Eine verminderte Immunität und wiederkehrende Infektionen sind bei Typ-1- und Typ-2-Diabetes häufig. Forscher am Karolinska-Institut in Schweden zeigen nun, dass das Immunsystem von Menschen mit Diabetes einen geringeren Spiegel des antimikrobiellen Peptids Psoriasin aufweist, das die Zellbarriere der Harnblase schwächt, was das Risiko einer Harnwegsinfektion erhöht. Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht .
Diabetes reguliert das antimikrobielle Peptid Psoriasin herunter und erhöht die E. coli-Belastung in der Harnblase Zusammenfassung Es ist bekannt, dass Diabetes die Anfälligkeit für Infektionen erhöht, was teilweise auf eine veränderte Granulozytenfunktion und Veränderungen der angeborenen Immunität zurückzuführen ist. Hier untersuchten wir die Auswirkung von Diabetes und hohem Glukosespiegel auf die Expression des antimikrobiellen Peptids Psoriasin und die mutmaßlichen Folgen für eine Harnwegsinfektion durch E. coli. Es werden exfolierte Zellen aus Blut, Urin und Urin von Patienten untersucht. Der Einfluss von Glukose und Insulin wird während hyperglykämischer Klemmen bei Personen mit Prädiabetes und bei euglykämischen hyperinsulinämischen Klemmen-Patienten mit Typ-1-Diabetes untersucht. Wichtige Erkenntnisse wurden in vivo an Typ-2-diabetischen Mäusen bestätigt und in menschlichen Uroepithelzelllinien verifiziert. Hohe Glukosekonzentrationen führen zu niedrigeren Psoriasinspiegeln und verändern die Funktion der Epithelbarriere sowie Zellmembranproteine und Zytoskelettelemente, was zu einer erhöhten Bakterienbelastung führt. Die Behandlung mit Östradiol stellt die Zellfunktion mit erhöhtem Psoriasinspiegel und bakteriellem Absterben in Uroepithelzellen wieder her, was seine Bedeutung bei Harnwegsinfektionen bei Hyperglykämie bestätigt. Zusammenfassend stellen unsere Ergebnisse die Auswirkungen und zugrunde liegenden Mechanismen eines hohen Glukosespiegels dar, der die angeborene Immunität beeinträchtigt . |
Schematische Darstellung veränderter uroepithelialer Immunantworten bei hohem Glukosespiegel. In der aktuellen Studie werden die Auswirkungen von hohem Glukosespiegel auf Uroepithelzellen und die Auswirkungen von Psoriasin, IL-1β, IL-6 und Östradiol auf den Hintergrund von Uroepithelzellen, die hohem Glukosespiegel ausgesetzt sind, demonstriert. Immunologische Veränderungen, die aufgrund eines hohen Glukosespiegels im Vergleich zu einem niedrigen Glukosezustand auftreten. b Ein hoher Glukosespiegel reguliert Psoriasin, IL-1β, IL-6, Occludin, SOCS3 und RhoB erheblich herunter, ohne den pSTAT-3-Spiegel zu verändern, reguliert jedoch die Expression von AHR und Caveolin 1 hoch, was zu einem Anstieg von nuklearem und kortikalem Aktin YAP/TAZ führt, was zu einem Anstieg führt bakterielle Aktivität. Last. Eine E. coli-Infektion erhöht die MRC1-Expression in mit hohem Glucosegehalt behandelten Zellen weiter. c Mit hohem Glucosegehalt behandelte Zellen, ergänzt mit IL-1β, erhöhen IL-6 und Psoriasin. Eine IL-6-Supplementierung erhöht Psoriasin, SOCS3 und führt zu einer Verringerung des nuklearen YAP/TAZ. d Eine Psoriasin-Peptid-Supplementierung erhöht Occludin und verringert Caveolin 1 in Zellen, die mit hohem Glukosespiegel behandelt werden. Östradiol kehrt die Wirkung eines hohen Glukosespiegels um und erhöht IL-6, Psoriasin und kortikales Aktin mit reduziertem nuklearem YAP/TAZ, was selbst in Zellen, die mit hohem Glukosespiegel behandelt wurden, zu einer verstärkten Abtötung intrazellulärer Bakterien führt.
