barrier function of the follicle-associated epithelium in ...23838/fulltext01.pdf · the earliest...

105
Linköping University Medical Dissertation No. 1006 Barrier Function of the FollicleAssociated Epithelium in Stress and Crohn’s disease Åsa Keita Division of Surgery, Department of Biomedicine and Surgery, Faculty of Health Sciences, SE581 85, Linköping, Sweden Linköping 2007

Upload: others

Post on 18-Apr-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Linköping University Medical Dissertation No. 1006 

 

Barrier Function of the Follicle‐Associated Epithelium in Stress and Crohn’s disease 

   

Åsa Keita 

  

Division of Surgery, Department of Biomedicine and Surgery, 

Faculty of Health Sciences, 

SE‐581 85, Linköping, Sweden 

 

Linköping 2007 

Page 2: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

               

 

 

© Åsa Keita, 2007 

 

Copyright Åsa Keita  pages  1‐105,  Paper  III  and  IV.  Paper  I  and  II  have  been 

reprinted  with  the  permission  from  the  respective  journal.  All  drawings  and 

photos are made by the author. 

The  studies  in  this  thesis were  supported  by  The  Swedish Research Council  ‐ 

Medicine  (Project 12618), The Swedish Society  for Medical Research, The Broad 

Medical Research Program of the Eli and Edythe L. Broad Foundation, The Åke 

Wiberg Foundation and The ʺLions Forskingsfond mot folksjukdomarʺ. 

 

Printed by LiU‐Tryck, Linköping, Sweden, 2007. 

ISBN: 978‐91‐85831‐79‐1 

ISSN: 0345‐0082 

Page 3: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

 

 

Även en tusenmilafärd börjar med ett steg 

Kinesiskt ordspråk 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Till Alpha och Mathilda 

Page 4: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

ABSTRACT  The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions  in  the follicle‐associated epithelium (FAE) covering the Peyer’s patches. The FAE, which contains M  cells,  is  specialised  in  sampling  of  luminal  content  and delivery  to underlying  immune  cells.  This  sampling  is  crucial  for  induction  of  protective immune responses, but it also provides a route of entry for microorganisms into the mucosa. Crohn’s disease is associated with an increased immune response to bacteria, and the disease course can be altered by stress. The overall aim of  this  thesis was  to study  the effects of stress on  the FAE and elucidate  the  role  of  FAE  in  the  development  of  intestinal  inflammation, specifically Crohn’s disease.  Initially, rats were submitted to acute and chronic water avoidance stress to study the  effects  of  psychological  stress  on  the  FAE.  Stressed  rats  showed  enhanced antigen and bacterial passage, and the passage was higher in FAE than in regular villus  epithelium  (VE).  Further,  stress  gave  rise  to  ultrastructural  changes. Subsequent experiments  revealed  the  stress‐induced  increase  in permeability  to be  regulated  by  corticotropin‐releasing  hormone  and mast  cells.  Furthermore, vasoactive  intestinal peptide  (VIP) mimicked  the  stress  effects on permeability, and the VIP effects were inhibited by a mast cell stabiliser. Human studies of ileal mucosa from patients with non‐inflammatory disease and healthy controls  showed a higher antigen and bacterial passage  in FAE  than  in VE.  In patients with Crohn’s disease,  the bacterial passage across  the FAE was significantly increased compared to non‐inflammatory and inflammatory controls (ulcerative  colitis). Furthermore,  there was an enhanced uptake of bacteria  into dendritic cells, and augmented TNF‐α release in Crohn’s disease mucosa. Taken together this thesis shows that stress can modulate the uptake of  luminal antigens and bacteria via the FAE, through mechanisms involving CRH and mast cells. It further shows that human ileal FAE is functionally distinct from VE, and that Crohn’s  disease  patients  exhibit  enhanced  FAE  permeability  compared  to inflammatory and non‐inflammatory controls.  This  thesis presents novel  insights  into regulation of  the FAE barrier, as well as into  the  pathophysiology  of  Crohn’s  disease  by  demonstrating  a  previously unrecognised defect of the FAE barrier function in ileal Crohn’s disease.  Keywords: Corticotropin‐releasing hormone, Crohn’s disease, 51Cr‐ EDTA, Escherichia coli, follicle‐associated epithelium, horseradish peroxidase, human, ileum, inflammatory bowel disease, intestinal mucosa, mast cell, M cell, permeability, Peyer’s patches, rat, Ussing chamber, vasoactive  intestinal peptide, villus epithelium  

 

 

Page 5: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

LIST OF PAPERS 

This thesis is based on the following papers, which are referred to by 

their Roman numerals. 

 

I.  Increased  antigen  and  bacterial  uptake  in  follicle‐

associated epithelium induced by chronic psychological stress in rats. 

Åsa  K  Velin,  Ann‐Charlott  Ericson,  Ylva  Braaf,  Conny 

Wallon and Johan D Söderholm. Gut 2004; 53:494‐500.  

 

II.  Characterization of antigen and bacterial transport in the 

follicle‐associated epithelium of human ileum. 

Åsa  V  Keita,  Elisabet  Gullberg,  Ann‐Charlott  Ericson, 

Sa’ad Y Salim, Conny Wallon, Anders Kald, Per Artursson 

and Johan D Söderholm. Lab. Invest. 2006;86:504–516. 

 

III:  Increased  uptake  of  non‐pathogenic  E.  coli  via  the 

follicle‐associated epithelium in ileal Crohn’s disease. 

Åsa  V  Keita,  Sa’ad  Y  Salim,  Tieshan  Jiang,  Ping‐Chang 

Yang,  Lennart  Franzén,  Peter  Söderkvist,  Karl‐Eric 

Magnusson  and  Johan  D  Söderholm.  Submitted 

manuscript 2007. 

 

IV.  Stress‐induced  barrier  disruption  of  the  follicle‐

associated  epithelium  involves  corticotropin‐releasing 

hormone, vasoactive intestinal peptide and mast cells. 

Åsa  V  Keita,  Johan  D  Söderholm  and  Ann‐Charlott 

Ericson. Manuscript 2007. 

