Mechanisms of Barrier Protection of Resveratrol and Curcumin in Campylobacter jejuni Infection

Campylobacter jejuni-Infektionen stellen ein gravierendes Gesundheitsproblem dar und zählen weltweit zu den häufigsten Ursachen für eine lebensmittelbedingte Gastroenteritis. Während Campylobacterdie meisten Tiere als Kommensale besiedelt, löst das Bakterium im Menschen wässrige bis blutige Diarrhöen aus, die häufig von Fieber und Bauchkrämpfen begleitet werden. Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war, das protektive Potenzial von Resveratrol und Curcumin für C. jejuni-induzierte intestinale Barriereschäden zu untersuchen. C. jejuni induzierte eine epitheliale Barrieredysfunktion, welche zunächst mit Adhäsion, Invasion und Transmigration der Bakterien beginnt. Diese Barriereschädigung konnte in vitro und in vivo durch einen reduzierten TER, welcher mit einem Anstieg in der Permeabilität für Fluorescein (332 Da) begleitet wurde, dargestellt werden. Zusätzlich wurde die Expression sowie Lokalisation von Proteinen der Tight Junction (TJ) durch die Infektion mit C. jejuni beeinflusst, wodurch sowohl der pore pathway als auch der leak pathway beeinflusst wurden. Diese Expressions- und Lokalisationsänderung der TJ-Proteine wurde mittels Western Blot-Analyse quantifiziert und mit konfokaler Laser-Scanning Mikroskopie visualisiert. Des Weiteren kommt es durch die C. jejuni-Infektion zur Apoptose-Induktion, wodurch eine Passage auch von größeren Molekülen durch das Epithel ermöglicht wird (Öffnung des unrestricted pathway). Als letzten entscheidenden Mechanismus im Hinblick auf die C. jejuni-induzierte Barrierestörung konnte die aus der bakteriellen Interaktion resultierende Immunantwort mit einer Zytokinsekretion gezeigt werden, die wiederrum die epitheliale Barriere schwächt und somit den Teufelskreis des Leaky Gut-Phänomens mit weiterem Antigeneinstrom hervorruft. Der Einfluss der Immunantwort wurde zum einen mit einem neu etablierten Co-Kultur-Modell, bestehend aus Epithel- und Immunzellen charakterisiert, und zum anderen mittels Zytokin-Stimulation untersucht. RNA-Seq-Daten der Kolonmukosa C. jejuni-infizierter Patienten, die mit der Ingenuity Pathway Analysis (IPA)-Software analysiert wurden, sagten die Wirksamkeit der beiden Polyphenole Resveratrol und Curcumin vorher. Diese Vorhersage wurde in verschiedenen in vitro- und in vivo-Modellen überprüft. Das neu etablierte Co-Kultur-Modell erlaubte eine isolierte Betrachtung des Einflusses der C. jejuni-induzierten Immunreaktion bzw. die Beurteilung der kombinierten Effekte aus direkten bakterienmediierten und indirekten immuninduzierten Barriereschäden. Mit diesem Modell konnten insbesondere antiinflammatorische bzw. immunmodulatorische Eigenschaften der Testsubstanzen genauer analysiert werden. Zusammenfassend konnte sowohl Resveratrol als auch Curcumin die durch die C. jejuni-Infektion ausgelöste intestinale Barriereschädigung in unseren verwendeten Modellen aufhalten. Die untersuchten Substanzen stellen somit vielversprechende Kandidaten für die Behandlung der C. jejuni-induzierten Gastroenteritis im Menschen dar und könnten die Kolonisation von Tieren in der Nahrungsmittelproduktion reduzieren