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Diabetes ist die Folge eines Mangels an Insulin und/oder einer verminderten Insulinwirkung. Insulin ist ein Hormon, das die Glukose (Zucker) und damit die Energieversorgung der Zellen reguliert. Bei Typ-1-Diabetes stellt der Körper die Produktion von Insulin ein, während bei Typ-2-Diabetes die Zellen weniger empfindlich auf Insulin reagieren, was zu einem hohen Blutzuckerspiegel führt. Diabetes ist eine häufige Erkrankung, die die Gesundheit in vielerlei Hinsicht beeinträchtigt.
Eine Auswirkung besteht darin, dass es das angeborene Immunsystem schwächt, wodurch viele Menschen anfälliger für regelmäßige Infektionen sind, beispielsweise Harnwegsinfektionen (HWI), die durch E. coli-Bakterien verursacht werden. Bei Diabetikern kommt es eher zu einer allgemeinen Blutvergiftung, einer Sepsis, die ihren Ursprung im Harntrakt hat.
Ein endogenes Antibiotikum
Forscher am Karolinska Institutet haben nun untersucht, ob der Glukosespiegel bei Menschen mit Diabetes (Typ 1, Typ 2 oder Prädiabetes) mit Psoriasin zusammenhängt, einem endogenen Antibiotikum, das Teil des angeborenen Immunsystems ist.
Anhand von Urin-, Harnblasenzellen- und Blutserumproben von Patienten analysierten die Forscher die Konzentrationen von Psoriasin und anderen Peptiden, die notwendig sind, um sicherzustellen, dass die Blasenschleimhaut intakt bleibt und vor Infektionen schützt. Die Ergebnisse wurden dann an Mäusen und Harnblasenzellen mit und ohne Infektion überprüft.
„Wir haben herausgefunden, dass hohe Glukosekonzentrationen den Spiegel des antimikrobiellen Peptids Psoriasin senken, während Insulin keine Wirkung hat“, sagt Annelie Brauner, Professorin an der Abteilung für Mikrobiologie, Tumor- und Zellbiologie am Karolinska Institutet, die die Studie leitete.
„Menschen mit Diabetes haben einen geringeren Psoriasinspiegel, was die schützende Barrierefunktion der Zellen schwächt und das Risiko einer Blasenentzündung erhöht.“
Die Östrogentherapie reduzierte die Bakterienpopulation
Die Forschungsgruppe von Professor Brauner hat zuvor gezeigt, dass eine Östrogenbehandlung die Schutzfunktion der Blasenzellen bei Menschen und Mäusen wiederherstellt und somit hilft, die Immunantwort auf eine Harnwegsinfektion zu regulieren. Daher testeten die Forscher, wie sich die Östrogenbehandlung auf infizierte Zellen auswirkt, die hohen Glukosekonzentrationen ausgesetzt sind. Sie fanden heraus, dass die Behandlung den Psoriasinspiegel erhöhte und die Bakterienpopulation reduzierte, was darauf hindeutet, dass die Behandlung auch bei Patienten mit Diabetes eine Wirkung haben könnte.
„Wir planen nun, tiefer in die zugrunde liegenden Mechanismen von Infektionen bei Menschen mit Diabetes einzutauchen“, sagt die Hauptautorin der Studie, Soumitra Mohanty, Forscherin in derselben Abteilung am Karolinska Institutet. „Oberstes Ziel ist es, das Infektionsrisiko bei dieser wachsenden Patientengruppe zu reduzieren.“
Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem Karolinska-Universitätskrankenhaus der Region Stockholm, der Universität Capio und Uppsala in Schweden und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein in Deutschland durchgeführt. Es wurde größtenteils von der Olle Engkvist Foundation, Region Stockholm (ALF-Finanzierung), der KI Research Foundation, der Swedish Society of Medicine, der Swedish Society for Medical Research (SSMF), der Clas Groschinsky Memorial Foundation, der Åke Foundation Wiberg und der finanziert Magnus-Bergvall-Stiftung. Es wurden keine Interessenkonflikte gemeldet.
