TUM – Technische Universität München Menü
Schnitt durch einen Wundbereich im Dickdarm. Dargestellt ist das Darmepithel einer CHOP-Maus mit einer Region, in der sich die Wundheilung verzögert.
Schnitt durch einen Wundbereich im Dickdarm: Das Darmepithel ist rot dargestellt. Der Heilungsprozess zeichnet sich durch starke Zellteilung im Wundbereich aus (grüne Färbung). Bei hohem Vorkommen des CHOP-Proteins verzögert sich die Wundheilung des Epithels (rot umrandete Region). (Bild: N. Waldschmitt / TUM)
  • Forschung

Neue Erkenntnisse über chronische Darmentzündungen

Zellstress macht den Darm krank

Viele Menschen in den westlichen Industriestaaten leiden unter chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED). Was diese Darmentzündungen auslöst, konnte bisher nicht vollständig geklärt werden. Ernährungsforscherinnen und -forscher der Technischen Universität München (TUM) haben jetzt ein weiteres Detail im Entstehungsprozess der Krankheiten identifiziert: Sie zeigten mit Hilfe eines Mausmodells, dass ein Protein in den Zellen der Darmschleimhaut für die Erkrankungen mitverantwortlich ist.

Über 3,5 Millionen Europäer und US-Amerikaner leiden an Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa, den beiden häufigsten Formen von CED. Chronisch entzündliche Darmerkrankungen sind die Folge einer Überreaktion des Immunsystems auf Bakterien, die ganz natürlich im Darm vorkommen. „Zu einer solchen Überreaktion kann es kommen, wenn das Anti-Stress-Programm in den Zellen in der Darmschleimhaut nicht einwandfrei funktioniert“, erklärt Prof. Dirk Haller vom TUM-Lehrstuhl Ernährung und Immunologie.

Konkret bezieht sich der Wissenschaftler auf eine Kette aufeinanderfolgender Signale in der Zelle, die so genannte „unfolded protein response“ (UPR), die Zellen vor Stress schützen soll. „Die UPR ist eine Art Reparaturmechanismus der Zelle, wenn Proteine bei der Produktion nicht richtig gefaltet werden - eine wichtige Ursache für Zellstress“, so Haller weiter. Eine Störung der Signalkaskade kann zu Entzündungen und Zelltod führen. Dabei werden die Zellen der Darmschleimhaut geschädigt, eine Vorbedingung für das Entstehen von CED.

Für die Aktivierung der UPR spielt das „C/EBP homologe Protein“ (CHOP) eine wichtige Rolle. Offenbar ist CHOP aber auch am Entzündungsgeschehen beteiligt. Das Forscherteam hat CHOP daher näher unter die Lupe genommen. Mit Hilfe eines neuen Mausmodells untersuchten die Wissenschaftler die Bedeutung des Proteins im Zusammenhang mit chronischen Darmentzündungen. Dabei modifizierten die Wissenschaftler die DNA, so dass die Darmepithelzellen der Mäuse größere Mengen des Proteins bildeten.

Geschädigte Zellen erholen sich langsamer

Die vermehrte Bildung von CHOP machte die Mäuse zum einen anfälliger für eine Darmentzündung. Zum anderen klang die Entzündung langsamer ab, die Darmschleimhaut brauchte danach auch länger um sich zu regenerieren. „Doch anders als bisher vermutet, ist die höhere CHOP-Konzentration wohl nicht dafür verantwortlich, dass Epithelzellen absterben“, erklärt Haller. „Vielmehr verhindert CHOP die Zellteilung und verlangsamt damit die Neubildung der Schleimhaut nach einer Verletzung.“

Solche Schädigungen, wie sie durch Infektionen verursacht werden, sind oftmals der erste Schritt zu einer chronischen Darmentzündung. Die Ergebnisse sind eine weitere Bestätigung dafür, dass eine funktionierende UPR-Signalkaskade für eine gesunde Darmschleimhaut unerlässlich ist. Eine Störung der Regulation kann die Schutzfunktion des Darmepithels erheblich beeinträchtigen und so zur Entstehung von chronisch entzündlichen Darmerkrankungen beitragen.

