Untersuchungen zum Einfluss von RhoA und der RhoA Effektorkinase PKN auf die TNF-induzierte Barrieredysfunktion in humanen intestinalen Epithelzellen

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen stellen eine Gruppe von chronischen, häufig in Schüben verlaufenden Erkrankungen mit rezidivierenden Entzündungen des Gastrointestinaltraktes dar. Es konnte gezeigt werden, dass eine gestörte Barrierefunktion einen wichtigen Schritt für die Pathogenese darstellt und dass das Zytokin Tumornekrosefaktor alpha (TNF) eine entscheidende Rolle dabei spielt. Die Rolle der kleinen GTPase RhoA bei der TNF-induzierten Barrieredysfunktion ist aufgrund der Komplexität der Signalwege nicht vollständig verstanden. Daher sollte der Einfluss von RhoA und der RhoA Effektorkinase PKN auf diese Prozesse in vitro mit Hilfe eines induzierbaren Expressionssystems untersucht werden, welches die kontrollierte Expression einer konstitutiv aktiven (KA) RhoA- und PKN-Mutante sowie einer dominant negativen (DN) PKN-Mutante ermöglichte. Die Induktion der KA RhoA Expression führte zu einer Störung der epithelialen Barriere. Eine simultane Interferon-gamma und TNF-Behandlung resultierte ebenfalls in einer gestörten Barrierefunktion, welche in KA RhoA Zellen weniger stark ausgeprägt war. Die TNF-Behandlung führte zu einer Aktivierung von PKN, weshalb dieses Protein ein Kandidat für die Vermittlung dieser Effekte darstellte. Inhibition von PKN mit Inhibitoren oder der Expression der DN Mutante führten zu einer Aggravierung der TNF-induzierten Barrieredysfunktion, welche durch eine Verringerung des transepithelialen elektrischen Widerstandes und eine erhöhte Ionenpermeabilität charakterisiert war. Diese Veränderungen wurden von einer Erhöhung des Myosin Leichtketten und NF-kappaB p65-Phosphorylierungsniveaus sowie von morphologischen Veränderungen begleitet. Im Gegensatz dazu konnten diese Veränderungen durch die Expression der KA PKN Variante abgeschwächt bzw. verhindert werden. Diese Ergebnisse liefern Hinweise auf eine potenzielle Rolle der RhoA Effektorkinase PKN bei der Modulation der TNF-induzierten Barrieredysfunktion in intestinalen Epithelzellen.Inflammatory bowel diseases are relapsing systemic inflammatory diseases of the gastrointestinal tract associated with high morbidity and costs. A plethora of studies demonstrated that impaired intestinal barrier function is a key step in the pathogenesis of inflammatory bowel diseases and that the cytokine tumor necrosis factor alphpa (TNF) is of pivotal importance for this effect. Although the small GTPase RhoA has been implicated in the control of tight junction function, its role in TNF induced barrier dysfunction is not entirely understood due to the complexity of its downstream signaling pathways. Therefore, the contribution of RhoA and its effector kinase PKN on TNF induced barrier dysfunction was investigated in vitro. An inducible expression system that allowed the doxycyline controlled expression of a constitutively active (CA) RhoA and PKN mutant as well as a dominant negative (DN) PKN mutant was generated. Induction of CA RhoA expression led to an impaired epithelial barrier. Simultaneous Interferon-gamma and TNF treatment also resulted in barrier perturbation, but this defect was attenuated when CA RhoA was expressed. As treatment with TNF resulted in activation of the RhoA effector kinase PKN, this protein constitutes a candidate molecule for the mediation of these effects. Inhibition of PKN by inhibitory compounds as well as expression of a dominant negative PKN mutant aggravated TNF-induced barrier dysfunction, characterized by a decline in transepithelial electrical resistance and increased ion permeability. These alterations were accompanied by an increase in myosin light-chain and NF-kappaB p65 subunit phosphorylation level as well as morphological changes of the tight junctions. Conversely, expression of a CA PKN mutant attenuated or prevented these changes. These results provide support for a potential role of the RhoA effector kinase PKN in modulating the barrier disrupting effects of TNF in the intestinal epithelium

Expression of the kcnk3 potassium channel gene lessens the injury from cerebral ischemia, most likely by a general influence on blood pressure

7 p., 3 figures, 2 tables and references.We examined the possible protective effect of TASK-1 (TWIK-related acid-sensitive potassium channel-1, kcnk3) and -3 potassium channels during stroke. TASK-1 and TASK-3, members of the two pore domain (K2P or kcnk) potassium channel family, form hetero or homodimers and help set the resting membrane potential. We used male TASK-1 and TASK-3 knockout mice in a model of focal cerebral ischemia, permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO). Infarct volume was measured 48 h after pMCAO. The TASK-1 knockout brains had larger infarct volumes (P=0.004), and those in TASK-3 knockouts were unchanged. As the TASK-1 gene is expressed in adrenal gland, heart and possibly blood vessels, the higher infarct volumes in the TASK-1 knockout mice could be due to TASK-1 regulating blood vessel tone and hence blood pressure or influencing blood vessel microarchitecture and blood flow rate. Indeed, we found that male TASK-1 knockout mice had reduced blood pressure, likely explaining the increased brain injury seen after pMCAO. Thus to make precise conclusions about how TASK-1 protects neurons, neural- or organ-specific deletions of the gene will be needed. Nevertheless, a consequence of having TASK-1 channels expressed (in various non-neuronal tissues and organs) is that neuronal damage is lessened when stroke occurs.Peer reviewe