Page 6: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

CONTENTS_____________________________________ 

1. INTRODUCTION                  9 

1.1. Crohn’s disease                9 

  1.1.1. History                9 

  1.1.2. Epidemiology and symptoms          9 

  1.1.3. General treatment              11 

  1.1.4. Aetiology                11 

2. BACKGROUND TO THE STUDY              18 

2.1. Structure and function of the small intestine        18 

  2.1.1. The small intestinal wall covered by VE      19 

2.1.2. The Peyer’s patches covered by FAE        21 

2.3. Intestinal barrier function              27 

  2.3.1. Permeability                28 

  2.3.2. Uptake and transport            28 

  2.3.3. The junctional complex            30 

  2.3.4. Endocytosis                33 

  2.3.5. Transcytosis                35 

  2.3.6. Regulation of endocytosis and transcytosis      37 

2.4. Studies of intestinal permeability            38 

  2.4.1. In vivo                 38 

  2.4.2. In vitro                 38 

  2.4.3. The Ussing chamber            39 

2.5. Stress                    41 

  2.5.1. The stress concept              41 

  2.5.2. Stress and intestinal disease          43 

  2.5.3. Animal stress models            44 

Page 7: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

3. AIMS OF THE THESIS                47 

4. SUBJECTS AND METHODOLOGY            48 

4.1. Animals                   48 

4.2. Patients                    48 

4.3. Stress protocol                 49 

4.4. Permeability studies                50 

  4.4.1. Tissue preparation              50 

  4.4.2. Ussing chamber experiments          53 

  4.4.3. Permeability markers            54 

4.5. In vitro co‐culture model of FAE            56 

4.6. Immunohistochemistry              57 

4.7. Microscopy                  58 

5. RESULTS                    60 

6. DISCUSSION                  68 

7. CONCLUSIONS                  77 

8. TACK                    79 

9. SVENSK SAMMANFATTNING              81 

10. REFERENCES                  82 

 

 

 

Page 8: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

ABBREVIATIONS 51Cr‐EDTA  51chromium‐EDTA CRH    corticotropin‐releasing hormone  CRH‐R  corticotropin‐releasing hormone receptor  E. coli   Esherichia. coli FAE    follicle‐associated epithelium  HRP    horseradish peroxidase  IBD    inflammatory bowel disease Isc    short circuit current  M cell   membranous or microfold cell NK‐1R  neurokinin‐receptor 1  PD    transepithelial potential difference  SED    subepithelial dome  TER    transepithelial electrical resistance  VE    villus epithelium  VIP    vasoactive intestinal peptide  VIPR    vasoactive intestinal peptide receptor  WAS    water avoidance stress 

 

 

SUPERVISORS 

Johan Dabrosin Söderholm, Associate Professor of Surgery,  Division of Surgery, Department of Biomedicine and Surgery, Faculty of Health Sciences, SE‐581 85, Linköping, Sweden  Ann‐Charlott Ericson, Associate Professor of Cellbiology, Division of Cellbiology, Department of Biomedicine and Surgery, Faculty of Health Sciences, SE‐581 85, Linköping, Sweden        

Page 9: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

1. INTRODUCTION  

1.1. Crohn’s disease  

1.1.1. History 

Clinical  descriptions  of  gastrointestinal  disease  resembling  Crohn’s 

disease go back to the 16th century  1, when G. F. Hildenus noted during 

an autopsy of a boy suffering  from abdominal pain and diarrhoea,  that 

the  ulcerated  cecum  was  contracted  and  ivaginated  into  the  ileum. 

Similar reports during the 16th‐19th centuries indicated the appearance of 

a unique  intestinal  inflammatory disease that today would be  identified 

as Crohn’s disease. Although Dalziel already published a paper  in 1913  

of a series of patients with granulomatous small bowel inflammation 2, it 

is the report by Crohn, Ginzburg and Oppenheimer at Mt Sinai Hospital 

in New York that is considered as the original description 3. In this classic 

paper, Crohn and his colleagues describe a condition of abdominal pain, 

emaciation,  diarrhoea  and  fever. Originally, Crohn  himself  named  the 

disease terminal ileitis since it was believed to be strictly localised to the 

small bowel. However,  criticism was  raised  that  the disease  could  also 

occur at other locations, and the name was changed to regional enteritis 

in the publication 3. Today it is well established that Crohn’s disease is a 

chronic  episodic,  inflammatory  disease  that  can  affect  the  entire 

gastrointestinal tract, from the mouth to the anus, however, the ileocaecal 

region of the bowel is most commonly affected.  

 

1.1.2. Epidemiology and symptoms 

Crohn’s disease  is  a Western world disease with  the highest  incidence 

rates in Scandinavia, Great Britain and North America 4. The disease has 

a  slightly  female  predominance  and  onset  at  young  adulthood with  a 

peak  incidence  between  15‐30  years.  In  1991,  the  incidence  in  Sweden 

9

Page 10: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

was 6.1 in 100 000 per year and the prevalence was 146 in 100 000 5. Since 

this date, no  further epidemiological studies  in Sweden  in general have 

been  reported,  however,  a  recent  study  showed  that  the  incidence  in 

Stockholm between  1990  and  2001 was  8.3  in  100 000 per year  and  the 

prevalence  in  the  1st  of  Jan  2002 was  213  in  100  000  6.  Together with 

ulcerative  colitis,  Crohn’s  disease  constitutes  the  main  condition  of 

inflammatory bowel diseases (IBD).  

The  symptoms of Crohn’s disease are dependent on  the  location of  the 

inflammation  but  abdominal  pain,  diarrhoea,  weight  loss,  fever  and 

vomiting are common features. The presence of abdominal and perianal 

fistulae are typical for the disease. 

 

It  is  not  fully  understood  how  Crohn’s  disease  is  initiated,  however, 

studies have shown that the first observable signs of the disease are ileal 

aphtoid  lesions,  well  recognised  by  endoscopy  7.  These  lesions  have 

shown  to progress over  time  to  larger ulcerations and stricturing of  the 

lumen  8.  Initially,  it was  observed  that  the  lesions mainly  occur  at  the 

lymphoid  follicles  7.  It has been  shown  that  they  can vary  in  size  from 

barely visible to 3 mm in diameter. They are found in 70 % of the Crohn’s 

disease  patients  9,  and  most  commonly  in  the  clusters  of  lymphoid 

follicles  called  the  Peyer’s  patches  of  the  distal  ileum  8‐10.  Further, 

magnifying endoscopy and scanning electron microscopy have been used 

to demonstrate that the aphtoid  lesions of Crohn’s disease are preceded 

by 150‐200 μm sized ultra‐structural erosions of the epithelium covering 

the Peyer’s patches,  the so called  follicle‐associated epithelium  (FAE)  11. 

The early  inflammation  in Crohn’s disease  is often  located at  the distal 

ileum 7, where Peyer’s patches are more frequent 12. Taken together, these 

observations  suggest  that  the  lymphoid  follicles  are  the  sites  of  initial 

inflammation  in  ileal  Crohn’s  disease, where  the  ulcerations  originate 

10

Page 11: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

from  small  erosions  over  the  FAE.  The  FAE  and  Peyer’s  patches  are 

further discussed in paragraph 2.1.2. 

 

1.1.3. General treatment  

In  the report  from 1932, Crohn et al. proposed resection of  the diseased 

segment as a cure, and  for a  long  time, radical bowel resection was  the 

only treatment. However, the development of anti‐inflammatory drugs in 

the  1950’s,  and  increased  knowledge  about  the  disease  as  a  panenteric 

disorder has lead to a more restrictive surgical approach 13. 

The  treatment  of  Crohn’s  disease  is  unsatisfactory,  since  none  of  the 

existing  treatments  such  as  5‐aminosalicylates,  corticosteroids, 

immunomodulators (e.g. azathioprine and methotrexate) or surgery, are 

curative.  Although  these  treatments  have  a  positive  effect  on  most 

patients, the occurrence of relapse is high. 

