Untersuchung Nanopartikel-induzierter toxischer und proinflammatorischer Effekte in einem neuen in vitro Modell des gesunden und entzündlichen Darms

• Antragstellerin: Dr. Kirsten Britta Gerloff
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198173593

Die Verwendung von Nanopartikeln (NP) in Lebensmitteln und nahrungsrelevanten Produkten gewinnt heutzutage zunehmend an Bedeutung. Die Risiken solcher NP, sowohl für den gesunden als auch für den entzündlichen Darm, sind bislang jedoch kaum untersucht, und geeignete Zellmodelle zur in vitro Analyse möglicher toxischer und proinflammatorischer NP-Effekte werden derzeit dringend benötigt. Die Aussagekraft bisheriger Studien hierzu wird besonders durch die Vernachlässigung der Rolle der Muzinschicht limitiert. Diese bildet die erste physiologische und immunologische Barriere des Darmepithels und könnte somit ein Eindringen von NP in das Epithel verhindern oder auch direkt mit ihnen interagieren.Im vorliegenden Projekt wird daher zunächst ein in vitro Kokulturmodell aus den humanen Darmepithelzellen Caco-2 sowie differenzierten Muzin-sezernierenden Gobletzellen, LS174T, entwickelt. Um eine chronische Darmentzündung zu simulieren, werden wiederholt aktivierte humane neutrophile Granulozyten, H2O2 oder verschiedene Kombinationen proinflammatorischer Zytokine in das Modell appliziert. Deren Auswirkungen auf die Verstärkung proinflammatorischer Effekte, die Induktion von zellulärem oxidativen Stress, die Sekretion und Zusammensetzung von Muzinen als auch die Barrierefunktion des Epithels werden mittels diverser moderner biochemischer und molekularbiologischer Methoden untersucht. Anschließend soll die epitheliale NP-Aufnahme und -Translokation durch die Muzinschicht sowie deren mögliche Abhängigkeit von der Partikelgröße anhand verschiedener fluoreszierender Si-NP in dem entwickelten Modell untersucht werden. Um schließlich den Einfluss lebensmittelrelevanter NP auf alle genannten Effekte zu analysieren, wird das Kokulturmodell sowohl im physiologischen als auch im entzündlichen Zustand mit TiO2- und SiO2-NP belastet. Die Rolle der Muzinschicht, insbesondere deren Einfluss auf die NP-Toxizität, steht hierbei im Fokus.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Michael McGuckin, Ph.D.