Darmstammzellen als aktive Abwehrkräfte gegen Salmonelleninfektion identifiziert

Forscher der Hebräischen Universität Jerusalem und des Weizmann Institute of Science haben einen bisher unerkannten Abwehrmechanismus im Darm identifiziert und gezeigt, dass Darmstammzellen aktiv auf eine Salmonelleninfektion reagieren und dabei helfen können, den Darm vor dem Eindringen von Bakterien zu schützen.

Darmstammzellen sind für die kontinuierliche Erneuerung der Darmschleimhaut und die Aufrechterhaltung der Barriereintegrität verantwortlich. Bisher galten diese Zellen weitgehend als passive Teilnehmer an der Infektion und waren zum Schutz auf umgebende Immun- und Epithelzellen angewiesen.

In der neuen Studie unter der Leitung des Doktoranden Sacha Lebon unter der Leitung von Dr. Matan Hofree von der Hebräischen Universität und Dr. Moshe Biton vom Weizmann-Institut, veröffentlicht in Naturimmunologie, Die Forscher zeigen, dass Darmstammzellen intrazellulär direkt wahrnehmen können Salmonella enterica Bakterien und aktivieren eine Inflammasom-abhängige Reaktion. Nach der Infektion differenzieren sich die Stammzellen schnell zu antimikrobiellen Paneth-Zellen, die Moleküle absondern, die dazu beitragen, die Bakterienpersistenz in der Darmkrypta zu begrenzen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Darmstammzellen nicht nur für die Geweberegeneration verantwortlich sind, sondern auch direkt an der frühen Abwehr bakterieller Infektionen beteiligt sind“, sagte Dr. Hofree.

Mithilfe von Einzelzell-RNA-Sequenzierung, Abstammungsverfolgung, Organoidmodellen und genetischen Störungsansätzen kartierte das Team die frühe epitheliale Reaktion auf eine Salmonelleninfektion mit hoher Auflösung. Die Studie identifizierte einen schnellen Umbauprozess im Darmepithel, der durch die Stammzelldifferenzierung hin zu antimikrobiellen Zelltypen angetrieben wird.

Die Forscher zeigten außerdem, dass diese Reaktion von der Inflammasom-Signalisierung abhängt, die durch das Adapterprotein ASC (kodiert durch) vermittelt wird Pycard). Wenn dieser Weg unterbrochen wurde, wurde die schützende Differenzierungsreaktion beeinträchtigt, was zu einer erhöhten Bakterienpersistenz und -verbreitung führte.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Stammzelldifferenzierung Teil eines intrinsischen Schutzprogramms ist, das dazu beiträgt, die Darmfunktion während einer Infektion zu erhalten“, sagte Dr. Biton.

Die Studie zeigte auch, dass eine ähnliche Reaktion in menschlichen Darmorganoiden auftritt, was darauf hindeutet, dass der Mechanismus beim Menschen konserviert ist. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass die Salmonellen-assoziierte Stammzellsignatur in Darmstammzellen von Patienten mit Morbus Crohn angereichert ist, was auf einen möglichen Zusammenhang zwischen epithelialen Abwehrwegen und entzündlichen Darmerkrankungen hinweist.

Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit zwischen Forschern des Weizmann Institute of Science, der Hebräischen Universität Jerusalem, des Sheba Medical Center, des Hadassah-Hebrew University Medical Center, der Universität Tel Aviv und des Cincinnati Children’s Hospital Medical Center durchgeführt.

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