Protease aktivierte Rezeptoren im humanen Darm

Protease aktivierte Rezeptoren (PARs) gehören zur Familie der sieben Transmembrandomän G-Protein gekoppelten Rezeptoren, die durch das Entfernen des N-Terminus mittels Proteasen aktiviert werden. Durch das Schneiden der Proteasen wird ein neuer N-Terminus frei, der so genannte gebundene Ligand, welcher intramolekular bindet und somit zelluläre Signale initiiert (Abbildung 1). Vier verschiedene PARs wurden bis jetzt identifiziert: PAR-1, -2, -3 und -4. Kurze synthetische Peptide basierend auf der Struktur des gebundenen Liganden der jeweiligen PARs, so genannte PAR-aktivierende Peptide (PAR-APs) - induzieren die gleichen Effekte wie Proteasen, die selektiv die unterschiedlichen PARs aktivieren.

PARs werden im gesamten Gastrointestinaltrakt von unterschiedlichen Zelltypen exprimiert, wie beispielsweise Enterozyten, Mastzellen, Muskelzellen, enterischen Neuronen und sensorischen Neuronen.
Basierend auf der Tatsache, dass Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (IBD) und Reizdarm (IBS) eine erhöhte Proteaseaktivität im Darmlumen aufweisen und dass die beiden Krankheitsbilder durch Entzündung charakterisiert sind, stellen bakterielle Proteasen (kommensalen und pathogenen Ursprungs) als auch wirtseigene Proteasen (z.B. Mastzell Tryptase) entscheidene Pathogenitätsfaktoren dieser Krankheiten dar.
Die Rolle der PARs wurde bereits in Labortieren studiert und zeigte, dass enterische Neurone durch PAR-APs und Proteasen stimuliert werden. Reed et al. (J Physiol 2003, 547:531-542) zeigten, dass die Aktivierung von PAR-2 an submukösen Neuronen des Meerschweinchens durch Mastzell Tryptase zur Hypererregbarkeit dieser Neurone führte. Des Weiteren konnten Studien zeigen, dass die PAR-2 Aktivierung zu einer erhöhten parazellulären Permeabilität, zu neurogener Entzündung und viszeraler Hypersensitivität führt.
Das Ziel unserer Studie ist es den Effekt der PAR-APs auf humane submuköse Neurone und auf die intestinale Sekretion zu untersuchen. Wir studieren die Nerv modulierende Effekte des PAR-1 AP TFLLR-NH2, des PAR-2 AP SLIGKV-NH2 und des PAR-4 AP GYPGQV- NH2 mit Hilfe der fast imaging technique. Hierbei nutzen wir zwei verschiedene Farbstoffe: spannungssensitive und Calcium-sensitive Farbstoffe. Mit der Ussing Kammer Technik untersuchen wir das sekretorische Potential der PAR-APs.

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft ( DFG, Graduiertenkolleg GRK 1482), Europäische Gemeinschaft (IPODD - Intestinal Proteases: Opportunity for drug discovery).