3R-Project 20-90

Verwendung eines menschlichen Darmzellkulturmodelles zur Reduktion und zum Ersatz von Tierversuchen auf dem Gebiet der Verdauungsphysiologie

Hauri H. P.
Abteilung Pharmakologie, Biozentrum Universität Basel, Basel

Duration: 3 years End of the Project: 1993

Background and Aim
Die im Jahr 1990 erst seit wenigen Jahren bekannte menschliche Darmzellinie Caco-2 wurde auf ihre Verwendbarkeit für das Studium von Verdauungsfunktionen des menschlichen Dünndarms getestet. Anhand dieses Zellkulturmodelles wurde die Regulation menschlicher Verdauungsenzyme untersucht
Bisher ist noch unbekannt, wie Verdauungsenzyme im menschlichen Dünndarm reguliert werden. Verdauungsphysiologische Vorgänge wurden bisher fast ausschliesslich an Tiermodellen (Nager und Kaninchen) studiert, doch sind die gewonnenen Erkenntnisse nur bedingt auf den Menschen übertragbar.
Es ist zu erwarten, dass durch diese Studie die Attraktivität der Caco-2 Zellinie für darmphysiologische Studien erhöht und der Verbrauch von Tieren dadurch reduziert wird. Ein Teil der Methodik bestand zur Zeit des Projektbeginns bereits.

Method and Results
Es wurde ein menschliches Darmzellkulturmodell (Caco-2) verwendet, um erstmals die hormonelle Regulation von drei Verdauungsenzymen (Laktase, Saccharase und Dipeptidylpeptidase) zu studieren.
Unsere Resultate zeigen eine gegensätzliche Regulation von Laktase und Saccharase. Laktase wird durch Hormone des zyklischen AMP-Weges und durch Corticosteroide stimuliert, währenddem Saccharase inhibiert wird. Dipeptidylpeptidase IV lässt sich mit Tyroxin stimulieren. Vergleiche mit bekannten Hormon- und Bürstensaumspiegeln im Menschen lassen vermuten, dass die an Caco-2 Zellen gewonnenen Erkenntnisse mindestens teilweise für die menschliche Darmphysiologie relevant sind. Weitere direkte Vergleiche sind nötig, um diese Vermutung zu erhärten.
Die Regulation der Laktase ist von besonderem Interesse, da ca. 10% der Schweizer und über 50% der Weltbevölkerung insgesamt im Erwachsenenalter zu wenig Laktase produzieren. Milchgenuss führt bei diesen Erwachsenen zu Durchfall, womit sie in ihrer Ernährung nicht von den wertvollen Milchbestandteilen profitieren können.

References
Hauri H.P., Sander B. and Naim H. (1994) Induction of lactase biosynthesis in the human intestinal epithelial cell line Caco-2. Eur. J. Biochem. 219, 539-546..