Wirkmechanismus eines SIRT6-Modulators in intestinalen Epithelzellen bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen
Creators: name: Vögele, Anna-Lena
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2023

description: Intestinale Epithelzellen bilden eine wichtige Schutzschicht des Darms gegenüber Pathogenen aus der Umwelt und sind gleichzeitig in der Lage, wichtige Nährstoffe aus dem Darmlumen zu resorbieren. Bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) liegt ein geschädigtes Epithel vor, dass sich in einer verminderten Barriereintegrität und einer erhöhten intestinalen Permeabilität äußert. Ziel dieser Arbeit war es zum einen die Expression von SIRT6 bei CED zu analysieren und im Anschluss die Wirkung des SIRT6 Modulators MWT-01421 auf intestinale Epithelzellen zu untersuchen. Dafür sollten native mukosale Biopsien von CED-Patienten, von CED-Patienten stammende intestinale Organoide und die humane Epithelzelllinie CaCo2 verwendet werden. In dieser Arbeit wurde die Expression von SIRT6 in der intestinalen Mukosa von CED-Patienten analysiert und erstmals eine entzündungsabhängige Expression in den beiden Krankheitsbildern Morbus Crohn (MC) und Colitis ulcerosa (CU) beobachtet. In diesem Zusammenhang konnte eine erhöhte Genexpression von SIRT6 in entzündungsfreiem Gewebe festgestellt werden, wodurch SIRT6 eine interessante therapeutische Zielstruktur bei CED darstellt. Durch Versuche zum molekularen Wirkmechanismus des SIRT6 Modulators MWT-01421 in intestinalen Epithelzellen konnten eine gesteigerte SIRT6 Proteinexpression sowie eine Inhibition der Deacetylaseaktivität von SIRT6 festgestellt werden. Darüber hinaus führte die Behandlung mit MWT 01421 zu einer Steigerung der Zellproliferation in primären intestinalen Epithelzellen von CED-Patienten. Änderungen in der anschließenden Differenzierung der Epithelzellen zu spezialisierten Zelltypen und deren Zusammensetzung im Epithelverband konnten durch die Modifizierung von SIRT6 nicht festgestellt werden. Des Weiteren führte die Behandlung mit MWT 01421 zu einer gesteigerten Integrität geschädigter CaCo2-Zellen. Die Effekte konnten dabei nicht auf Änderungen im Expressionsmuster der Tight Junction-Proteine zurückgeführt werden. Die therapeutische Gabe von MWT-01421 bewirkte im DSS induzierten Kolitismodell keinen Schutz, jedoch konnte ein experimentell induziertes Kolitismodell mit konditionalen Knockoutmäusen die Relevanz von intestinalem SIRT6 unter pathophysiologischen Bedingungen belegen. Der hier vorliegende murine intestinale Knockout an SIRT6 und die aufgeführten Ergebnisse von humanen Primärzellen und Zelllinien bestätigen eine wichtige Rolle von SIRT6 in intestinalen Epithelzellen bei CED.
description: Intestinal epithelial cells form an important protective layer of the intestine against pathogens from the environment and at the same time are able to reabsorb important nutrients from the intestinal lumen. In chronic inflammatory bowel disease (IBD), a damaged epithelium is present, which manifests itself in reduced barrier integrity and increased intestinal permeability. The aim of this study was to analyse the expression of SIRT6 in IBD and to investigate the effect of the SIRT6 modulator MWT-01421 on intestinal epithelial cells. For this purpose, native mucosal biopsies from IBD patients, intestinal organoids derived from IBD patients and the human epithelial cell line CaCo2 were used. In this work, the expression of SIRT6 in the intestinal mucosa of IBD patients was analyzed and, for the first time, inflammation-dependent expression was observed in both Crohn's disease (MC) and ulcerative colitis (CU). In this context, increased gene expression of SIRT6 was detected in inflammation-free tissue, making SIRT6 an interesting therapeutic target in IBD. Experiments on the molecular mechanism of action of the SIRT6 modulator MWT-01421 in intestinal epithelial cells revealed increased SIRT6 protein expression and inhibition of SIRT6 deacetylase activity. In addition, treatment with MWT 01421 led to an increase in cell proliferation in primary intestinal epithelial cells from IBD patients. Changes in the subsequent differentiation of epithelial cells into specialized cell types and their epithelial composition were not detected by the modification of SIRT6. Furthermore, treatment with MWT-01421 resulted in increased integrity of damaged CaCo2 cells. The effects could not be attributed to changes in the expression pattern of the tight junction proteins. Therapeutic administration of MWT 01421 did not induce protection in the DSS-induced colitis model, but an experimentally induced colitis model using conditional knockout mice demonstrated the relevance of intestinal SIRT6 under pathophysiological conditions. The murine intestinal knockout of SIRT6 presented here and the listed results from human primary cells and cell lines confirm an important role of SIRT6 in intestinal epithelial cells in IBD.