 

An example of a newer biological medication  is  infliximab  (Remicade®) 

that  induce  remission  of  the  disease  by  antibodies  against  TNF‐α  14. 

Infliximab and other new  immunomodulators are utilised with  the goal 

of keeping the disease in remission and there is very little evidence that 

these treatments alter the natural history and disease course 15. 

 

1.1.4. Aetiology 

The exact cause of Crohn’s disease is unknown but evidence shows that 

genetic,  immunological  and  environmental  factors  all  contribute  to  the 

pathogenesis of the disease 14;16 (Fig. 1). 

 

 

 

 

 

11

Page 12: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  

Fig. 1. Pathogenesis of Crohn’s disease. 

 

 

Genetics 

Epidemiological studies have shown that ethnic background and family 

history  are  of  importance  in  the  susceptibility  of Crohn’s disease.  First 

degree  relatives of patients with Crohn’s disease show a 10  to 30  times 

increased  risk  of  acquiring  the  disease  17.  A  number  of  studies  have 

reported  that  10‐15 % of  first degree  relatives have  increased  intestinal 

permeability in the absence of clinical symptoms 18‐20, and approximately 

30 % have  increased  intestinal permeability  compared  to  controls, after 

ingestion  of  acetylsalicylic  acid  21.  Furthermore,  twin  studies  have 

demonstrated a higher pair concordance rate in monozygotic twins with 

Crohn’s disease, than in dizygotic twins 22. 

In 2001, the first susceptibility gene for Crohn’s disease, CARD15/NOD2, 

was identified on chromosome 16 (IBD1) 23;24, and since then, the results 

have been widely replicated 25. Whether the Crohnʹs‐associated CARD15 

mutations  lead  to  a  loss  or  gain  of  function  of  the NOD2  receptor  is 

subject  to  controversy  25,  and  by  which  mechanisms  this  change  in 

function might increase the susceptibility to Crohn’s disease is still under 

investigation 26. A recent study showed that high mucosal permeability in  

12

Page 13: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

healthy first degree relatives  is associated with the presence of CARD15 

3020insC mutation,  indicating  that  genetic  factors may  be  involved  in 

impairment  of  intestinal  barrier  function  in  families with  IBD  27.  Since 

CARD15/NOD2  variants  only  seem  to  account  for  10‐30 %  of Crohn’s 

disease  patients  28,  several  groups  have  focused  on  finding  other 

candidate  susceptibility  genes  associated  with  the  disease.  Additional 

putative loci have been mapped to chromosome 5 (OCTN gene), 6 (IBD3), 

10 (DLG5 gene), 12 (IBD2), 14 (IBD4), and 19 (IBD6) 25;26;29. 

The  barrier  defect  seen  in  IBD  share  several  pathophysiological  and 

clinical  characteristics  with  other  barrier  disorders  and  studies  have 

revealed many  disease‐associated  genes.  For  example,  CARD15/NOD2 

mutations have also been observed  in Blau syndrome, and also  in early 

onset  of  sarcoidosis,  suggesting  a  role  for  the  NOD2  gene  in  the 

development  of  granolomatous  diseases,  probably  by  inappropriate 

activation of  the  immune system  30. The association of NOD2 mutations 

has also been shown in allergic diseases and atopy, which might indicate 

that NOD2 also plays a role in the Th2 pathway 30.  

Aside  from  the genetic  studies  in humans,  several animal models have 

been developed  to map  the genes  involved  in  the aetiology of  IBD  31;32. 

The  overall  lesson  from  animal  studies  is  that  genetics  alone  is  not 

enough  to  cause Crohn’s disease, but  an  interaction with  alterations  in 

the microflora,  epithelial  barrier,  immune  response,  enteric  nerves  and 

other components of  the  intestine, can contribute  to the development of 

the disease.  

 

Immunology 

Under normal conditions the immune system acquires tolerance towards 

luminal antigens. The  tolerance  is  induced by regulatory T‐cells, and/or 

anergy or deletion of antigen specific T‐cells. This phenomenon is called 

oral tolerance. It has been found that T‐cells from patients with Crohn’s 

13

Page 14: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

disease,  in  contrast  to  the  normal  population,  produce  cytokines  in 

response  to dietary antigens and  the patients’ own microfloral antigens 33;34. This suggests that patients with Crohn’s disease have impaired oral 

tolerance, possible caused by a defect barrier. Moreover, studies show a 

disturbed  IgA‐production, with  a  reduced  in  vivo  secretion  of  IgA  in 

Crohn’s disease 35. Large numbers of immunoglobulin producing cells in 

the  lamina  propria  have  been  observed  and  in  inflamed  mucosa 

increased  numbers  of  T‐cells,  mast  cells,  and  macrophages  are  seen 

together with inflammatory mediators like prostaglandin E2, leukotriene 

B4, histamine, substance P and nitric oxide 36. Crohn’s disease is thought 

to  be  of  Th1  type  inflammation,  as  shown  by  increased  production  of 

cytokines important in cell‐mediated immunity such as IL‐2, IL‐6, IL‐1β, 

IFN‐γ and TNF‐α, and,  in  inflamed mucosa, HLA class  II molecules on 

the  epithelial  cells  37‐39.  Though,  in  early  stages  of  Crohn’s  disease, 

increased levels of the Th2 cytokine IL‐4 have been found 40. 

 

Environment 

Microflora 

Luminal  enteric  bacteria  are  the most  important  inflammation‐driving 

environmental  factor  in  Crohn’s  disease  41;42.  Patients  with  Crohn’s 

disease have an increased number of adherent‐invasive Esherichia (E.) coli 

in  the  mucosa  43;44,  and  the  concentration  of  bacteria  increases 

progressively with  the  severity of  the disease  42;45. Although no  specific 

pathogen  has  been  proven  as  a  causative  factor,  several  bacteria  have 

been  linked  to  Crohn’s  disease,  for  example  Mycobacterium 

paratuberculosis  46  and  Yersinia  pseudotuberculosis  47,  and  the  role  of  the 

luminal microflora  is  evident.  There  are  some  animal models  present 

where  inflammation  is caused by microbal  infection,  such as models of 

infectious murine colitis 48. Studies in these models have helped to define 

the  interactions  between  bacterial  pathogens  and  host  defence.  For 

14

Page 15: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

instance it has been shown that rats susceptible to intestinal inflammation 

do not develop IBD when bred under germfree conditions 49.  

Aside  from being  inflammation‐driving, bacteria can also be protective, 

and probiotics  like bifidobacteria and  lactobacilli are  thought  to protect 

against IBD 50. 

 

Diet 

The  influence  of  food  in  Crohn’s  disease  aetiology  has  been  widely 

investigated in the Western world. It has been shown that dietary factors 

may  have  effect  on  disease  activity  51,  and  an  enhanced  intake  of  fast 

food,  fat  and  refined  sugar,  and  reduced  intake  of  fresh  fruit  are 

important risk factors in the development of Crohn’s disease 4. Moreover, 

elemental diet can be used for inducing remission in the disease and for 

nutrition before a bowel resection 52;53. An increasing incidence of Crohn’s 

disease has been  found  in Asia  6;54,  formerly a  low‐incidence part of  the 

world. A probable cause could be the influence of Western style, such as 

food. 

