title: Einfluss des PAR-2 auf die epitheliale Permeabilität und Ionensekretion im Gastrointestinaltrakt
title: The influence of PAR-2 on intestinal ion-secretion and -permeability in the lower gastrointestinal tract
Creators: name: Dasdelen, Süha
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Permeabilität
Gastrointestinaltrakt
lower gastrointestinal tract2
permeability1
Proteinase-aktivierte Rezeptoren
proteinase activated receptor3
Elektrolythaushalt
Medizin, Gesundheit
intestinal ion-secretion4
par
Trypsin
PAR-2
intestinal barrier5

description: The aim of the study was to
      characterize the very complex and diverse effects mediated by
      PAR-2 (Protease activated receptor-2) in the gastrointestinal
      tract. Especially the regulatory influence of PAR-2 on
      intestinal ion-secretion and -permeability in the lower
      gastrointestinal tract has been studied. The formation of the
      inner intestinal barrier depends to a large degree on
      proteases. According to Bacher a prolonged intraluminal
      (apical) effect of proteases plays a crucial role for the
      maturation and development of well functioning cell-cell
      connections (Bacher A, et al, 1992). Considering that the
      inhibition of proteases leads to a reduced formation of
      transepithelial resistance (Bacher et al, 1992), we have
      investigated the influence of trypsin and PAR-2-activating
      peptide on short-term changes in transepithelial resistance
      (TER) and the short circuit current. Evidence of a possible
      protective role in terms of increase in transepithelial
      resistance by proteases was obtained by the work of Lynch
      (Lynch RD, et al, 1995). He showed that basolateral
      stimulation with trypsin has resulted in reformation of the
      tight-junction complexes (especially ZO-1 proteins), but he
      did not investigate which receptors were involved in this
      process. Critical was that the basolateral stimulation led to
      an increase in TER (transepithelial resistance) lasting about
      1 hour at a level of 190% of baseline. The aim of the present
      study was to characterise the mechanism of tight junction
      regulation by Trypsin/PAR-2-activating peptide (AP) in the
      intestine in more detail. A potential candidate for the
      receptor involved in the regulation of the very complex
      organization of intercellular junctions is PAR-2. The change
      of the transepithelial resistance demonstrated in our study
      could not only be explained by unspecific effects of trypsin
      via various other receptors in bowel epithelia, but also by
      PAR-2. This is supported by the fact that the same effects
      were achieved using the activating peptide with the specific
      amino acid sequence. Though the effect of PAR-2-AP was weaker
      compared to trypsin, this phenomenon is well explained by the
      specific receptor activation mechanism of the PARs (one
      molecule trypsin is able to activate several PARs
      sequentially, whereas one PAR-2-AP can only activate a single
      receptor and is removed from the surface by internalization).
      The finding that endogenous proteases can affect the
      permeability of the gastrointestinal tract and that the
      transepithelial resistance is a dynamic rather than a static
      property of the intestine provides not only a more detailed
      view and better understanding of epithelial barrier but also
      a potential pharmacological approach in medicine. In this
      context disease entities showing an increased permeability of
      the enteric barrier either as cause or as immediate result of
      the illness contributing to further deterioration of the
      organism could be of great interest. In this regard
      inflammatory bowel disease which is associated with an
      increased permeability is of great relevance. In future a
      possible therapeutic option could be the development of PAR-2
      agonists to increase the transepithelial resistance to
      prevent bacterial invasion in acute intestinal infections as
      supportive medication.
description: Zielsetzung dieser Arbeit war die
      Charakterisierung der äußerst komplexen und vielseitigen
      Wirkungen, die durch den PAR-2 im Gastrointestinaltrakt
      vermittelt werden. Hier wurde vor allem der regulatorische
      Einfluss des PAR-2 (Protease aktivierter Rezeptor 2) auf die
      intestinale Ionensekretion und die Permeabilität im unteren
      Intestinaltrakt untersucht. Die Ausbildung der inneren
      intestinalen Barriere ist zu einem bedeutenden Anteil von
      Proteasen abhängig. Entscheidend im Prozess einer regelhaften
      Reifung und Ausbildung der Zell-Zell-Verbindungen ist nach
      Bacher jedoch vor allem der andauernde, intraluminale
      (apikale) Einfluss der Proteasen (Bacher A et al, 1992). Im
      Hinblick auf die Tatsache, dass eine Inhibition der Proteasen
      intraluminal eine verminderte Bildung eines transepithelialen
      Widerstandes (TER) zur Folge hat (Bacher A et al, 1992), sind
      hier die kurzfristigen Veränderungen des TER und des
      Kurzschlussstromes durch Trypsin und das PAR-2-AP untersucht
      worden. Hinweise auf eine evtl. protektive Funktion i.S.
      einer Steigerung des transepithelialen Widerstandes durch
      Proteasen erhielt man durch die Arbeiten von Lynch (Lynch RD
      et al, 1995), der zeigen konnte, dass durch eine basolaterale
      Stimulation von Zellen mittels Trypsin
      tight-junction-Komplexe (vor allem ZO-1-Proteine) neu
      formiert werden. Über welche Rezeptoren dieser Vorgang
      reguliert wird, wurde in der damaligen Arbeit nicht
      untersucht. Entscheidend war, dass eine basolaterale
      Stimulation zu einem ca. 1 stündigen Anstieg des TER
      (transepithelialen Widerstandes) auf über 190% des
      Ausgangswertes geführt hatte. In der nun vorliegenden Arbeit
      konnte durch die Versuchsreihe mit der Protease Trypsin und
      dem PAR-2-aktivierenden Peptid der Mechanismus der
      kurzfristig adaptiven (und vielleicht auch der permanenten)
      Vorgänge der tight-junction-Regulation an den Darmepithelien
      noch ein wenig besser charakterisiert und verstanden werden.
      Ein wichtiger Kandidat für diese Rezeptoren, die an der
      Regulation der hochkomplexen Organisation der
      Interzellularbrücken beteiligt sind, könnte tatsächlich der
      PAR-2 sein. Dass (besser Satz so umstellen, dass er nicht mit
      dass beginnt) es sich bei den gezeigten Veränderungen des
      transepithelialen Widerstandes nicht nur um unspezifische
      Effekte des Trypsins über diverse andere Rezeptoren an
      Darmepithelien handelt, sondern tatsächlich PAR-2 vermittelte
      Wirkungen vorliegen, konnte schließlich dadurch bewiesen
      werden, dass gleichsinnige Effekte in der gleichen
      Versuchsreihe durch das aktivierende Peptid mit der
      spezifischen Aminosäuresequenz erzielt wurden. Zwar blieb die
      Effektivität des PAR-2-AP deutlich hinter der des Trypsins
      zurück, jedoch ist dieses Phänomen durch den besonderen
      Rezeptoraktivierungsmechanismus der PARs erklärt (ein Molekül
      Trypsin vermag mehrere PARs in Serie zu aktivieren,
      wohingegen ein PAR-2-aktivierendes Peptid jeweils nur einen
      Rezeptor aktiviert und dann internalisiert wird). Die
      Erkenntnis, dass körpereigene Proteasen die Permeabilität des
      Gastrointestinaltraktes beeinflussen können und dass es sich
      beim transepithelialen Widerstand eher um eine dynamische,
      und nicht um eine statische Eigenschaft des Intestinums
      handelt, bietet neben der genaueren Sichtweise und dem
      besserem Verständnis, auch einen potenziellen
      pharmakologischen Ansatzpunkt in der Medizin. Von Interesse
      wären hier z.B. Krankheitsbilder, die durch eine gesteigerte
      Permeabilität der intestinalen Barriere entweder die Ursache
      oder auch die unmittelbare Folge eine Erkrankung darstellen,
      und so zu einer weiteren Zustandsverschlechterung des
      Organismus beitragen können. In diesem Zusammenhang sind die
      chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen von Interesse, bei
      denen eine erhöhte Permeabilität nachgewiesen werden kann.
      Genauso wäre es z.B. denkbar, dass bei akuten Darminfektionen
      eine Keiminvasion in den Organismus therapeutisch durch
      Erhöhung des transepithelialen Widerstandes vermindert werden
      könnte. Durch Entwicklung von geeigneten Agonisten in der
      Zukunft könnten hier beispielsweise supportive Medikamente
      entwickelt werden.