Peptidoglycan

Peptidoglycan aus Bacillus subtilis(Peptidoglycan) ist ein Hauptbestandteil der bakteriellen Zellwand und ein Polymer aus Zuckern und Aminosäuren. Peptidoglycan bildet eine netzartige Schicht außerhalb der bakteriellen Zellmembran und verleiht den Bakterien struktuelle Festigkeit und Stabilität. Peptidoglycan fungiert auch als bioaktives Molekül und steuert die Entwicklung, Physiologie und Pathologie eukaryotischer Zellen^[1]. Peptidoglycan besteht aus langen, linearen Glycanketten, die durch kurze Peptidstämme vernetzt sind. Die Glykanketten bestehen aus sich wiederholenden Einheiten des Disaccharids N-Acetylglucosamin-β(1,4)-N-Acetylmuraminsäure[GlcNAc-β(1,4)-MurNAc] und die Peptidstämme bestehen typischerweise aus alternierendden L- und D-Aminosäuren^[2]. Peptidoglycan ist an der Modulation der Aktivität verschiedener Signalwege beteiligt und kann die Immunantwort des Wirtes aktivieren. Es wird oft als Krankheitsauslöser eingesetzt^{[3, 4]}.

In vitro stimuliert Peptidoglycan(20μg/ml) den Toll-like-Rezeptor 2(TLR2) auf der Oberfläche von Keratinozyten und fördert die Expression von JNK/MAPK- und FosB-Signalwegen, die durch den Arylhydrocarbon-Rezeptor stimuliert werden. Das steigert die Aktivität der IL-1β- und IL-6-Promotoren und stimuliert letztlich eine Entzündungsreaktion^[5]. Peptidoglycan(200μg/ml) kann die Sekretion von TNF-α und IL-6 durch aktivierte Makrophagen fördern und gleichzeitig die Aktivität der NF-κB- und MAPK-Signalwege steigern^[6].

In vivo wurde männlichen C57BL/6-Mäusen Peptidoglycan(1.2mg/kg/Tag) vier Wochen lang intraperitoneal injiziert. Peptidoglycan veränderte weder die Nahrungsaufnahme noch die Gewichtszunahme der Mäuse, beeinträchtigte aber die Glukosetoleranz und die Insulinsensitivität erheblich. Peptidoglycan erhöhte die Fettmasse und das Gewicht des epididymalen Fettgewebes der Mäuse sowie die Plasma- und Lebertriglyceridwerte und den Plasmacholesteringehalt^[7]. BALB/c-Mäusen wurde Peptidoglycan(5mg/kg/Tag) sechs Stunden lang intravitreal injiziert. Peptidoglycan erhöhte die Zahl der in die Iris der Mäuse eindringenden Entzündungszellen, einschlißlich der Zahl rollender, adhärierender und infiltrierender Leukozyten^[8].

 References:
[1] Bastos PAD, Wheeler R, Boneca IG. Uptake, recognition and responses to peptidoglycan in the mammalian host. FEMS Microbiol Rev. 2021 Jan 8;45(1):fuaa044.
[2] Vollmer W, Blanot D, de Pedro MA. Peptidoglycan structure and architecture. FEMS Microbiol Rev. 2008 Mar;32(2):149-67.
[3] Kolonitsiou F, Syrokou A, Karamanos NK, et al. Immunoreactivity of 80-kDa peptidoglycan and teichoic acid-like substance of slime producing S. epidermidis and specificity of their antibodies studied by an enzyme immunoassay. J Pharm Biomed Anal. 2001 Jan;24(3):429-36.
[4] Caruso R, Warner N, Inohara N, et al. NOD1 and NOD2: signaling, host defense, and inflammatory disease. Immunity. 2014 Dec 18;41(6):898-908.
[5] Wang L, Cheng B, Ju Q, et al. AhR Regulates Peptidoglycan-Induced Inflammatory Gene Expression in Human Keratinocytes. J Innate Immun. 2022;14(2):124-134.
[6] Wang F, Li Y, Yang C, et al. Mannan-Binding Lectin Suppresses Peptidoglycan-Induced TLR2 Activation and Inflammatory Responses. Mediators Inflamm. 2019 Jan 9;2019:1349784.
[7] Jin M, Lai Y, Zhao P, et al. Effects of peptidoglycan on the development of steatohepatitis. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2020 Apr;1865(4):158595.
[8] Rosenzweig HL, Galster K, Vance EE, et al. NOD2 deficiency results in increased susceptibility to peptidoglycan-induced uveitis in mice. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011 Jun 9;52(7):4106-12.