Wie sich die Darmbarriere bei Frühgeborenen entwickelt – neue Einblicke in die Reifung von Zellkontakten im Darm

Die Darmbarriere spielt eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der physiologischen Homöostase, also dem stabilen inneren Gleichgewicht des Körpers.

Einerseits ermöglicht die Darmbarriere die Aufnahme von Nährstoffen, andererseits verhindert sie, dass schädliche Keime oder unerwünschte Stoffe aus dem Darm, sogenannte Pathogene, in den Körper gelangen. . Die Reifung der Darmbarriere beginnt bereits in der Embryonalentwicklung und wird erst nach der Geburt abgeschlossen. Extrem frühgeborene Säuglinge weisen eine eingeschränkte Barrierefunktion auf und sind anfällig für Magen-Darm-Komplikationen, also gastrointestinale Komplikationen wie die nekrotisierende Enterokolitis (NEC).

Die Integrität der Darmbarriere wird durch Zell-Zell-Kontakte der intestinalen Epithelzellen, also Zellen, die die innere Oberfläche des Darms auskleiden, gewährleistet. Diese sind über mehrere sogenannte junktionale Proteinkomplexe (Tight Junctions, Adherens Junctions und Desmosomen) miteinander verbunden sind. Über die spezifische Rolle und Reifung der einzelnen Proteine dieser Komplexe in der frühen Entwicklung einer funktionellen Darmbarriere ist bisher nur wenig bekannt.

Ein Team um Catherine Kollmann aus der Experimentellen Viszeralchirurgie hat erstmals mittels detaillierter, immunfluoreszenzbasierter Analysen die Expression und Verteilung wichtiger junktionaler Proteine in Gewebeproben von extrem frühgeborenen Säuglingen (25 – 28 Wochen alt) untersucht. Dabei zeigten sich im Vergleich zu Proben von Erwachsenen bedeutende Unterschiede in spezifischen Proteinen der Tight Junctions (Claudin-1, -4, -5 und ZO-1), welche mit zunehmender Reifung eine erhöhte Expression sowie verbesserte Organisation aufwiesen. Diese Proteine scheinen demnach eine essentielle Rolle bei der Ausbildung funktionaler Zellkontaktkomplexe in diesem Entwicklungsstadium zu spielen.

Andere desmosomale Proteine (Desmoglein-2 und Desmoplakin) zeigten dagegen bis zu einem Alter von 28 Wochen eine verringerte Expression im Vergleich zu Erwachsenen und entwickeln sich demnach erst in späteren Stadien.

Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der frühen Entwicklung der Darmbarriere und damit assoziierter Erkrankungen. Dies bildet die Grundlage um pathologische Veränderungen früher zu erkennen und präventive Strategien zur Stabilisierung der Darmbarriere bei Frühgeborenen zu entwickeln.

Publikation: Catherine Kollmann, Carolin Niklas, Karen Ernestus, Grit Gesine Ruth Hiller, Marius Hörner, Natalie Burkard, Christoph-Thomas Germer, Christoph Härtel, Sina Bartfeld, Kirsten Glaser & Nicolas Schlegel. (2026). Developmental maturation of intestinal junctional complexes in preterm infants. Tissue Barriers. https://doi.org/10.1080/21688370.2026.2697088

Figure 4 aus der Publikation, mikroskopische Aufnahmen und Diagramme — Immunfluoreszenzfärbung von Claudin-4 in Darmproben von Erwachsenen und Frühgeborenen. Abbildung A zeigt Immunfluoreszenz-Mikroskopaufnahmen zum Vergleich von Erwachsenen und Frühgeborenen mit einem Gestationsalter von ≤ 25 Wochen, ≤ 26 Wochen und ≤ 28 Wochen. Die Reihen zeigen Claudin-4, Claudin-4 mit DAPI sowie Ausschnitte mit Maßstabsbalken von 25 und 10 µm. Bei Erwachsenen ist eine durchgehende Färbung von Claudin-4 an den Zellgrenzen zu erkennen; bei Frühgeborenen zeigt sich eine schwächere und etwas fragmentiertere Claudin-4-Färbung. Abbildung B zeigt zwei Diagramme. Linkes Diagramm: Diagramm der mittleren Claudin-4-Immunfluoreszenzintensität, mit Erwachsenen und Frühgeborenen auf der x-Achse und der Fluoreszenzintensität (0–1500 a.u.) auf der y-Achse. Bei Erwachsenen liegt der Mittelwert bei 849 a.u., während Frühgeborene ≤ 25 Wochen einen signifikant reduzierten Mittelwert von 318 a.u. aufweisen. Die Werte bis zu einer Schwangerschaftsdauer von ≤ 28 Wochen erholen sich auf etwa 794 a.u. Rechter Diagramm: Variationskoeffizient der Claudin-4-Immunfluoreszenz, mit derselben x-Achse und der Variation (0,0–1,0) auf der y-Achse. Die Violin-Diagramme zeigen bei Erwachsenen einen Wert um 0,4, während Frühgeborene eine etwas höhere Variation von 0,5 bis 0,7 aufweisen.

Immunfluoreszenzfärbung von Claudin-4 in Darmproben von Erwachsenen und Frühgeborenen. Abbildung A zeigt Immunfluoreszenz-Mikroskopaufnahmen zum Vergleich von Erwachsenen und Frühgeborenen mit einem Gestationsalter von ≤ 25 Wochen, ≤ 26 Wochen und ≤ 28 Wochen. Die Reihen zeigen Claudin-4, Claudin-4 mit DAPI sowie Ausschnitte mit Maßstabsbalken von 25 und 10 µm. Bei Erwachsenen ist eine durchgehende Färbung von Claudin-4 an den Zellgrenzen zu erkennen; bei Frühgeborenen zeigt sich eine schwächere und etwas fragmentiertere Claudin-4-Färbung. Abbildung B zeigt zwei Diagramme. Linkes Diagramm: Diagramm der mittleren Claudin-4-Immunfluoreszenzintensität, mit Erwachsenen und Frühgeborenen auf der x-Achse und der Fluoreszenzintensität (0–1500 a.u.) auf der y-Achse. Bei Erwachsenen liegt der Mittelwert bei 849 a.u., während Frühgeborene ≤ 25 Wochen einen signifikant reduzierten Mittelwert von 318 a.u. aufweisen. Die Werte bis zu einer Schwangerschaftsdauer von ≤ 28 Wochen erholen sich auf etwa 794 a.u. Rechter Diagramm: Variationskoeffizient der Claudin-4-Immunfluoreszenz, mit derselben x-Achse und der Variation (0,0–1,0) auf der y-Achse. Die Violin-Diagramme zeigen bei Erwachsenen einen Wert um 0,4, während Frühgeborene eine etwas höhere Variation von 0,5 bis 0,7 aufweisen.

Zur Übersicht