 

Smoking 

In several studies it has been shown that a higher degree of patients with 

Crohn’s  disease  are  smokers  compared  to  controls  55. Although  a  few 

studies  have  shown  that  smoking  has  no  negative  effect  on  the 

development of Crohn’s disease 56‐58, it is generally believed that smoking 

more than doubles the risk of acquiring the disease 59;60 and that patients 

with  Crohn’s  disease  that  smoke  are  associated  with  greater  disease 

activity and higher surgical rates 61;62.  

 

 

 

 

15

Page 16: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Stress 

Environmental  stress  has  been  shown  to  alter  the  course  of  Crohn’s 

disease  63;64. Stress and  its  effects on gastrointestinal disease are  further 

described in paragraph 2.5.2. 

 

Barrier function 

A disturbed intestinal barrier function has been suggested as a factor for 

Crohn’s disease  65;66. Normally, only  small  amounts of protein  antigens 

cross the epithelium and interact with the immune system. However, in 

Crohn’s  disease  there  is  an  increased  small  bowel  permeability  to 

medium  sized  probes  and  antigens  65;67;68,  leading  to  increased  antigen 

exposure  to  immune  cells,  that  in  turn  can  contribute  to  inflammation 

and  gastrointestinal  disease  37;69‐71.  Several  studies  have  shown  an 

increased permeability also  in healthy relatives of patients with Crohn’s 

disease 18;20;21, and both patients with Crohn’s disease, and their relatives, 

have demonstrated an increased intestinal permeability when exposed to 

NSAIDs  19;21;72. Moreover,  studies  have  reported  a  high  prevalence  of 

increased permeability in spouses of patients with Crohn’s disease 20;21;73, 

suggesting  that  environmental  factors  are  of  importance  in  the 

development  of  the  disease.  Though,  recently  a  very  extensive  study 

showed  that a common environment with Crohn’s disease patients was 

not associated with increased permeability in family members 27. 

Crohn’s  disease  has  been  suggested  as  a  tight  junction  disorder  74. 

Structural  changes  75  and  leaky  of  the  tight  junctions  in  response  to 

luminal stimuli 76 has been demonstrated in Crohn’s disease mucosa.  

Another  factor  in  Crohn’s  disease  is  mucus.  It  has  been  shown  that 

inflamed colon mucosa of Crohn’s disease patients has a  thicker mucus 

layer  77 and an altered structure of mucus glycoproteins  78;79. This might 

result in less protective mucus layer, despite its increased thickness.  

16

Page 17: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Since  patients  with  Crohn’s  disease  have  shown  an  enhanced 

permeability,  and  the  barrier  function  of  FAE  has  not previously  been 

studied,  studies  regarding  environment,  barrier  function  and  immune 

system are of importance to elucidate the initial steps of the pathogenesis 

of Crohn’s disease. 

 

17

Page 18: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

2. BACKGROUND TO THE STUDY  

2.1. Structure and function of the small intestine The human  small  intestine  is approximately 4‐5 m  long and  is divided 

into duodenum,  jejunum and  ileum, where  the  ileum  is  the most distal 

part. The  total  surface  area  of  the  intestinal  epithelium  is  3‐400  square 

meters. From the stomach to the rectum, the inner surface is covered by a 

single‐cell polarised epithelial layer that digests and absorbs nutrients at 

the  same  time  as  it  constitutes  a  barrier  between  the  inner  and  outer 

milieu.  

The epithelium that lines the mucosal surfaces of the small bowel consists 

of villus  epithelium  (VE)  and  FAE  80  (Fig.  2). The  exact distribution  of 

FAE  and  VE  in  the  human  intestine  is  not  known.  The  entire  FAE 

presents  a  biochemical  face  to  the  lumen  that  is  distinct  from  the 

surrounding  VE  81.  While  the  VE  is  specialised  for  digestion  and 

absorption of nutrients, the FAE is specialised in antigen sampling.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VE

FAE

Follicle

VE

FAE

Follicle

 

Fig. 2. Villus epithelium (VE) and follicle‐associated epithelium (FAE) of the 

ileum.  

 

18

Page 19: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

2.1.1. The small intestinal wall covered by VE 

The  small  intestinal  wall  lined  by  VE  consists  of  three  main  tissue 

structures; mucosa, submucosa and muscle  layers  (Fig. 3). The small bowel 

has  digestive,  absorptive,  secretory  and  immunological  functions  that 

mainly take place in the mucosal layer. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Epithelium

Lamina propriaMuscularis mucosae

Mucosa

Submucosa

Muscularis propria

Serosa

Junctional complex

Basal lamina

Microvilli

Epithelium

Lamina propriaMuscularis mucosae

Mucosa

Submucosa

Muscularis propria

Serosa

Junctional complex

Basal lamina

Microvilli

 

Fig.  3.  Schematic  illustration  of  the  small  intestinal wall  covered  by 

villus epithelium. 

 

The mucosa  can  be  further  divided  into  epithelium,  lamina  propria  and 

muscularis mucosae. The epithelium is organised in fingerlike villi, which 

project into the lumen, and crypts, that extend down into the basal layer 

and often reach the muscularis mucosae. The VE surface area is increased 

by  submucosal  foldings,  so called plicae circulares, and  the covering of 

the villi by  tightly packed microvilli. The  epithelial  cells  are  connected 

laterally to each other by junctional complexes (see paragraph 2.3.3), and 

are  separated  from  the  underlying  lamina  propria  by  a  thin  basement 

19

Page 20: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

membrane,  basal  lamina,  which  is  mainly  composed  of  collagens, 

laminins, and proteoglycans (Fig. 3).  

The  lamina  propria  lies  beneath  the  epithelium  and  consists  of  loose 

connective  tissue forming the core of the villi and surrounds the crypts. 

The  most  abundant  cell  types  in  lamina  propria  are  mononuclear 

immunocompetent  cells  like  plasma  cells,  lymphocytes,  and 

macrophages,  but,  eosinophils, mast  cells,  fibroblasts, myofribroblasts, 

smooth muscle  cells  also  occur. Underneath  the  lamina  propria  is  the 

muscularis  mucosae  which  is  a  thin  sheet  of  smooth  muscle  cells 

bordering  the  underlying  submucosa.  The  physiological  role  of 

muscularis mucosae is unclear, but it is thought that it may contribute to 

the movement of villi and emptying of luminal contents of the crypts. 

The  submocosa  is  a more  densely  collageneous,  less  cellular  structure 

than  the mucosa. Major blood vessels,  lymphatics, nerves, ganglia, and 

occasionally lymphoid collections are located here. 

The muscle  layer  consists  of  the muscularis  propria,  constituting  of  the 

inner  circular  and  the  outer  longitudinal muscle  layer,  and  the  serosa 

consisting of loose, connective tissue with fat, collagen and elastic tissue. 

