Methylierungs- und Expressionsuntersuchungen zur Aufklärung der molekularen Pathogenese in chronisch entzündlichen Darmerkrankungen

Unter der Bezeichnung Chronisch Entzündliche Darmerkrankungen (CED) werden zwei Erscheinungsformen, Colitis Ulcerosa (CU) und Morbus Crohn (MC) zusammengefasst. Das Leitsymptom von CED sind chronische Entzündungen des Magen-Darm-Trakts, insbesondere des terminalen Ileum und des Colons. Es wird angenommen, dass eine aberrante Immunantwort auf das intestinale Mikrobiom in einem genetisch prädisponierten Individuum zur Entstehung von CED führt.rnFür diese Studie ist der genetische, bzw. epigenetische Aspekt, der Pathogenese von CU und MC von besonderem Interesse. In verschiedenen Assoziationsstudien wurden bereits 163 mit CED assoziierte, krankheitsrelevante Gen Loci identifiziert. Zusätzlich wurden Studien durchgeführt, die Methylierungs- und Expressionsunterschiede in Gewebe oder Blut von CED-Patienten gegenüber gesunden Probanden (Kontrollen) aufzeigten. rnIn der vorliegenden Studie wurden entzündliche- und nicht-entzündliche Gewebeproben von CU- (Colon) und MC-Patienten (terminales Ileum und Colon) und gesunden Probanden (terminales Ileum und Colon; nicht entzündlich) auf genspezifischer- und genomweiter Ebene auf Methylierungs- und Expressionsunterschiede hin untersucht. Im Rahmen der genspezifischen Analysen wurde in vier Genen (IL17REL, MUC2, MUC6, MUC15) eine aberrante Methylierung im Vergleich der MC- oder CU-Gewebeproben mit den Kontrollen detektiert. Die an 24 ausgewählten CU Colon-Proben (NE und E) und Colon Kontrollen durchgeführte genomweite Methylierungsanalyse zeigte aberrante Methylierungsmuster in über 2500 Genen im Vergleich der entzündlichen CU Colon E-Proben mit den Kontrollen. Fünf dieser Gene (BACH2, STAT3, STAT4, STK4 und WIPF1) wurden ausgewählt und die Veränderung der Methylierung an einem größeren Patientenkollektiv, welches auch Proben von MC-Patienten umfasst, bestätigt. Zusätzlich zu der aberranten Methylierung wurden Expressionsveränderungen des IL17REL-, MUC6- und STAT4-Gens in MC-Patienten sowie des MUC2-Gens in CU-Patienten identifiziert. rnDa über die Promoterregion und Funktion von IL17REL nur sehr wenig bis gar nichts bekannt ist, wurden zusätzlich Promoteranalysen mittels Dual-Luciferase-Assay durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die höchste Aktivität des putativen IL17REL-Promoters im Bereich -806 – -8 vor der 5’UTR zu finden ist. In diesem Bereich lagen auch die in der Methylierungsanalyse untersuchten CpGs.rn

The term chronic inflammatory bowel disease (IBD) describes two different types of manifestations which are ulcerative colitis (CU) and crohn’s disease (MC). The main symptom of IBD is chronic inflammations of the gastrointestinal tract most frequently occurring in the terminal ileum and the colon. The pathogenesis of IBD is believed to involve an aberrant immune response to intestinal microbiota in genetically susceptible individuals. For this study, the epigenetic aspect in the pathogenesis of CU and MC is of special interest. Several association studies identified 163 gen loci which are associated with IBD. In addition there are studies showing differences with respect to the methylation and expression in tissue and blood of IBD patients compared to healthy volunteers (control population). rnThis study compared methylation and expression differences in inflammatory and non-inflammatory tissue samples of CU (colon) and MC (terminal ileum and colon) with healthy controls (terminal ileum and colon, non-inflammatory) on a gene specific and genome wide scale. The gene specific analysis revealed an aberrant methylation in four genes (IL17REL, MUC2, MUC6, MUC15) comparing the MC- and CU- tissue samples with the control samples. The genome-wide analysis of the methylation for 24 selected CU colon samples (inflammatory and non-inflammatory) revealed aberrant methylation patterns in more than 2500 genes comparing inflammatory CU colon samples to the control samples. Out of this five genes (BACH2, STAT3, STAT4, STK4 and WIPF1) were selected to demonstrate the change in methylation in a larger cohort also containing samples of MC patients. In addition to the aberrant methylation, alterations in expression of the IL17REL, MUC6 and STAT4 gene in MC patients and the MUC2 gene in CU patients were identified. rnAs there is nothing or only very little known about the promoter region and function of IL17REL additional promoter characterization using dual luciferase assay were done. The results show that the highest activity of the putative IL17REL promoter was found in the range of -806 to –8 prior to the 5’UTC. In this region also the CpGs examined in the gene specific methylation analysis were located.rn