An der Forschungsarbeit haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität München, des Klinikums rechts der Isar, des Helmholtz Zentrum München, der Universität Erlangen sowie der University of North Carolina, USA mitgewirkt.

Publikation:

Waldschmitt N., Berger E., Rath E., Sartor BR., Weigmann B., Gerhard M., Janssen KP., Haller D.; C/EBP homologous protein inhibits tissue repair in response to gut injury and is inversely regulated with chronic inflammation; Mucosal Immunology, doi: 10.1038/mi.2014.34

Kontakt:

Technische Universität München
Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie
Prof. Dr. Dirk Haller
Tel.: +49 8161 71-2026
dirk.haller(at)tum.de
http://www.wzw.tum.de/bflm/

Corporate Communications Center

Technische Universität München Barbara Wankerl
barbara.wankerl(at)tum.de

Weitere Artikel zum Thema auf www.tum.de:

HSP60 in Mitochondrien kontrolliert die Stammzellproliferation im Darmepithel. HSP60-negative Krypten im Darm zeichnen sich durch den Verlust von braungefärbten Stammzellen aus, während HSP60-positive Darmareale eine verstärkte Stammzellproliferation zeigen. (Foto: Team Haller/ TUM)

Mitochondrien steuern unsere Darmzellen

Was läuft in den Darmzellen bei chronischen Erkrankungen ab? Die Grundlagenforschung am Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie der Technischen Universität München (TUM) soll Antworten auf solche Fragen finden....

Im Sequenz Read Archive, das ist eine öffentliche bioinformatische Datenbank fürs Archivieren von Sequenzen, sind inzwischen über 100.000 Sequenzen als Datensätze zusammen gekommen, die in ihrer Gesamtheit bisher nicht auswertbar sind. (Foto: Fotolia/ Dreaming Andy)

Big Data ermöglicht weltweite Bakterien-Analyse

Wenn biologische Proben genommen werden von Haut, Darm oder Boden, kommen die daraus sequenzierten Daten in ein Archiv. Dadurch können Forscher weltweit darauf zugreifen. Allerdings sind inzwischen immens große Datenmengen...

Auch unser Magen-Darm-Trakt besteht aus einem engen Geflecht von Millionen Nervenzellen - ähnlich wie unser Gehirn. (Bild: ktsdesign/Fotolia)

Das Nervensystem im Darm – unser zweites Gehirn?

Der Magen-Darm-Trakt des Menschen besteht aus rund 200 Millionen Nervenzellen. Das sind etwa so viele Zellen wie das Gehirn eines Haustieres besitzt. Ist unser Bauch also ein „zweites Gehirn“? Wissenschaftler und...

Entzündungen wie hier in einem Teil des Dickdarms sind offenbar ein wichtiger Bestandteil der Immunabwehr des Darms. (Bild: N. Waldschmitt / TUM)

Faszination menschlicher Darm

Der Darm ist mehr als nur ein Verdauungsorgan: Er ist ein dicht besiedeltes Ökosystem und übernimmt den Großteil unserer Immunabwehr. Die medizinische Forschung sucht nach Zusammenhängen zwischen der Darmflora und...

Prof. Dr. Dirk Haller ist neuer Direktor am ZIEL.

Dirk Haller ist neuer Direktor am ZIEL

Das Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung (ZIEL) der Technischen Universität München (TUM) steht unter neuer Führung. Prof. Dirk Haller vom Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie ist neuer...

Im Fokus von Ernährungswissenschaftlern an der TUM: Das Mikrobiom des Darms. Rot dargestellt sind die Bakterien, grün die Schleimschicht und blau die Epithelzellen im Darm.

Darmbakterien – Krankmacher oder Helfer?

Bakterien im Darm sind ganz normal. Allerdings spielen sie auch eine Rolle bei verschiedenen Darmerkrankungen. Mehrere Forschungsprojekte an der Technischen Universität München (TUM) werden die Wechselwirkung dieser...

Prof. Dirk Haller, TUM-Experte für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften

Der Mensch und seine Bakterien

Im menschlichen Darm leben 100 Millionen Bakterien. Wie wichtig diese Mikroben über die Verdauung hinaus sind, erschließt sich erst allmählich: Sie steuern körperliche Prozesse, beeinflussen unsere Gesundheit und wirken auf...