Die nächste Skizze fürs Buch. In die Membran von Darmepithelzellen sind zahlreiche Rezeptoren eingebaut, die Bakterienbestandteile erkennen – z. B. bakterientypische CpG-DNA (DNA-Abschnitte mit einem hohen Anteil der Nukleobasen Cytosin und Guanin).

Die Stimulation ein und desselben Rezeptortyps, z. B. TLR-9, kann unterschiedliche Folgen auslösen, je nachdem, an welcher Seite der Epithelzelle sie stattfindet.Obere Abb.: Wenn ein Rezeptor (Hände) an der apikalen, also dem Darmlumen zugewandten Seite einer Dünndarmepithelzelle ein Bakterienbruchstück wahrnimmt (1), löst dies eine Reihe von Reaktionen in der Zelle aus, durch die z. B. ein Inhibitor-Moleküle enzymatisch von einem Transkriptionsfaktor (schraffiert) abgetrennt wird (2). Der so aktivierte Transkriptionsfaktor wandert in den Zellkern und dockt an die DNA an (4), an der daraufhin bestimmte Gene transkribiert werden; es entsteht also eine bestimmte mRNA (4).

Diese mRNA wird aus dem Zellkern ins Zytoplasma geschleust und dort von der Translationsmaschinerie in Polypeptide übersetzt (5). Die Polypeptidketten falten sich zu Proteinen zusammen und werden an ihren Wirkungsort transportiert. Im Falle einer apikalen Stimulation der Rezeptoren – die ja höchstwahrscheinlich durch die harmlose, ja lebensnotwendige Darmflora ausgelöst wurde – bewirken sie, dass die Rezeptoren auf weitere Reize an der apikalen Seite nicht mehr reagieren (Toleranz, 6), und sorgen ggf. dafür, dass die Bakterien mehr Abstand zum Epithel halten (7).

Eine basale oder laterale Reizung desselben Rezeptortyps, also die Wahrnehmung von Bakterienbestandteilen an der zum Gewebe orientieren Unterseite (1) oder an den Seiten, weist auf eine Infektion hin und löst (zumindest im Fall des Rezeptors TLR-9) eine andere Reaktionskette aus: Ein anderer Transkriptionsfaktor wird aktiviert (2) und bewirkt im Zellkern (3) die Ablesung anderer Gene. Die mRNA gelangt ins Zytoplasma (4) und wird dort zu anderen Proteinen transkribiert (5), z. B. zu entzündungsfördernden Zytokinen. Diese werden ins Gewebe abgeschieden (6) und alarmieren die Immunzellen (7), sodass eine Abwehrreaktion in Gang kommt.

Lit.: Jerry M. Wells et al.: Epithelial crosstalk at the microbiota-mucosal interface. PNAS 108 Suppl. 1, 15. März 2011, 4607-4614.