Einfluss humaner mesenchymaler Stromazellen auf die durch Interferon-γ verursachte Beeinträchtigung der Transport- und Barrierefunktion einer Epithelzelllinie

Luise Reißmann

AutorIn

Luise Reißmann

Titel

Einfluss humaner mesenchymaler Stromazellen auf die durch Interferon-γ verursachte Beeinträchtigung der Transport- und Barrierefunktion einer Epithelzelllinie

Zitierfähige Url:

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-1046776

Datum der Einreichung

18.08.2025

Datum der Verteidigung

31.03.2026

Abstract (DE)

Einleitung: Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen stellen Veterinär- wie Humanmedizin vor große Herausforderungen. Bei der Suche nach neuen Therapiemöglichkeiten rückt auch der Einsatz von multipotenten mesenchymalen Stromazellen (MSC) in den Fokus. Diese Zellen und die von ihnen produzierten löslichen Faktoren wirken im Tiermodell und in klinischen Studien regenerativ auf ein entzündliches Geschehen in der Darmwand. Es ist bekannt, dass hierbei die Modulation des Immunsystems eine relevante Rolle spielt. Unklar ist, ob MSC auch unmittelbar auf das Darmepithel wirken können, ohne dass Zellen des Immunsystems beteiligt sind. Zielstellung: In dieser Arbeit wurde die Hypothese überprüft, dass in einer intestinalen Epithelzelllinie, deren Barriere- und Transportfunktion durch das proinflammatorische Zytokin Interferon-γ (IFNγ) eingeschränkt wurde, eine Kokultur mit MSC die Zytokin- bedingten Veränderungen verhindern kann. Material und Methoden: Humane intestinale T84-Zellen wurden auf permeablen Polycarbonat-Membranen kultiviert. Davon wurden vier Behandlungsgruppen gebildet: eine Kontrollgruppe, eine über 48 Stunden mit 1.000 IU/ml IFNγ behandelte Gruppe, eine allein mit humanen MSC kokultivierte Gruppe und eine vierte Gruppe, die sowohl mit MSC kokultiviert als auch mit IFNγ behandelt wurde. Die Aktivität des transzellulären aktiven Elektrolyttransports der Epithelzellen wurde in Ussing Kammern anhand der durch Forskolin und Carbachol induzierten Chloridsekretion gemessen. Zusätzlich wurden T84 Zellen auch in Transwells kultiviert und in die gleichen vier Behandlungsgruppen unterteilt. In den Transwells wurde der transepitheliale elektrische Widerstand (TEER) mit einem Voltohmmeter gemessen sowie die parazelluläre Permeabilität durch photometrische Messung des mukoserosalen Fluxes von zwei unterschiedlich großen Markersubstanzen über 24 und 48 Stunden bestimmt: zum einen von Lucifer Yellow (Molekulargewicht ca. 400 Da), zum anderen von FITC-Dextran (ca. 4.000 Da). Schließlich wurden in jeder dieser vier Behandlungsgruppen mittels Immunfluoreszenzfärbung die Tight-Junction-Proteine Claudin-2 und Occludin bei auf Polycarbonatmembranen kultivierten T84-Zelllayern dargestellt. Die Immunfluoreszenzbilder wurden mit einer Bildbearbeitungssoftware (Fiji) automatisiert ausgewertet. Die Daten der vier Behandlungsgruppen wurden einer zweifaktoriellen Varianzanalyse unterzogen. Unterschiede mit p < 0,05 wurden als statistisch signifikant bewertet. Ergebnisse: IFNγ führte in T84-Zelllayern zu einer signifikanten Verminderung der durch Carbachol induzierten transzellulären Chloridsekretion; diese IFNγ-Wirkung konnte durch die Kokultur mit MSC nicht aufgehoben werden (n = 9 bis 15). Der TEER der T84-Zelllayer wurde durch das Zytokin signifikant verringert, in Übereinstimmung damit erhöhte sich auch der mukoserosale Flux sowohl von Lucifer Yellow als auch von FITC-Dextran über 24 und 48 Stunden signifikant. Die Kokultur mit MSC hatte auf diese durch IFNγ induzierten Veränderungen der Barrierefunktion des Epithels keine protektive Wirkung (n =4 bis 8). In Übereinstimmung damit konnte bei den mit IFNγ behandelten T84 Zelllayern eine veränderte Anordnung der Tight-Junction-Proteine Occludin und Claudin-2 im Vergleich zur Kontrollgruppe beobachtet werden, auch hier hatte die Kokultur mit MSC keinen Einfluss auf den IFNγ-Effekt (n = 7 bis 11). Schlussfolgerungen: Die Anwesenheit von MSC bzw. der von ihnen produzierten löslichen Faktoren im Medium der Kokultur hatte keinen Einfluss auf die Veränderungen, welche das proinflammatorische Zytokin IFNγ bei verschiedenen funktionellen Parametern der T84-Zellen hervorrief. Damit konnte die Hypothese einer direkten protektiven Wirkung von MSC auf entzündlich bedingte Veränderungen von Darmepithelzellen nicht bestätigt werden. Allerdings entfalten MSC ihre Wirkung kontextabhängig, bereits geringe Änderungen der Kulturbedingungen können zu Veränderungen ihrer biologischen Eigenschaften führen. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass MSC unter anderen Bedingungen direkte Wirkungen zeigen könnten. Allerdings weisen die Ergebnisse dieser In-vitro-Untersuchungen darauf hin, dass MSC eher indirekt wirken, z.B. über eine Modulation des Immunsystems.

