Peptidoglycan Recognition Protein 3: a novel Microbial Pattern Recognition ReceptorMediating Immune Regulation Depending onMicrobial and Dietary Factors

Intestinale Mikroorganismen werden von Toll-Like Rezeptoren (TLRs), Nucleotidebinding Oligomerization Domain-containing Proteinen (NOD) und Peptidoglycan Recognition Proteinen (PGRPs) erkannt. PGRPs gehören zur Familie der Pattern Recognition Rezeptoren, welche bakterielle Peptidoglykane erkennen und eine Rolle bei der Antwort des angeborenen Immunsystems auf Bakterien spielen. Die humane PGlyRP Familie besteht aus vier Mitgliedern: PGlyRP1, 2, 3 und 4. Anders als TLRs und NODs ist über die Expression und immunologische Funktion der PGlyRPs im Darm kaum etwas bekannt. In zahlreiche Studien konnten immunmodulierende Eigenschaften von Nahrungsfettsäuren, prebiotische Produkte und probiotische Bakterien, die kurzkettige (SCFA) and verzweigtkettige Fettsäuren (BCFA) synthetisieren können, gezeigt werden. Die dabei zugrunde liegenden Mechanismen sind aber nur zum Teil aufgeklärt. Der Fokus der vorliegenden Arbeit lag auf der durch PGlyRP3 vermittelten immunmodulierenden Wirkung von Nahrungsfaktoren und intestinalen Mikroorganismen. Die Rolle bakterieller und Nahrungsfettsäuren und prebiotischer Produkten auf Entzündungsprozesse wurde in den intestinalen Caco-2-Zellen untersucht. Weiterhin wurde der Einfluss des PGlyRP3 auf die Immunantwort und Entzündungsprozesse in diesen intestinalen Zellen aufgeklärt. In der intestinalen Zelllinie (Caco-2) konnte mittels PCR und Western-Blot die Expression des PGlyRP3–Gens gezeigt werden. Diese Expression konnte durch PPARγ Agonist GW1929 und Liganden (bakterielle und Nahrungsfettsäuren) induziert werden. Dieses Ergebnis wurde durch die beobachtete physikalischen Bindung zwischen PGlyRP3 Promoter und PPARγ unterstützt, wie EMSA zeigte. Durch Überexpression / Silencing von PGlyRP3 wurde die Expression der proinflammatorischen Zytokine IL-8, IL-12 und TNF-α unterreguliert / erhöht. FFA, welche PGlyRP3 induzierten, inhibierten die getesteten Zytokine. Das Silencing von PGlyRP3 wiederum führte zu einer FFA-vermittelten Aktivierung der Zytokinexpression. Die Oligosaccharide α-3-Sialyllactose und Fructooligosaccharid (Raftilose p95) erhöhten die Expression von PGlyRP3 und inhibierten die Expression von IL-12p35, IL-8 und TNF-α und die Sekretion von IL-12. Beide Oligosaccharide induzierten darüber hinaus dieExpression von PPARγ, während PPARγ Antagonisten die Oligosaccharid-induzierte Inhibierung der Zytokinexpression aufhoben. Obwohl die untersuchten Peptidoglykane (PGNs) die Expression von PGlyRP3 erhöhten, stieg die Genexpression von IL-12 p35, IL-8 und TNF-α sowie die Sekretion von IL-12. Die Überexpression von PGlyRP3 und die Hemmung von MyD88 – ein zentrales Adaptormolekül des TLR-Signalweges – führten zu einer signifikant geringeren Expression proinflammatorischer Zytokine. Eine negative Regulation des NF-κB Signalwegs, gezeigt an der Aktivierung von IκBα sowie der Hemmung von NF-κB und COX-2, ist am anti-inflammatorischen Effekt von PGlyRP3 beteiligt. Die vorliegenden Daten deuten darauf hin, dass PGlyRP3 anti-inflammatische Effekte aufweist. Der Oligosaccharid-vermittelte anti-inflammatorische Effekt ist von PPARγ und PGlyRP3 abhängig. Mikrobielle PGNs wirken über den TLR Signalweg proinflammatorisch und überdecken dadurch die anti-inflammatorische Wirkung von PGlyRP3. Ist die Expression von PGlyRP3 erhöht, verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung einer geringeren Entzündungsaktivität. Die Ergebnisse dieser Studie lassen den Schluss zu, dass Ernährungsfaktoren (lipophilic ligands, Prebiotika, Oligosaccharide) und mikrobielle Produkte (PGNs, Fettsäuren) über PGlyRP3 eine immunmodulierende Wirkung aufweisen.