Was sind Paneth-Zellen?
Paneth-Zellen sind spezialisierte Zellen, die in der Darmschleimhaut vorkommen, insbesondere in mikroskopisch kleinen Strukturen, den sogenannten Drüsen oder Krypten von Lieberkühn. Sie enthalten mehrere wichtige Substanzen in ihrem Zytoplasma, darunter Enzyme, Mineralien und Granulate. Das Granulat befindet sich in der Spitze der Zellen und erscheint groß, refraktil und rötlich oder eosinophil. In der Gastroenterologie spielen Paneth-Zellen eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Immunantworten gegen Bakterien, die über den oralen Weg eingeschleust werden.
In den Darmkrypten von Lieberkühn gibt es Stammzellen, die die Darmschleimhautepithelzellen ständig erneuern. Diese Epithelzellen sind für die Aufrechterhaltung der Darmfunktionen von wesentlicher Bedeutung. Mikroskopische Untersuchungen der Darmschleimhaut haben gezeigt, dass sich Paneth-Zellen neben diesen Stammzellen befinden, was darauf hinweist, dass erstere eine entscheidende Rolle bei der Erneuerung von Epithelzellen und der Aufrechterhaltung der Darmintegrität spielen.
Die Paneth-Zellen schützen die Stammzellen, indem sie Abwehrmoleküle, sogenannte Cryptidine oder Alpha-Defensine, ausscheiden. Hierbei handelt es sich um Proteine, die mit der Phospholipidmembran von Bakterien interagieren und zur Bildung von Poren führen können. Die Poren führen dazu, dass wichtige Ionen und andere Substanzen aus der Bakterienzelle in die äußere Umgebung gelangen und die Bakterien schließlich absterben. Ein einzigartiges Merkmal von Alpha-Defensinen, die von Paneth-Zellen freigesetzt werden, ist, dass sie positiv geladene Peptidketten aufweisen, die bevorzugt an die stark negativ geladenen Zellmembranen von Bakterienzellen binden. Das Ergebnis ist, dass Alpha-Defensine Bakterienzellen schädigen, aber die an die Paneth-Zellen angrenzenden menschlichen Zellen schonen.
Neben Defensinen setzen Paneth-Zellen auch die leistungsfähigen Enzyme Lysozym und Phospholipase A2 (PLA2) frei. PLA2 katalysiert den Abbau von Phospholipidmembranen durch Freisetzung von Fettsäuren wie Arachidonsäure. Lysozym katalysiert die Hydrolyse von Peptidoglycan-Ketten. Sowohl grampositive als auch gramnegative Bakterien haben Peptidoglycan in ihren Zellwänden, aber grampositive Bakterien sind anfälliger für die Wirkung von Lysozym, da ihre Zellwände höhere Mengen an Peptidoglycan aufweisen.
Die Stimulierung der Paneth-Zellsekretion erfolgt durch Kontakt mit entweder Gram-positiven oder Gram-negativen Bakterien. Bakterienprodukte wie Lipid A, Lipopolysaccharid und Muramyldipeptid induzieren auch die Sekretion der antimikrobiellen Mittel der Paneth-Zellen. Forschungen haben gezeigt, dass ein Molekül namens Myeloid Differentiation Primary Response Protein-88-abhängiger Toll-Like-Rezeptor (MyD88-abhängiger TLR) aktiviert werden muss, um die antimikrobielle Wirkung von Paneth-Zellen auszulösen. Obwohl die Sekrete dieser Zellen für ihre antibakteriellen Eigenschaften bekannt sind, sind sie auch gegen einige Pilze und umhüllte Viren wirksam.