Die spontan bakterielle Peritonitis (SBP) stellt mit einer hohen Mortalität eine schwerwiegende Komplikation der Leberzirrhose dar. Eine Rolle bei der Pathogenese der SBP spielt die bakterielle Translokation (BT), durch die Bakterien aus dem Darmlumen in die systemische Zirkulation gelangen. Dies wird bei Gesunden durch eine intakte intestinale Barriere bestehend aus der Mukusschicht, der epithelialen Barriere sowie der Darm-Gefäß-Barriere verhindert. Bei Patienten mit Leberzirrhose ist die intestinale Barriere jedoch gestört, sodass eine BT verstärkt möglich ist. Neue medikamentöse Behandlungsmöglichkeiten der SBP sind daher erforderlich.
In dieser Arbeit wurden die bakteriellen Effekte auf die Zell-Zell-Kontakte E-Cadherin und Occludin im Darmepithel untersucht. Hierzu wurden Bakterienstämme, die aus dem Aszites von Patienten mit Leberzirrhose und SBP isoliert wurden, in einem in vitro Ko-Kultur-Modell mit Caco-2-Zellen eingesetzt. Zur Charakterisierung degradierender Mechanismen wurden Inhibitoren von Matrixmetalloproteasen (MMP) verwendet.
Die Ko-Kultur von Caco-2-Zellen mit einem E. coli Laborstamm sowie Isolaten von E. coli und P. mirabilis aus SBP-Aszites führten zu einer signifikanten Degradation der Zell-Zell-Kontaktproteine E-Cadherin und Occludin. Die Reduktion dieser Proteine erfolgte dabei überwiegend auf Protein-Ebene. Für den Abbau von E-Cadherin ist eine bisher unbekannte bakterielle Proteaseaktivität verantwortlich. Diese Proteaseaktivität war sensitiv gegenüber den MMP-Inhibitoren BB-2516 und MMP-8-Inhibitor I, welche zum einen die reine Proteaseaktivität der Bakterien reduzierten und zum anderen der Destabilisierung von E-Cadherin entgegenwirkten.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass SBP-relevante Bakerien aus SBP-Aszites zu einer Degradation der Zell-Zell-Kontakte E-Cadherin und Occludin im Darmepithel führen, was die Barrierefunktion destabilisiert. Die Degradation von E-Cadherin erfolgt durch bakterielle Proteasen, die durch MMP-Inhibitoren blockiert werden können, was die Stabilität der Zell-Zell-Kontakte wiederherstellt. Diese Ergebnisse bieten einen Ansatz für neue therapeutische Strategien zur Prävention und Behandlung der SBP.

Spontaneous bacterial peritonitis (SBP) represents a serious complication of liver cirrhosis with high mortality. Bacterial translocation (BT), through which bacteria move from the intestinal lumen into the systemic circulation, plays a role in the pathogenesis of SBP. In healthy individuals, this is prevented by an intact intestinal barrier composed of the mucus layer, the epithelial barrier, and the gut-vascular barrier. In patients with liver cirrhosis, however, the intestinal barrier is impaired, making BT more likely. Therefore, new pharmacological treatment options for SBP are needed. In this study, the bacterial effects on the cell-cell contacts E-cadherin and occludin in the intestinal epithelium were investigated. For this purpose, bacterial strains isolated from the ascites of patients with liver cirrhosis and SBP were used in an in vitro co-culture model with Caco-2 cells. To characterize degrading mechanisms, inhibitors of matrix metalloproteinases (MMPs) were used. Co-culture of Caco-2 cells with a laboratory strain of E. coli as well as isolates of E. coli and P. mirabilis from SBP ascites led to significant degradation of the cell-cell contact proteins E-cadherin and occludin. The reduction of these proteins occurred predominantly at the protein level. An as-yet-unknown bacterial protease activity is responsible for the degradation of E-cadherin. This protease activity was sensitive to the MMP inhibitors BB-2516 and MMP-8 inhibitor I, which both reduced the pure protease activity of the bacteria and counteracted the destabilization of E-cadherin. In summary, this work shows that SBP-relevant bacteria from SBP ascites lead to degradation of the cell-cell contacts E-cadherin and occludin in the intestinal epithelium, which destabilizes the barrier function. The degradation of E-cadherin is carried out by bacterial proteases, which can be blocked by MMP inhibitors, restoring the stability of cell-cell contacts. These results provide an approach for new therapeutic strategies for the prevention and treatment of SBP.