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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-788929
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.78892
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 26 März 2026 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Martina Müller-Schilling |
| Tag der Prüfung: | 5 März 2026 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Innere Medizin I |
| Stichwörter / Keywords: | Spontan bakterielle Peritonitis, Paraptose, p53 Familie |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 78892 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Die spontan bakterielle Peritonitis (SBP) ist eine schwerwiegende Komplikation der Leberzirrhose mit äußerst ungünstiger Prognose. Bereits einen Monat nach Diagnosestellung beträgt die Mortalität 34% und wächst auf eine 1‑Jahres‑Mortalität von 66% an. Bislang kann eine SBP lediglich entsprechend der S2k‑Leitlinie der DGVS durch Antibiotikagabe behandelt werden. Zunehmende Resistenzen erschweren ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Die spontan bakterielle Peritonitis (SBP) ist eine schwerwiegende Komplikation der Leberzirrhose mit äußerst ungünstiger Prognose. Bereits einen Monat nach Diagnosestellung beträgt die Mortalität 34% und wächst auf eine 1‑Jahres‑Mortalität von 66% an. Bislang kann eine SBP lediglich entsprechend der S2k‑Leitlinie der DGVS durch Antibiotikagabe behandelt werden. Zunehmende Resistenzen erschweren die Therapie heute und in Zukunft. Neue Therapieoptionen werden daher dringend benötigt. Die molekularen Grundlagen der Pathogenese der SBP sind bislang nicht ausreichend verstanden. Wir konnten zeigen, dass die schützende Mukusschicht im Darm von Patient(inn)en mit Leberzirrhose dünner ist. Dadurch wird ein vermehrter Bakterien‑Epithel‑Kontakt ermöglicht. Zunächst zeigten wir durch Mukusfärbung von Kolonbiopsien mit den Farbstoffen Alcian‑Blau sowie Muzikarmin, dass die Mukusschicht im Darm von Patient(inn)en mit Leberzirrhose signifikant reduziert ist. Ausgehend von der Hypothese, dass der hierdurch vermehrte Bakterien‑Epithel‑Kontakt zellulären Stress induziert, haben wir in dieser Arbeit erstmals die Proteinspiegel der p53‑Familie als wichtigen Stresssensoren der Zelle in einer großen Patientenkohorte untersucht. Die Studie an 50 Darmbiopsien von Patient(inn)en mit Leberzirrhose zeigte, dass sowohl p53 als auch p73 verglichen mit 70 Kontrollbiopsien signifikant reduziert waren. Interessanterweise trat diese Reduktion der p53‑Familie bereits in frühen Stadien der Leberzirrhose, gemessen am Child‑Pugh‑Score, auf. Die Immunfluoreszenzfärbungen der Kolonbiopsien bestätigten und visualisierten die reduzierten p53‑ und p73‑Proteinspiegel der Zirrhosepatient(inn)en. Die RNA‑Untersuchungen der Kolonbiopsien ergaben keine Hinweise auf eine verminderte Transkription von p53 und p73. Somit gehen wir davon aus, dass die bei Leberzirrhose reduzierte Proteinmenge der p53‑Familie auf posttranskriptionale Ursachen zurückzuführen ist. Weiterhin beobachteten wir eine signifikante Korrelation zwischen einer dünneren Mukusschicht und niedrigen p53‑ und p73‑Proteinmengen in Kolonbiopsien von Patient(inn)en mit Leberzirrhose. Dies stützt unsere Hypothese, dass durch die dünnere Mukusschicht die Interaktion von Bakterien mit dem Darmepithel ermöglicht wird und die Reduktion der p53‑Familienmitglieder durch Einwirkung der Bakterien vermehrt induziert wird. Daher haben wir im nächsten Schritt in einem von uns entwickelten, klinisch relevanten in‑vitro‑SBP‑Modell die Interaktion von E. coli (O6:Hnt) mit HCT116‑Wildtyp‑Darmepithelzellen analysiert und die Kinetik der Regulation von p53‑Familienmitgliedern bestimmt. Um die Konsequenzen der herabgesetzten Proteinexpression