 

Cell types in VE 

As  the  major  function  of  the  small  bowel  epithelium  is  nutrient 

absorption,  enterocytes constitute 85 % of  the cells  lining  the villi  82. The 

absorptive  capacity  of  the  enterocytes  is  20‐40  times  increased  by  the 

lining  of  a  brush  border  membrane  constituting  of  closely  packed 

microvilli on the enterocytes surface. Anchored to the brush border is the 

glycocalyx  which  protects  the  epithelium  and  prevents  uptake  of 

antigens and pathogens. It mainly constitutes of large carbohydrates, but 

also enzymes and proteins essential in digestion and absorption.  

Both  the  crypts  and villi  consist  to 20 % of  the mucin‐producing  goblet 

cells. The mucins are glycosylated proteins constituting the main part of 

20

Page 21: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

the mucus  that protects  the  epithelial  surface  throughout  the  intestine. 

The exact regulation of goblet cells is unclear. 

About 3.5 % of the epithelial cells are found to be Paneth cells. Located at 

the  base  of  the  crypts  they  prevent microorganism  proliferation  by  a 

variety  of  secretory  granules  enfolding  for  example  lysozyme,  TNF, 

phospholipases,  and  antimicrobial  peptides  called  defensins  83. 

Enteroendocrine  cells  are  spread  throughout  the  epithelium,  and  in 

response to changes in the external microenvironment, or signalling from 

enteric  nerves,  they  release  gastrointestinal  hormones  like  secretin, 

neurotensin and somatostatin. 

Remaining cells of the epithelium  include the so called cup cells that are 

thought  to have  an  affinity  for distinctive  bacterial pathogens,  and  the 

tuft cells whose role is unknown.  

 

The ability of VE  to  face  the outer environment  is enhanced by  the non 

cellular defenses produced  by  epithelial  cells. These  are  among  others, 

mucins,  defensins,  and  secretory  antibodies.  The  most  important 

antibody  in  mucosal  surface  protection  is  IgA,  that  is  produced  by 

plasma  cells  in  the  lamina  propria  and  then  transported  to  the  apical 

surface  and  secreted  into  the  gut  lumen  where  they  bind  to  the 

pathogens, thus limiting their adherence and colonisation 84.  

 

2.1.2. The Peyer’s patches covered by FAE  

The small intestinal wall lined by FAE constitutes of clusters of organised 

lymphoid structures that are spread through out the human intestine 85. It 

was more than 300 years ago that J.K Peyer described these aggregations 

of lymphoid cells in the small intestinal wall, and named them “folliculi 

lymphatici  aggregate”,  consequently  there  has  to  be  more  than  one 

follicle to form a Peyer’s patch. Peyer’s patches are found  in all parts of 

the small bowel.  In humans,  they develop well before birth,  though  the 

21

Page 22: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

full  development  of  the  patches  as  inductive  sites  requires  acquired 

antigenic challenge 86. In adolescence more than 240 patches are found in 

the  small  intestine, however,  the number  regresses with age and  in 90‐ 

year olds, the number of observable patches is around 50 87. In 2002, Van 

Kruiningen  et  al  described  the  anatomic  distribution  of  the  Peyer’s 

patches in humans 12. By using distal ileum, obtained at autopsy from 55 

adults without intestinal disease, the number, location and size of patches 

were  recorded.  The mean  number  of  patches  in  the  distal  ileum was 

evaluated to 24 (range 19‐30), however, the number of patches turned out 

to  vary  between  individuals.  In  addition,  it was  revealed  that  also  the 

size of a single patch varies between individuals, with the largest patches, 

approximately 50 cm2,  in 21‐30 years‐old compared to approximately 30 

cm2 in younger and older individuals. The variation in distribution, size 

and  numbers  of  the  human  Peyer’s  patches  have  been  demonstrated 

previously 87.   

 

The  Peyer’s  patches  consist  of  numerous  follicles  separated  from  each 

other by  interfollicular zones, characterised by high endothelial venules 

(HEVs) surrounded by densely packed  lymphocytes, mainly T cells, but 

also  dendritic  cells  88  (Fig.  4.).  The  follicles  consist  of  B‐cell  germinal 

centres and a marginal zone constituting of proliferating B  lymphocytes 

expressing  IgM  and  IgG,  and  phagocytotic macrophages.  Between  the 

FAE  and  the  follicle,  a  specialised  tissue  called  the  dome  area  or  the 

subepithelial dome (SED) is located. The SED constitutes of T cells and B 

cells,  and  is  rich  in  phagocyting  dendritic  cells,  macrophages  and 

monocytes.  It  has  been  proposed  that  luminal  antigens  and  pathogens 

sampled  by  the  FAE  are  further  captured  by  immature  dendritic  cells 

within  the  SED  and  ferried  to  adjacent  interfollicular  T  cells  where 

dendritic cell maturation and antigen presentation would occur 89.  

 

22

Page 23: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

 

 

 

 

 

 

 

 

BT

BB

BB BB

B

TT

T

TT

T

Follicle

IFRIFR

GC

MZ

B

TT

T

B

BT

T

B BBB

B

FAE

IFR

MZ

GC

SEDFAE

IFR

B

T

= B cell= T cell = macrophage

= dendritic cell

= high endothelialvenule (HEV)

SEDBT

BB

BB BB

B

TT

T

TT

T

Follicle

IFRIFR

GC

MZ

B

TT

T

B

BT

T

BB BBBBBB

B

FAE

IFR

MZ

GC

SEDFAE

IFRIFR

MZ

GC

SEDFAE

IFR

BB

TT

= B cell= T cell = macrophage

= dendritic cell

= high endothelialvenule (HEV)

SED

 

Fig.  4.  Structure  of  the  follicle‐associated  epithelium  (FAE)  and  underlying 

Peyer’s patches. SED = subepithelial dome,  IFR =  interfollicular region, MZ = 

marginal zone, GC = germinal centre. 

 

 

After initiation of an immune reaction, primed B lymphocytes in Peyer’s 

patches preferentially migrate as precursors of IgA secreting plasma cells 

via the lymphatics, mesenteric lymph nodes and peripheral blood to the 

lamina propria 85. Because of this homing of lymphocytes, the term “gut 

associated  lymphoid  tissue”  or  GALT  was  introduced.  In  following 

studies  it  was  shown  that  the  lymphoblasts  also migrated  into  other 

organs  lined  with  mucosal  membranes,  which  gave  rise  to  the  term 

“mucosa‐associated lymphoid tissue” or MALT. 

 

Cell types in FAE 

The entire FAE presents a surface to the lumen that is different from the 

surrounding VE 81. As in VE, enterocytes are the most common cell, and 

as  their counterparts  in VE  they have a complex network of glycocalyx, 

but  they are not  identical  to VE enterocytes. For example,  they express 

lower  amounts  of  the  membrane‐associated  hydrolases  involved  in 

digestive  functions,  and  the glycosylation patterns differ  from  those  in 

23

Page 24: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

VE  enterocytes  80;90;91.  These  features  together  facilitate  the  recognition 

and adherence of microorganisms to the FAE.  

