Pathophysiologie des Kurzdarmsyndroms
Mechanismen der intestinalen Adaptation im experimentellen Kurzdarmsyndrom-Rolle von NOD2
In dem Forschungsschwerpunkt „Pathophysiologie des Kurzdarmsyndroms“ werden Mechanismen der intestinalen Adaptation und Risikofaktoren für Darmversagen experimentell adressiert. Das Kurzdarmsyndrom beschreibt einen eingeschränkten Funktionszustand des Darms bei dem eine ungenügende Resorption von Makronährstoffen und/oder Wasser und Elektrolyten stattfindet. Das Kurzdarmsyndrom entsteht häufig nach Resektion größerer Teile des Dünndarms. Der verbliebene Darm durchläuft im Anschluss an die Resektion Adaptationsprozesse, die sowohl morphologische als auch funktionelle Veränderungen beinhalten. Im Rahmen verschiedener Projekte werden sowohl auf Zellebene als auch im Mausmodell Mechanismen der intestinalen Adaptation untersucht. Dazu wurde in enger Kooperation mit der Abteilung für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Transplantationschirurgie (Frau PD Dr. med. habil. M. Witte) ein Kurzdarmmodell der Maus etabliert. Nach chirurgischer Entfernung von Ileum und Zökum entsteht eine Darminsuffizienz mit dem klinischen Bild des Kurzdarmsyndroms. Mit diesem deutschlandweit einzigartigen Modell können klinisch hochrelevante Fragestellungen untersucht werden, die aufgrund der Seltenheit des Kurzdarmsyndroms und den heterogenen Patientenkohorten am Patienten nicht untersuchbar sind. Im Vordergrund stehen dabei Faktoren, welche die Adaptation an die Kurzdarmsituation beeinflussen. Ein solcher Faktor ist die Mutation von NOD2 (Nucleotide-binding oligomerization domain-containing protein 2), die ebenfalls mit der Krankheitsentstehung bei Morbus Crohn in Zusammenhang gebracht wird. NOD2 Mutationen werden gehäuft bei Patienten mit schweren Verläufen des Kurzdarmsyndroms, unabhängig von der Crohn-Krankheit, nachgewiesen. Ziel des DFG-geförderten Forschungsprojekts ist es, die Bedeutung des NOD2 Rezeptors für den Verlauf nach Kurzdarmoperation zu untersuchen (DFG-Förderkennzeichen BE 629/1-1). Fokus der Arbeiten bildet die Interaktion von Darmbarrierefunktion, Ionentransport, gastrointestinalem Immunsystem und Mikrobiom. Ein weiterer Aspekt innerhalb des Forschungsschwerpunkts ist die Frage, in wieweit sich intestinale Entzündung und medikamentöse Therapien auf die Adaptationsmechanismen und Anastomosenheilung (FORUN Förderung 2022) im Darm auswirken. Hierfür erfolgen Untersuchungen im Crohn-ähnlichen Ileitis-Modell der Maus (SAMP1Yit/Fc Maus) nach Teilentfernung des Darms. Das übergeordnete Ziel des Forschungsschwerpunktes ist es, die pathophysiologischen Mechanismen des schweren Kurzdarmsyndroms zu verstehen und Risikofaktoren für die Entwicklung eines chronischen Darmversagens zu identifizieren. Das Methodenspektrum der Arbeitsgruppe umfasst zellbiologische, gentechnische und molekularbiologische Standardmethoden. Des Weiteren untersuchen wir Zellen und Gewebe in der Ussing-Kammer und im Live Cell Imaging System und kollaborieren mit dem Institut für Mikrobiologie (Herr Prof. Dr. rer. nat. B. Kreikemeyer) und mit dem Institut für Biostatistik und Informatik in Medizin und Alternsforschung (Dr. Israel Barrantes) für die Analyse des intestinalen Mikrobioms in der Kurzdarm-Maus.
Auswahl Projekt-relevanter Publikationen
Berlin P*, Barrantes I* (equally contributed), Reiner J, Schröder E, Vollmar B, Bull J, Kreikemeyer B, Lamprecht G, Witte M. Dysbiosis and reduced small intestinal function are required to induce intestinal insufficiency in mice. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2022 Nov 8. doi: 10.1152/ajpgi.00201.2022 PMID: 36346150
Reiner J, Thiery J, Held J, Berlin P, Skarbaliene J, Vollmar B, Jaster R, Eriksson PO, Lamprecht G, Witte M. The dual GLP-1 and GLP-2 receptor agonist dapiglutide promotes barrier function in murine short bowel. Ann N Y Acad Sci. 2022 May 17. doi: 10.1111/nyas.14791 . PMID: 35580981
Reiner J, Berlin P, Held J, Thiery J, Skarbaliene J, Griffin J, Russell W, Eriksson PO, Berner-Hansen M, Ehlers L, Vollmar B, Jaster R, Witte M, Lamprecht G. Dapiglutide, a novel dual GLP-1 and GLP-2 receptor agonist, attenuates intestinal insufficiency in a murine model of short bowel. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2021 Oct 27. doi: 10.1002/jpen.2286. PMID: 34705281
Witte M, Reiner J, Bannert K, Jaster R, Maschmeier C, Schafmayer C, Lamprecht G, Berlin P. Ileocolonic Healing After Extended Small Bowel Resection in Mice: NOD2 Deficiency Impairs Anastomotic Healing and Postoperative Outcome. Inflamm Bowel Dis. 2021. PMID: 33555306
Reiner J, Berlin P, Wobar J, Schäffler H, Bannert K, Bastian M, Vollmar B, Jaster R, Lamprecht G, Witte M. Teduglutide Promotes Epithelial Tight Junction Pore Function in Murine Short Bowel Syndrome to Alleviate Intestinal Insufficiency. Dig Dis Sci. 2020 65:3521-3537. PMID: 32072437
Berlin P, Reiner J, Witte M, Wobar J, Lindemann S, Barrantes I, Kreikemeyer B, Bastian M, Schäffler H, Bannert K, Jaster R, Lamprecht G. Nod2 deficiency functionally impairs adaptation to short bowel syndrome via alterations of the epithelial barrier function. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2019; 317(5):G727-G738 PMID: 31509436
Berlin P, Reiner J, Wobar J, Bannert K, Glass Ä, Walter M, Bastian M, Willenberg HS, Vollmar B, Klar E, Seidler U, Lamprecht G, Witte M. Villus Growth, Increased Intestinal Epithelial Sodium Selectivity, and Hyperaldosteronism Are Mechanisms of Adaptation in a Murine Model of Short Bowel Syndrome. Dig Dis Sci. 2019;64(5):1158-1170. PMID: 30569336
Lamprecht G, Bodammer P. Nutritional strategies to enhance adaptation in intestinal failure. Curr Opin Organ Transplant. 2016;21(2):140-6. PMID: 26881492. Review.
Schäffler H, Demircioglu DD, Kühner D, Menz S, Bender A, Autenrieth IB, Bodammer P, Lamprecht G, Götz F, Frick JS. NOD2 stimulation by Staphylococcus aureus-derived peptidoglycan is boosted by Toll-like receptor 2 costimulation with lipoproteins in dendritic cells. Infect Immun. 2014;82(11):4681-8. PMID: 25156723
Schäffler H, Schneider N, Hsieh CJ, Reiner J, Nadalin S, Witte M, Königsrainer A, Blumenstock G, Lamprecht G. NOD2 mutations are associated with the development of intestinal failure in the absence of Crohn's disease. Clin Nutr. 2013;32(6):1029-35. PMID: 23562557