von p53 oder p73 im Darm von Patient(inn)en mit Leberzirrhose zu adressieren, verwendeten wir zusätzlich drei weitere HCT116‑Zellmodelle mit einfachem Knockout von p53 bzw. p73 sowie einem doppelten Knockout von p53 und p73. Die bakterielle Ko‑Kultur mit E. coli führte in HCT116‑Wildtyp‑Zellen sowie in HCT116‑p73‑Knockout‑Zellen zunächst zu einer transienten Induktion von p53, gefolgt von einer anschließenden Reduktion der p53‑Proteinspiegel. Darmbakterien wie E. coli regulieren also die p53‑Familie in HCT116‑Darmepithelzellen herunter, auch wenn bereits ein Protein der p53‑Familie fehlt. Interessanterweise führte die bakterielle Ko‑Kultur von HCT116‑Darmepithelzellen mit E. coli zur Induktion eines Zelltods, den wir als Paraptose charakterisieren konnten. Diese Form des programmierten Zelltods zeichnet sich unter anderem durch eine besondere Morphologie mit charakteristischen Vakuolen im Zytoplasma aus und ist bisher nur unzureichend untersucht. Unsere Untersuchungen zeigten, dass nicht der Pancaspaseinhibitor zVAD‑FMK, sondern der Transkriptionsinhibitor Actinomycin D diesen Zelltod blockiert. Sowohl der Knockout von p73 als auch der gleichzeitige Knockout von p53 und p73 verzögerten den Eintritt in die Paraptose nach bakterieller Ko‑Kultur. Diese Daten deuten darauf hin, dass die p53‑Familie eine Rolle bei der Regulation der Paraptose spielt. Erstmals erstellten wir eine detaillierte elektronenmikroskopische Kinetik der durch E. coli induzierten Paraptose in HCT116‑Wildtyp‑ sowie HCT116‑p53/p73‑Knockout‑Darmzellen und konnten so neue Erkenntnisse zum morphologischen Ablauf dieser Form des Zelltods generieren. Die Vakuolisierung des Zytoplasmas ging sowohl von dilatierten Mitochondrien als auch von einem dilatierten ER aus und nahm über die Zeit zu. Die Dilatation der Mitochondriencristae führte folglich zu einer Abnahme des mitochondrialen Membranpotentials, was durch TMRE‑Färbung sichtbar gemacht wurde. Bei anhaltender Bakterien‑Epithel‑Interaktion brach das mitochondriale Membranpotential im zeitlichen Verlauf zusammen. Der Knockout von p53 und p73 verhinderte nicht die Induktion der Paraptose, führte aber zu einem zeitlich deutlich verzögerten Beginn des Zelltods. Wir gehen davon aus, dass die bakteriell induzierte Paraptose sowie die Reduktion der p53‑Familie wichtige Komponenten des Pathomechanismus der SBP darstellen. Eine Stabilisierung der p53‑Familie, z. B. durch MDM2‑Inhibitoren wie Nutlin‑3 oder Milademetan (für das bereits eine klinische Phase‑3‑Studie in der Tumortherapie durchgeführt wurde), könnte daher einen neuen therapeutischen Ansatz zur Stabilisierung der epithelialen Barriere bei Patient(inn)en mit Leberzirrhose darstellen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Spontaneous bacterial peritonitis (SBP) is a severe complication of liver cirrhosis with an extremely poor prognosis. One month after diagnosis, mortality reaches 34% and rises to a 1‑year mortality of 66%. Up to now, SBP can only be treated according to the S2k‑guideline of the DGVS by administration of antibiotics. Increasing antimicrobial resistance makes therapy more difficult today and in ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Spontaneous bacterial peritonitis (SBP) is a severe complication of liver cirrhosis with an extremely poor prognosis. One month after diagnosis, mortality reaches 34% and rises to a 1‑year mortality of 66%. Up to now, SBP can only be treated according to the S2k‑guideline of the DGVS by administration of antibiotics. Increasing antimicrobial resistance makes therapy more difficult today and in the future. Therefore, new therapeutic options are urgently needed. The molecular mechanisms driving the pathogenesis of SBP are not yet sufficiently understood.