The number of Paneth cells in the FAE crypts is decreased and there are 

less  goblet  and  enteroendocrine  cells.  In  addition,  the  FAE  lacks  the 

subepithelial myofoibroblast sheath, and the basal lamina is more porous 

compared with that in VE 92.  

Moreover, the entire FAE lacks polymeric IgA receptors and therefore it 

is unable to transport protective IgA to the lumen 80. These characteristics 

together promote local contact of intact antigens and pathogens with the 

FAE surface. 

 

In contrast to VE, the FAE contains so called membranous or microfold (M) 

cells, specialised in antigen sampling and transport 88 (Fig. 5).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EE EEMM

antigen, bacteria

LL LL

MMEE

X10000X10000

EE EEMM

antigen, bacteria

EE EEMM

antigen, bacteria

EE EEMM

antigen, bacteria

LL LL

MMEE

X10000X10000LL LL

MMEE

X10000X10000

 

Fig.  5.  Photograph  and  schematic  illustration  of  an M  cell  (M)  between  to 

enterocytes  (E)  in  the  follicle‐associated  epithelium.  Internalised  antigen 

(arrows) and bacteria are transported in vesicles across the M cell and delivered 

to immune cells (T and B lymphocytes, macrophages and dendritic cells) in the 

M cell pocket and underlying subepithelial dome. L = lymphocyte. 

 

24

Page 25: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

In humans 93 and rats 88 it is known that approximately 10 % of the FAE 

constitutes  of M  cells. M  cells  differ  in morphology  from  the  adjacent 

FAE enterocytes. The apical membrane has microfolds, or ruffles, rather 

than microvilli 85 and are further characterised by the lack of an organised 

brush border,  short and  irregular microvilli, and  reduced expression of 

digestive enzymes, such as sucrase, isomaltase and alkaline phosphatase 80. They  have  a  high  endocytotic  activity  of  adherent,  as well  as  fluid‐

phase macromolecules and particles, and have very few lysosomes 80. The 

basolateral plasma membrane  is deeply  invaginated and  forms pockets 

containing  T  and  B  lymphocytes  in  addition  to  professional  antigen‐

presenting cells 94. These pockets decrease the travelling distance for the 

endocytotic  vesicles,  from  the  apical  to  the  basolateral  side,  ensuring 

rapid and efficient transcytosis 80.  

 

There are several different theories concerning the origin of M cells. The 

first one  is that they are generated from the same pluripotent stem cells 

as  enterocytes,  Paneth  cells  and  goblet  cells  95,  and  this  theory  is 

supported by a recent study 96 showing the presence of M cells in regular 

VE.  The  second  theory  is  that  M  cells  are  formed  directly  from  the 

enterocytes under the influence of B lymphocytes or bacteria in vivo  97‐101. 

In contrast, a third group of scientists believe that M cells are formed in 

specific  FAE‐associated  crypts  when  stimulated  with  lymphocyte‐

derived  factors  102.  Finally,  the  last  theory  is  that M  cells  are  of  clonal 

origin and represent a separate cell line 100;103. 

Unfortunately,  the  histochemical  properties  of  FAE  and M  cells  vary 

according  to  species  and  location  85.  For  example, markers  have  been 

identified  for  pig,  rabbit  and mouse  104‐106,  however,  there  is  today  no 

reliable rat or human M cell marker 107, which hampers the possibility to 

elucidate the actual role of M cells in barrier function of the FAE in rats 

and humans.  

25

Page 26: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Bacterial uptake via FAE and M cells 

The key features of FAE that face the lumen is the facilition of the uptake 

of  antigens  and  various microorganisms  such  as  bacteria,  viruses  and 

protozoa  108.  Several  microorganisms,  particularly  bacteria,  take 

advantage  of  the  transcytotic  function  of  the M  cells  and  use  them  to 

cross  the  otherwise  impermeable  epithelial  lining  of  the  gut.  Both  in 

experimental  animal models,  and when  cultured  in  vitro  together with 

human  intestinal  biopsies,  strains  of  E.  coli,  Yersinia,  Salmonella  and 

Shigella exhibit specific adherence to FAE and M cells 109;110. 

The  adhesion  of  enterohaemorrhagic  E.  coli  (EHEC)  and 

enteropathogenic  E.  coli  (EPEC)  to  FAE  is  characterised  by  intimin 

binding  to  the  translocated  intimin  receptor, which  is  exported  by  the 

bacteria and integrated into the host cell plasma membrane 109;110.  

Studies  have  shown  that  Yersinia  enterocolitica  utilises  the  FAE  and M 

cells  as  entry  sites via  specific binding of  invasin  to  β1‐integrin on  the 

surface  111;112.  In mouse FAE,  β1‐integrin  is  specifically  expressed on M 

cell  surface  112,  and  in  a  human  model  FAE,  we  recently  showed, 

increased β1‐integrin expression in FAE compared to VE 113. 

Salmonella typhimurium crosses the epithelial barrier by attaching to either 

M  cells  or  enterocytes  109.  Subsequent  events  include M  cell/enterocyte 

destruction and subepithelial migration of macrophages.  

Shigella  flexneri uses  the M  cells  for  its  initial entry and once across  the 

luminal surface, the bacteria may invade adjacent enterocytes 109. Shigella 

flexneri has shown to direct its own uptake into rectal and colonic mucosa 

through membrane ruffling and secretion of effector proteins that induce 

endocytosis of Shigella by colonic M cells. After crossing  the M cell,  the 

bacteria  are  engulfed  by  macrophages  leading  to  the  induction  of 

inflammatory responses. 

  

26

Page 27: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

2.3. Intestinal barrier function The  intestinal  mucosa  is  continuously  exposed  to  a  heavy  load  of 

antigenic molecules  from  ingested  food,  resident/invading bacteria  and 

viruses. The ability to control invasion of harmful substances from lumen 

is defined as intestinal barrier function. The exact mechanisms involved are 

as yet not  fully elucidated but barrier  function can be divided  into  four 

components.  The  importance  of  the  barrier  components  described 

depends  on  the  chemical,  physical  and  immunological  nature  of  the 

luminal contents. 

The  first component  is  the  lumen  itself, where bacteria and antigens are 

degraded  by  gastric  acid,  pancreatic  and  biliary  juices.  The  second 

component  is  the microclimate  constituting of  the unstirred water  layer, 

glycocalyx,  IgA,  and  the  mucus  layer,  that  prevents  adhesion  of 

pathogenic  bacteria  to  the  epithelium  by  mucin‐binding  sites  that 

compete  with  the  epithelial  binding  sites,  thus  impeding  bacterial‐

epithelial interaction. The third component is the epithelium with chloride 

secretion, basal  lamina  and  epithelial  cells,  connected  to  each other via 

junctional  complexes.  Within  the  epithelium  there  are  numerous 

antimicrobial peptides whose  function  is  to kill microorgansims, attract 

monocytes,  and  potentiate  macrophage  opsonisation.  One  family  of 

antimicrobial peptides is the defensins, which can be found in the Paneth 

cells of  the  crypts of  the  small bowel  (α‐defensins) and  throughout  the 

colonic epithelium (β‐defensins). Finally,  lamina propria make up the last 

barrier  component  and  consists  of  immunoglobulins,  cells  of  acquired 

and  innate  immunity,  the  enteric  nervous  system,  hormones  and  the 

endothelium of the capillaries. In addition, intestinal propulsive motility, 

rapid  repair  process  and  cell  turnover  also  are  involved  in  barrier 

function 114. If the control of the barrier function is disturbed, it can lead 

to enhanced antigen and bacterial passage which in turn may damage the 

mucosa leading to pathological conditions 115. 