Abstract (EN)

Introduction: Chronic inflammatory bowel diseases pose major challenges for both veterinary and human medicine. In the search for new therapeutic options, the use of multipotent mesenchymal stomal cells (MSC) is also coming into focus. These cells and the soluble factors they produce have a regenerative effect on the inflammatory process in the intestinal wall in animal models and in clinical studies. It is known that the modulation of the immune system plays a relevant role here. It is unclear whether MSC can also have a direct effect on the intestinal epithelium without involving cells of the immune system. Objective: In this study, the hypothesis was tested whether in an epithelial cell line whose barrier and transport function was restricted by the proinflammatory cytokine interferon-γ (INFγ), coculture with MSC can prevent the changes induced by the cytokine. Material and methods: Human intestinal T84 cells were cultured on permeable polycarbonate membranes. Four treatment groups were formed: a control group, a group treated with 1,000 IU/ml IFNγ for 48 hours, a group co-cultured with human MSC alone and a fourth group cocultured with MSC and treated with IFNγ. The activity of transcellular active electrolyte transport of epithelial cells was tested in Ussing chambers measuring chloride secretion induced by forskolin and carbachol. In addition, T84 cells were cultured in Transwells and divided into the same four treatment groups. In the Transwells, transepithelial electrical resistance (TEER) was measured using a voltohmmeter and paracellular permeability was determined by photometric measurement of the mucoserosal flux of two differently sized marker substances over 24 and 48 hours: either Lucifer Yellow (molecular weight approx. 400 Da) or FITC Dextran (approx. 4,000 Da). Finally, in each of these four treatment groups, the tight junction proteins claudin-2 and occludin were visualized by immunofluorescence staining in T84 cell layers cultured on polycarbonate membranes. The immunofluorescence images were automatically analyzed using an image processing software (Fiji). The data of the four treatment groups were analyzed with a two-factorial analysis of variance. Differences with p < 0.05 were evaluated as statistically significant. Results: IFNγ led to a significant reduction in transcellular chloride secretion induced by carbachol in T84 cell layers; this IFNγ effect could not be reversed by coculture with MSC (n = 9 to 15). The TEER of the T84 cell layer was significantly reduced by the cytokine. In agreement with the latter finding, the mucoserosal flux of both Lucifer Yellow and FITCdextran increased significantly over 24 and 48 hours. Coculture with MSC had no protective effect on these IFNγ-induced changes in epithelial barrier function (n = 4 to 8). Moreover, an altered arrangement of the tight junction proteins occludin and claudin-2 was observed in the T84 cell layers treated with IFNγ compared to the control group; again, coculture with MSC had no influence on this IFNγ effect (n = 7 to 11). Conclusions: The presence of MSC or the soluble factors produced by them in the coculture medium had no influence on the changes caused by the proinflammatory cytokine IFNγ in various functional parameters of T84 cells. Thus, the hypothesis of a direct protective effect of MSC on inflammation-induced changes in intestinal epithelial cells could not be confirmed in this study. However, effects of MSCs are context-dependent and even small changes in culture conditions can lead to changes in their biological properties. Therefore, it cannot be excluded that MSC might show direct effects under different conditions. However, the results of this in vitro study rather indicates that MSC act indirectly, e.g. by modulating the immune system.

Freie Schlagwörter (DE)

T84-Zellen, multipotente mesenchymale Stromazellen, Interferon-γ, Kokultur, Inflammatory Bowel Disease, chronisch-entzündliche Enteropathie

Freie Schlagwörter (EN)

T84 cells, multipotent mesenchymal stromal cells, interferon-γ, coculture, inflammatory bowel disease, chronic inflammatory enteropathy

Klassifikation (DDC)

636.089

630

GutachterIn

Prof. Dr. Gemma Mazzuoli-Weber

BetreuerIn Hochschule / Universität

Prof. Dr. Rainer Cermak

Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution

Universität Leipzig, Leipzig

Version / Begutachtungsstatus

angenommene Version / Postprint / Autorenversion

URN Qucosa

urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-1046776

Veröffentlichungsdatum Qucosa

19.05.2026

Dokumenttyp

Dissertation

Sprache des Dokumentes

Deutsch

Lizenz / Rechtehinweis

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung 
2. Literaturübersicht 
3. Material und Methoden 
4. Ergebnisse 
5. Diskussion 
6. Zusammenfassung 
7. Summary 
8. Literaturverzeichnis 
9. Anhang
Danksagung

Volltext (PDF)

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