Ergothionein ist eine natürlich vorkommende Aminosäure mit antioxidativen Eigenschaften in vitro. Der Mensch und andere Vertebraten synthetisieren Ergothionein nicht selbst, sondern können es nur über die Nahrung aufnehmen. Die physiologische Funktion von Ergothionein ist unbekannt. Cytoplasmamembranen sind für das hydrophile Ergothionein undurchlässig. Der Transport von Ergothionein in das Cytosol wird von einem hochspezifischen Transporter in der Plasmamembran, dem Ergothionein-Transporter, durchgeführt. Der Ergothionein-Transporter stellt den bis jetzt einzigen Biomarker für eine mögliche Ergothionein-Akkumulation/Aktivität dar.
Beim Menschen bewirkt dieser Transporter (Gensymbol SLC22A4) eine Anreicherung von Ergothionein z. B. in Vorläuferzellen der Erythrozyten, in Monozyten und daher vermutlich auch in Makrophagen, die aus Monozyten hervorgehen. Monozyten und Makrophagen sind an chronischen Entzündungsprozessen beteiligt. Dies deutet auf eine Rolle von Ergothionein im Immunsystem hin, wofür auch spricht, dass das Auftreten der chronischen Entzündungserkrankungen Morbus Crohn, Colitis ulcerosa und rheumatoide Arthritis mit Varianten des Transportergens in Verbindung gebracht wurden. Ergothionein könnte daher möglicherweise in der Zukunft als neuer Wirkstoff bei der Prophylaxe oder bei der Therapie dieser Krankheiten zum Einsatz kommen.
Das Ziel dieser Doktorarbeit war es, den Zebrabärbling Danio rerio als Modellorganismus für die Untersuchung der physiologischen Funktion von Ergothionein zu etablieren. Hierfür ist es essentiell, die exakten Funktionsorte von Ergothionein zu bestimmen. Daher sollte hier ein Werkzeug zur Identifizierung Ergothionein-haltiger Zellen mit Einzelzellauflösung im Zebrabärbling entwickelt werden.
Zu diesem Zweck wurde die Herstellung einer transgenen Reporterlinie angestrebt, in der die Expression des grün-fluoreszierenden Proteins eGFP (enhanced Green Fluorescent Protein) unter Promotor-Kontrolle des Ergothionein-Transporters steht. Trotz umfassender Bemühungen war es jedoch nicht möglich, eine Zebrabärblinglinie mit einem eGFP-Expressionsprofil, das dem des Transportergens (slc22a4) entspricht, zu etablieren. Möglicherweise wird die slc22a4-Transkription von weit entfernt liegenden cis-regulatorischen Elementen beeinflusst, die hier nicht identifiziert werden konnten.
Als Alternative wurde endogener Ergothionein-Transporter immunhistochemisch nachgewiesen. Hierzu wurden polyklonale Antikörper hergestellt, deren Spezifität mittels heterologer Expression gezeigt werden konnte. Der Slc22a4 Transporter konnte mit diesen Antikörpern in den Bürstensäumen von Darm und Niere nachgewiesen werden, in denen Slc22a4 vermutlich die Aufgabe der Ergothionein-Absorption und Ergothionein-Retention übernimmt. Zudem konnten in der Retina einzelne Zellschichten als Wirkungsorte von Ergothionein plausibel gemacht werden. Demgegenüber konnte der Transporter in Haut und Gehirn nicht immunhistochemisch nachgewiesen werden, obwohl sowohl Ergothionein als auch slc22a4-mRNS in beiden Organen in hohem Maße vorhanden sind. Es wäre denkbar, dass die Epitope des Slc22a4 in der Haut und im Gehirn maskiert sind.
Als weitere Methode zur Lokalisierung des Slc22a4 Transporters wurde RT-PCR eingesetzt. Hierbei konnten Transkripte in peripheren Blutzellen des Zebrabärblings nachgewiesen werden. Die genaue Identität der slc22a4-positiven Zellen kann nun immunhistochemisch festgestellt werden. Falls wie beim Menschen der Ergothionein-Transporter in Monozyten und Makrophagen vorhanden ist, könnten die Folgen eines Ergothionein-Mangels im Immunsystem dann im Zebrabärbling untersucht werden. Damit kämen dann die weitreichenden experimentellen Vorteile des Zebrabärblings zum Tragen
