ, Schulzke JD
  (See online at https://doi.org/10.1093/infdis/jir504)
• (2011) Yersinia enterocolitica induces epithelial barrier dysfunction through regional tight junction changes in colonic HT-29/B6 cell monolayers. Lab. Invest. 91: 310-324
  Hering NA, Richter JF, Krug SM, Günzel D, Fromm A, Bohn E, Rosenthal R, Bücker R, Fromm M, Troeger H, Schulzke JD
  (See online at https://doi.org/10.1038/labinvest.2010.180)
• (2012) Claudin-17 forms tight junction channels with distinct anion selectivity. Cell. Mol. Life Sci. 69(16): 2765-2778
  Krug SM, Günzel D, Conrad MP, Rosenthal R, Fromm A, Amasheh S, Schulzke JD, Fromm M
  (See online at https://doi.org/10.1007/s00018-012-0949-x)
• (2012) The effect of chitosan on transcellular and paracellular mechanisms in the intestinal epithelial barrier. Biomaterials 33(9): 2791-2800
  Rosenthal R, Günzel D, Finger C, Krug SM, Richter JF, Schulzke JD, Fromm M, Amasheh S
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.12.034)
• (2012) Transient opening of the perineurial barrier for analgesic drug delivery. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109(29): E2018-E2027
  Hackel D, Krug SM, Sauer RS, Mousa SA, Böcker A, Pflücke D, Wrede EJ, Kistner K, Hoffmann T, Niedermirtl B, Sommer C, Bloch L, Huber O, Blasig IE, Amasheh S, Reeh PW, Fromm M, Brack A, Rittner HL
  (See online at https://doi.org/10.1073/pnas.1120800109)
• (2013) Contribution of tight junction proteins to ion, macromolecule, and water barrier in keratinocytes. J. Invest. Dermatol. 133(5): 1161-1169
  Kirschner N, Rosenthal R, Furuse M, Moll I, Fromm M, Brandner JM
  (See online at https://doi.org/10.1038/jid.2012.507)
• (2013) Improved cell line IPEC-J2, characterized as a model for porcine jejunal epithelium. PLOS One 8(11): e79643
  Zakrzewski SS, Richter JF, Krug SM, Jebautzke B, Lee IM, Rieger J, Sachtleben M, Bondzio A, Schulzke JD, Fromm M, Günzel D
  (See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079643)
• (2013) Sodium caprate as an enhancer of macromolecule permeation across tricellular tight junctions of intestinal cells. Biomaterials 34(1): 275-282
  Krug SM, Amasheh M, Dittmann I, Christoffel I, Fromm M, Amasheh S
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.09.051)
• (2014) Laurate permeabilizes the paracellular pathway for small molecules in the intestinal epithelial cell model HT-29/B6 via opening the tight junctions by reversible relocation of claudin-5. Pharm. Res. 31(9): 2539-2548
  Dittmann I, Amasheh M, Krug SM, Markov AG, Fromm M, Amasheh S
  (See online at https://doi.org/10.1007/s11095-014-1350-2)
• (2014) Proinflammatory cytokine-induced tight junction remodeling through dynamic self-assembly of claudins. Mol. Biol. Cell 25(18): 2710–2719
  Capaldo CT, Farkas AE, Hilgarth RS, Krug SM, Wolf MF, Benedik JK, Fromm M, Koval MH, Parkos CA, Nusrat A
  (See online at https://doi.org/10.1091/mbc.e14-02-0773)
• (2014) TcpC protein from E. coli Nissle improves epithelial barrier function involving PKCζ and ERK1/2 signalling in HT-29/B6 cells. Mucosal Immunol. 7(2): 369-378
  Hering NA, Richter JF, Fromm A, Wieser A, Hartmann S, Günzel D, Bücker R, Fromm M, Schulzke JD, Troeger H
  (See online at https://doi.org/10.1038/mi.2013.55)
• (2015) Molecular determinants of anion channel properties of claudin-17. Cell. Mol. Life Sci. 72
  Conrad MP, Piontek J, Günzel D, Fromm M, Krug SM
  (See online at https://doi.org/10.1007/s00018-015-1987-y)