27

Page 28: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

2.3.1 Permeability 

Intestinal permeability is defined as the non‐mediated intestinal passage 

of medium‐sized hydrophilic molecules, i.e. passage of molecules down a 

concentration  gradient without  the  assistance  of  a  carrier  system  116;117. 

When  measuring  intestinal  permeability  it  is  necessary  to  use 

simplifications, since the definition permeability refers to the passage of a 

solute  through  a  simple membrane, whereas  the  intestinal membrane 

consists of several layers and different cell types. 

Several clinical disorders are believed to result from altered permeability, 

induced by  loss of mucosal  integrity. The most  common ones  are  IBD, 

celiac disease, intestinal ischemia, food intolerance, rheumatoid arthritis, 

allergy and malnutrition  116‐119. Moreover, mucosal  integrity  can also be 

affected by treatment with acetylsalicylic acids 120;121. 

 

In vivo, intestinal permeability is usually measured as the permeability to 

paracellular markers  that are  taken up via  the  junctional complex.  In  in 

vitro  systems,  intestinal  permeability  is  often  measured  as  the 

transepithelial electrical resistance (TER) which correlates with the ability 

for passive diffusion of ionic charge across the epithelia 122.  

 

2.3.2 Uptake and transport 

There are several ways for solutes to cross the intestinal epithelium (Fig. 

6). Lipid soluble or small hydrophilic compounds pass through the cells 

via  passive  diffusion  into  the  lipid  bilayers,  while  larger  hydrophilic 

molecules  pass  via  the  tight  junctions  and  intercellular  spaces  in  the 

paracellular route. The paracellular route, via the junctional complexes, is 

believed  to be  impermeable  to protein‐sized molecules and  thus, under 

normal  conditions,  it  constitutes  an  effective  barrier  to  antigenic 

macromolecules. A controlled protein uptake by the intestinal mucosa is 

physiologic and essential  for antigen surveillance  in  the gastrointestinal 

28

Page 29: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

tract  71.  Small  hydrophilic  molecules  can  also  pass  the  barrier 

transcellularly via aqeous pores.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A B C D EA B C D E

 

Fig.  6.  Schematic  illustration  of  passage  routes  across  the  epithelium.  (A) 

Transcellular  route  (lipophilic  and  small  hydrophilic  compounds).  (B) 

Paracellular  route  (larger hydrophilic  compounds).  (C) Transcellular  route via 

aqueous  pores  (small  hydrophilic  compounds).  (D)  Active  carrier‐mediated 

absorption (nutrients). (E) Endocytosis, followed by transcytosis and exocytosis 

(larger peptides, proteins and particles).  

 

 

In addition  to  the non‐mediated permeation  routes described,  there are 

two active ways to cross the epithelium. First, there are numerous carrier‐

mediated mechanisms  for uptake, utilised  for  sugars,  amino  acids  and 

vitamins,  and  second,  larger  peptides,  proteins  and  particles  may  be 

endocytosed  into  endosomal vesicles and  transported  through  the  cells 

via transcytosis.  

29

Page 30: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

2.3.3. The junctional complex 

The  junctional complex was  first described  in 1963 when Farquhar and 

Palade  123 showed  that enterocytes were attached  to each other via  tight 

junctions, adherens junctions, desmosomes and gap junctions (Fig. 7). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tight junction

Adherens junction

Desmosome

Actin and myosinfilaments

Intermediatefilaments

ConnexinGap junction

Tight junction

Adherens junction

Desmosome

Actin and myosinfilaments

Intermediatefilaments

ConnexinGap junction

      

   Fig. 7. The junctional complex. 

 

Tight junctions, also called zonula occludens (ZO) are located at the apical 

part of  the  lateral membrane  forming a network of  linking strands  (Fig. 

8). They are important in epithelial transport towards and away from the 

lumen  (gate  function),  as well  as  in maintaining  the  polarity  of  lipid 

substances  by  preventing  diffusion  from  the  apical  to  the  basolateral 

region in the outer cell membrane (fence function). These functions seem 

to be regulated in different ways 124;125. The gate function is important in 

the  intestinal  barrier  regulation  and  has  been  shown  to  be  affected  by 

many  intracellular  second  messengers  such  as  cAMP,  Ca2+, 

phospholipase C, protein kinase C, calmodulin and G‐proteins 126‐128.  

There  is  a  size  and  charge‐selectivity  within  the  tight  junction 

permeability barrier, where positively charged molecules and  ions pass 

30

Page 31: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

more  easily.  Tight  junctions  appear  as  focal  contacts  (“kisses”)  on  the 

plasma  membrane.  These  contacts  correspond  to  continuous  fibrils, 

where  fibrils  on  one  cell  interact with  fibrils  on  the  adjacent  cell.  The 

fibrils  are  formed  by  at  least  two  types  of  transmembrane  proteins, 

occludin and different variants of the claudin family 125.  

 

 

 

ZO-1

ZO-2

p130

actin filaments

cingulin7H6symplekinZA-1TJ

N

C

Plasma membranecell 1 cell 2

Occludin

ZAK

N

CParacellular

space

Claudin

N

C

N

C

ZO-1

ZO-2

p130

actin filaments

cingulin7H6symplekinZA-1TJ

N

C

Plasma membranecell 1 cell 2

Occludin

ZAK

N

CParacellular

space

Claudin

N

C

N

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Fig. 8. The tight junction and related cytoskeletal proteins. 

 

 

The  discovery  of  claudins  in  1998  129  significantly  advanced  the 

understanding  of  the  tight  junction  barrier. The  human  claudin  family 

includes  at  least  24 members  130  and  the distribution  of  them varies  in 

different tissues, which probably explains the variable permeability seen 

in  diverse  tissues  125.  Occludin  and  claudins  are  connected  to  protein 

complexes  called  cytoplasmic  plaques. These  constitute  of ZO‐1, ZO‐2, 

31

Page 32: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

ZO‐3, cingulin, 7H6 antigen, and several other proteins with unidentified 

function  including  symplekin,  ZA‐1TJ,  p130  and  ZAK  131.  The 

cytoplasmic  plaques  are  further  linked  to  F‐actin  filaments  of  the 

cytoskeleton  132;133. The exact way  in which F‐actin  is  linked  to  the  tight 

junctions  is  unknown,  but  strong  evidence  show  that  the  paracellular 

permeability is influenced by the state of perijunctional actin 134.  

