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Effects of natural endocrine active substances on tight junction expression in the intestinal epithelium modeled with Caco-2/HT29-MTX-E12 co-culture
Magdalena Weinstabl
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Giorgia Del Favero
DOI
10.25365/thesis.80606
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28786.78934.443611-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eine unzureichende Barrierefunktion des Darmtraktes ist ein relevanter ätiologischer Faktor für die Entstehung verschiedener Krankheiten wie entzündliche Darmerkrankungen und Darmkrebs im Menschen. Unter physiologischen Bedingungen reguliert die Darmbarriere effektiv den Transport von Nährstoffen und Wasser sowie schützt vor potenziell schädlichen in der Nahrung vorkommenden Substanzen. Intestinale Epithelzellen sind durch spezialisierte Proteine stark miteinander verbunden, den sogenannten Tight Junctions. Tight Junctions verbinden nicht nur Epithelzellen miteinander, sondern regulieren auch den parazellulären Transport von Nahrungsbestandteilen und haben daher einen starken Einfluss auf die Barrierefunktion des Darms. Die Forschung legt nahe, dass verschiedene Substanzen in der Nahrung die Barrierefunktion des Darms verändern können, indem sie die Expression integraler Membranbestandteile so wie Tight Junction Proteine beeinflussen. Aktuelle Studien weisen darauf hin, dass endokrin-aktive Chemikalien (EAC) oder endokrine Disruptoren (EDC) die Expression von claudin 4 (CLDN4) und anderen Membranproteinen verändern können. Die hier vorliegende Masterarbeit beleuchtet den Effekt ausgewählter natürlich vorkommender EACs auf das Tight Junction Protein CLDN4. Die getesteten natürlichen EACs beinhalten die Phytoöstrogene Genistein (GEN), Daidzein (DAI), Chrysin (CHRY), das Mykoöstrogen Zearalenon (ZEN) und die endogenen Substanzen 17β-Estradiol (E2) und Cholesterol (CHOL). Phytoöstrogene kommen natürlicherweise in Pflanzen vor und sind häufige Bestandteile der Nahrung. Durch ihre strukturelle Ähnlichkeit zu 17β-Estradiol verfügen sie über östrogene Aktivität. Mykoöstrogene sind auch endokrin-aktiv und werden über pilzbefallenes Getreide konsumiert. Das Darmepithel wurde durch ein Kokultur aus Caco-2 und Mukus produzierenden HT29-MTX-E12 Zellen modelliert. Nach 7 Tagen Differenzierungszeit, bildet die Kokultur eine einschichtige Zelllage mit Mukus. Um Effekte abzuschätzen, die bei Erkrankungen mit geschädigter Schleimhaut im Darm, wie dem Reizdarmsyndrom, auftreten, wurden auch Untersuchungen mit reduziertem Mukus durchgeführt. Nach 24-stündiger Inkubation der Kokultur mit den gewählten Substanzen wurde CDLN4 mit Antikörper markiert. Konfokal Mikroskopie (63X) ermöglichte eine detaillierte Bestimmung des CLDN4 Proteins. Interessanterweise hatten die Substanzen CHRY, CHOL und E2 einen starken Effekt auf die CLDN4 Expression in dem hier verwendeten Modell. Weiters wurde der Einfluss der Testsubstanzen auf die Membranfluidität untersucht, da ein möglicher Zusammenhang zwischen Membranzusammensetzung und Funktion der Membranproteine besteht. Zusätzlich wurde Deoxynivalenol (DON), eine weitere Substanz mit potenziellen Auswirkungen auf die Barrierefunktion, als Referenzsubstanz untersucht, um die Beobachtungen mit einer nicht endokrin-aktiven natürlichen Kontaminante zu untermauern. Inkubation mit DON führte zu einer erhöhten CLDN4 Expression in der 7-Tage differenzierten Kokultur.
Abstract
(Englisch)
Impaired intestinal barrier integrity is a relevant etiologic factor for the development of various diseases including inflammatory bowel diseases (IBD) and colon carcinoma in humans. Under healthy conditions, the intestinal barrier effectively regulates the passage of nutrients, water and protects against harmful substances potentially present in the diet. To ensure these functions, intestinal epithelial cells are strongly connected via specialized proteins, the so-called tight junctions. Tight junctions do not only link epithelium cells but also regulate paracellular transport of dietary compounds and therefore have a strong impact on intestinal barrier function. Research suggests that various dietary substances might influence barrier integrity in the intestine by modifying the expression of integral membrane constituents including tight junction proteins. Recent studies indicate that endocrine active chemicals (EAC) or endocrine disruptive chemicals (EDC) might influence the expression of claudin 4 (CLDN4) and other membrane proteins. This study focus specifically on the effects of selected natural EACs on the tight junction protein CLDN4. The natural EACs to be tested include phytoestrogens genistein (GEN), daidzein (DAI) and chrysin (CHRY), the mycoestrogen zearalenone (ZEN) and the endogenous substances 17β-estradiol (E2) and cholesterol (CHOL). Phytoestrogens are naturally occurring in plants and are commonly found in diet. Their structural similarity to 17β-estradiol induces estrogenic activity. Mycoestrogens are also endocrine-active and can be consumed via crops contaminated by fungi. The intestinal epithelium was modeled by a co-culture of Caco-2 and mucus producing HT29-MTX-E12 cells. The co-culture forms a cell monolayer with mucus during 7-day differentiation time. Mucus reduced conditions were also evaluated in the study to investigate effects brought about by diseases with reduced mucosal lining in the gut like irritable bowel syndrome. The cells were treated with the substances of interest for 24 h, followed by immunostaining of CLDN4. Imaging with confocal microscopy (63X) enabled detailed localization and evaluation of the tight junction protein. Interestingly, the compounds CHRY, CHOL and E2 significantly impacted CLDN4 expression in this model. Additionally, the effect of the test substances on membrane fluidity was investigated due to the possible interaction of membrane composition and membrane protein function. Another non-endocrine natural contaminant, the mycotoxin deoxynivalenol (DON), was included as reference compound to complement the observations by EACs, also with potential effects on barrier integrity. Incubation with DON increased CLDN4 expression in the 7-day differentiated model.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Phytoöstrogene Darmbarriere Konfokalmikroskopie Endokrin aktive Substanzen
Schlagwörter
(Englisch)
phytoestrogens intestinal barrier tight junction confocal microscopy
Autor*innen
Magdalena Weinstabl
Haupttitel (Englisch)
Effects of natural endocrine active substances on tight junction expression in the intestinal epithelium modeled with Caco-2/HT29-MTX-E12 co-culture
Paralleltitel (Deutsch)
Effekte von natürlichen endokrin aktiven Substanzen auf die Expression von Tight Junctions im Darmepithel modelliert mit der Kokultur Caco-2/HT29-MTX-E12
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
56 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Giorgia Del Favero
Klassifikation
35 Chemie > 35.99 Chemie. Sonstiges
AC Nummer
AC17798380
Utheses ID
79837
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |