Auswirkungen einer singulären, oralen Endotoxinapplikation auf die Intestinalmukosa des Karpfen (Cyprinus carpio) unter besonderer Berücksichtigung der sezernierten Muzine

Die Mukusschicht im Darm des Karpfen übernimmt die Rolle eines Biofilms, welcher das Epithel schützt sowie verschiedene Noxen binden kann. Im Rahmen der Arbeit wurde die Reaktion der intestinalen Mukusschicht auf eine singuläre, perorale Endotoxinapplikation untersucht. Als Endotoxin fand das in der Zellwand von gram-negativen Bakterien befindliche Lipopolysaccharid (LPS; von E. coli O55:B5) Anwendung. Für den Versuch kamen Karpfen derselben genetischen Linie und desselben Alters zum Einsatz. Dabei wurde zunächst der unbehandelte und daraufhin der stimulierte Zustand nach oraler Endotoxin-Applikation an den Versuchstagen eins, zwei, drei, fünf und acht des intestinalen Gewebes samt seiner Muzine histologisch erfasst. Zur Anwendung gelangten Kohlenhydrat-Histochemische Nachweise einschließlich Lektinfärbungen. Die Histologie und Histochemie ließen nur geringe Veränderungen erkennen, weshalb eine biochemische Muzinanalyse mittels Separation des Mukus durch Isolationsmedien durchgeführt wurde. Dabei erfolgte eine getrennte Betrachtung epithelialer sowie luminaler Muzine, wobei zunächst der Gesamt-Kohlenhydrat-Gehalt mittels PAS (Per-Iod-Schiff-)-Reaktion und der Gesamt-Protein-Anteil mittels Bradford-Reaktion bestimmt wurde. Daraufhin erfolgte die Erfassung der terminalen Glykosilierung der separierten Muzine an den genannten Versuchstagen mit Hilfe eines Lektin-bindenden Nachweis-Verfahrens (Lektin-ELISA). Nach der LPS-Applikation ergaben sich kleine histologische und histochemische Veränderungen. Am Tag eins p. appl. kam es zunächst zu einer histologisch und biochemisch erfaßbaren Entleerung der Becherzellen. Es zeigte sich, dass die luminale Gesamt-Mukusmenge in der Folge am Tag zwei und drei p. appl. deutlich abnahm und gleichzeitig eine Zunahme der epithelialen Muzinfraktionen - vor allem der Muzine mit kleinerer Molekülmasse - auftrat. Dieser Hinweis auf eine Neusynthese von Muzinen setzte bereits an Versuchstag eins ein und erreichte an den Versuchstagen drei und fünf den Höhepunkt. Gleichzeitig war eine Änderung im terminalen Glykosilierungsmuster der epithelialen und luminalen Muzine zu erkennen. So erfolgten die deutlichsten Veränderungen im epithelialen Mukus an den Versuchstagen zwei und drei sowie im luminalen Mukus vor allem an den Versuchstagen eins, zwei und drei. Diese Verschiebungen sind vermutlich durch die gesteigerte Muzinsynthese, durch eine Ausschleusung noch nicht komplett glykosilierter Mukus-Moleküle sowie durch eine gerichtete Beseitigung der Noxe durch Chemotaxis mit anschließender Adhäsion an den intestinalen Mukus bedingt. Möglicherweise übernimmt der Mukus eine Art Köderfunktion. Gleichzeitig konnte eine Veränderung im Glykosilierungsmuster der Muzine bestimmt werden. Fukose als ein typisches Monosaccharid des Säuger-Mukus konnte bei der eigenen Untersuchung nur an den Versuchstagen zwei und drei bestimmt werden. Fukose scheint somit im Vergleich zum Säuger eine unterschiedliche, aber entscheidende Rolle bei der mukosalen Immunabwehr zu spielen. Sialinsäure sowie a- und b-Galaktose als weitere Monosaccharide in Muzinen nahmen in ihrem Gehalt an den Versuchstagen eins, zwei und drei zu. Als Schlussfolgerung enthält der Mukus des Karpfen dieselben Monosaccharide wie im Säuger, wobei die Biosynthese der Muzine analog zu der des Säugers abzulaufen scheint. Die Daten dieser Studie zeigen, dass eine singuläre, orale Endotoxin-Applikation quantitative sowie qualitative Auswirkungen auf die Intestinalmukosa des Karpfen samt ihrer sezernierten Muzine hat und deren Funktion modulieren kann. Dabei scheint die Beseitigung der Noxe durch einen abspülenden Effekt massiv sezernierter Muzine im Vordergrund zu stehen. Neben dem abspülenden Effekt wird eine eintretende verstärkte Adhäsion der bakteriellen Noxe an den Mukus die Ausschleusung unterstützen. Es ist zu vermuten, dass durch den Verlust an Muzinen das Darmepithel für eine zweite, potentielle Noxe ungeschützter ist.