We were able to demonstrate that the protective mucus layer in the gut of patients with liver cirrhosis is thinner, thereby allowing increased contact between bacteria and the intestinal epithelium. Using mucus staining of colon biopsies with Alcian Blue and Muzikarmin, we first showed that the mucus layer in the gut of cirrhotic patients is significantly reduced. Based on the hypothesis that this enhanced bacterial–epithelial contact induces cellular stress, we investigated, for the first time, the protein levels of the p53 family as key cellular stress sensors in a large patient cohort.
In a study comprising 50 intestinal biopsies from patients with liver cirrhosis compared with 70 control biopsies, both p53 and p73 were found to be significantly reduced. Interestingly, this reduction of the p53 family occurred already in the early stages of liver cirrhosis, as determined by the Child‑Pugh score. Immunofluorescence staining of colon biopsies confirmed and visualized the reduced p53 and p73 protein levels in cirrhotic patients. RNA analysis of the colon biopsies revealed no evidence of decreased transcription of p53 or p73. We therefore assume that the reduced amounts of p53 family proteins in liver cirrhosis are due to post‑transcriptional mechanisms.
Furthermore, we observed a significant correlation between a thinner mucus layer and lower p53 and p73 protein levels in colon biopsies of patients with liver cirrhosis. This supports our hypothesis that the thinner mucus layer facilitates bacterial–epithelial interaction and that bacterial exposure contributes to the reduced expression of p53 family members.
To further explore this mechanism, we used a clinically relevant in‑vitro SBP model we developed to analyze the interaction of E. coli (O6:Hnt) with HCT116 wild‑type intestinal epithelial cells and to determine the kinetics of p53 family regulation. To address the consequences of reduced p53 or p73 protein expression in the intestine of cirrhotic patients, we additionally used three HCT116 cell models: single knockouts of p53 or p73 and a double knockout of p53 and p73.
Bacterial co‑culture with E. coli led to a transient induction of p53 in HCT116 wild‑type and p73‑knockout cells, followed by a subsequent reduction in p53 protein levels. Hence, intestinal bacteria such as E. coli downregulate the p53 family in HCT116 epithelial cells, even when one family member is already absent. Interestingly, co‑culture of HCT116 intestinal epithelial cells with E. coli induced a form of cell death that we characterized as paraptosis. This type of programmed cell death is marked by a distinct morphology with characteristic cytoplasmic vacuoles and remains poorly understood.
Our experiments showed that this cell death was blocked not by the pancaspase inhibitor zVAD‑FMK but by the transcription inhibitor actinomycin D. Both the p73 knockout and the combined p53/p73 knockout delayed the onset of paraptosis after bacterial co‑culture. These data suggest that the p53 family plays a role in regulating paraptosis.
For the first time, we established a detailed electron‑microscopic kinetic analysis of E. coli‑induced paraptosis in HCT116 wild‑type and HCT116 p53/p73 knockout intestinal cells, thereby gaining new insights into the morphological progression of this form of cell death. Cytoplasmic vacuolization originated from dilated mitochondria and endoplasmic reticulum (ER) structures and increased over time. The dilation of mitochondrial cristae led to a loss of mitochondrial membrane potential, visualized by TMRE staining. During sustained bacterial–epithelial interaction, the mitochondrial membrane potential progressively collapsed.
Knockout of p53 and p73 did not prevent induction of paraptosis but significantly delayed its onset. We therefore propose that bacterially induced paraptosis and the reduction of the p53 family represent key components of the pathomechanism of SBP. Stabilizing the p53 family e.g., through MDM2 inhibitors such as Nutlin‑3 or Milademetan (the latter already evaluated in a phase III cancer trial) could thus represent a novel therapeutic approach to stabilize the epithelial barrier in patients with liver cirrhosis.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Mrz 2026 05:40
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