Interestingly,  a  recent  study  showed  that  actin‐depolymerising  drugs 

caused  disruption  of  the  tight  junctions  by  removing  occludin  via 

endocytosis  135.  Although  this  observation  does  not  elucidate  the 

functional  role  of  occludin,  or  the  detailed  mechanisms  of  actin 

depolymerisation‐induced  tight  junction  disruption,  it  does  suggest  an 

important  role  for  occludin  endocytosis  in  the  regulation  of  tight 

junctions.  

 

Alterations of tight junction structure and/or function have been found in 

several  disease  states,  and  structural  changes  have,  for  example,  been 

found  in  inflamed  mucosa  of  Crohn’s  and  celiac  disease  patients  75. 

Several inflammatory mediators involved in inflammatory diseases have 

been shown to affect tight  junction permeability, such as nitric oxide  136, 

and  the  inflammatory cytokines  INF‐γ  137;138, TNF‐α  139;140 and  IL‐4  141;142. 

Some pathogens also have the ability to disrupt the intestinal barrier via 

the  tight  junctions,  for  example  zonula  occludens  toxine  (ZOT)  from 

Vibrio  cholera  143  and  the  toxin  A  derived  from  Clostridium  difficile  144. 

Moreover,  abnormalities  in  ZO‐1  localisation  have  been  found  in 

epithelia infected with Salmonella typhimurium 145.  

 

Adherens  junctions,  located  below  the  tight  junctions,  are  actin‐  and 

myosin‐associated membrane  structures  formed by  adhesion molecules 

of  the  cadherin  family  and  their  cytoplasmatic  binding proteins  α‐,  β‐, 

32

Page 33: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

and  γ‐catenin.  It  has  been  suggested  that  adherens  junctions  together 

with tight junctions form one single functional unit 146. 

 

Desmosomes  form  spot‐like dense  adhesions between  the  epithelial  cells 

and  are  connected  to  the  intermediate  filaments  of  the  cytoskeleton. 

Desmosomes  are  dispersed  all  over  the  lateral  cell  surfaces,  however, 

they  are  frequently  found  to  be  concentrated  below  the  adherens 

junctions. 

 

Gap junctions are arrangements of cylindrical tubuli consisting of proteins 

called  connexins.  Gap  junctions  function  as  intercellular  channels 

allowing ions and small molecules to pass between cells, thus linking the 

interior of adjacent cells.  

 

2.3.4. Endocytosis 

Endocytosis is defined as uptake of extracellular particles and molecules 

into  the  cells  by  invagination  of  the  plasma  membrane  and  vesicle 

formation.  Endocytosis  in  epithelial  cells  can  occur  in  different ways, 

depending on the nature of the substance that is taken up (Fig. 9).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R R

Clathrin-mediatedendocytosis

Phagocytosis Macropinocytosis Lipid rafts / Caveolae

R

R R

Clathrin-mediatedendocytosis

Phagocytosis Macropinocytosis Lipid rafts / Caveolae

Fig. 9. Uptake of extracellular material via different types of endocytosis. 

R = receptor.  

33

Page 34: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Endocytosis occurs in enterocytes of both VE and FAE, however, it is well 

known that endocytosis of bacteria and particles primarily occur via the 

M cells in the FAE 147. 

 

The  first  route, present  in both  enterocytes and M  cells,  is via  clathrin‐

mediated endocytosis  148‐150, a highly specific receptor‐mediated process, 

utilised mainly  by  immunoglobulins,  viruses  and  growth  factors  from 

breast milk. The clathrin‐coated vesicles seldom become  larger  than 150 

nm in diameter 151. In this special type of endocytosis the cells synthesise 

receptors and internalise molecules that have bound specifically to them 152. 

 

Larger (up to several μm in size) bacteria, viruses, and particles are taken 

up via an adsorptive endocytosis, or phagocytosis 153,  involving binding 

of molecules to the cell membrane via receptors. Phagocytosis is relevant 

for the non‐specific uptake of luminal dietary and bacterial antigens, and 

the process is triggered by secreted solubles from the invading bacterium 154. Phagocytosis is a more common process in M cells than in enterocytes 109;155‐157. 

 

Both enterocytes and M cells are capable of actin‐dependent non‐specific 

fluid‐phase  endocytosis,  or macropinocytosis, where  substances  in  the 

luminal fluid are internalised 153. The process resembles phagocytosis, but 

is  not  receptor‐mediated  152.  For  example,  the  protein  antigen  horse‐

radish peroxidase (HRP)  is known to be taken up via macropinocytosis, 

preferentely via M cells  158;159, but the exact way how HRP  is sorted and 

transported after endocytosis is not fully elucidated. 

 

In recent years, attention has been paid to a fourth mechanism, referred 

to as lipid rafts / caveolae. This endocytotic event involves a flask‐shaped 

34

Page 35: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

invagination  of  cholesterol‐enriched  microdomains  within  the  plasma 

membrane  that may contain a coat protein, caveolin  160. Endocytosis via 

lipid rafts / caveolae is most common in endothelial cells but occurs also 

in enterocytes, although this type of endocytosis is rare in M cells as they 

contain  few  to  no  caveolae  161.  Studies  have  shown  that  for  example 

certain  enterotoxins  and viruses are  endocytosed via  rafts  /caveolae.  In 

addition,  the  endocytosis  of  occludin  discussed  in  paragraph  2.3.3  has 

shown to occur via caveolae‐mediated endocytosis 135. 

 

2.3.5. Transcytosis 

Following endocytosis, uptaken molecules must be  transported  through 

the cells via transcytosis. For this, enterocytes and M cells have different 

systems. 

 

Enterocytes 

Enterocytes have apical and basolateral sorting compartments, so called 

“apical early endosomes” and “basolateral early endosomes”, that share 

a  “common  recycling  compartment”  162.  These  compartments  are  used 

during clathrin‐mediated endocytosis and phagocytosis.    In enterocytes, 

transcytosis can occur in three ways.  

 

1) When vesicles bud off from the apical membrane, they can merge with 

the  apical  early  endosomes  and  then  be  recycled  back  to  the  apical 

membrane,  with  or  without  cytoplasmic  release  of  their  content.  The 

content  (protein, virus or particle) bound  to  the  internalised  receptor  is 

most often released into the cytoplasm upon acidification of the vesicles, 

while  the  receptor  is  delivered  back  to  the  cell membrane. However, 

large molecules like peptides and proteins may be degraded on their way 

to the basolateral membrane since they diffuse rather slowly through the 

cytoplasm.  

35

Page 36: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

2) The vesicle can join with the common recycling compartment and from 

there,  the  content  (protein,  virus  or  particle)  is  often  directed  into 

pathways leading to lysosomal degradation in lysosomes. 

 

3) The vesicle can be  transported  from  the apical  to  the basolateral side 

for  subsequent  merging  with  vesicles  from  the  basolateral  early 

endosomes, although this is a quite rare process compared to the others 

described 152;162;163. 

 

Transport  of  intact  proteins  or  carrier‐mediated  systems  across 

enterocytes  is not easy  to achieve, however, studies have demonstrated 

that  the  endosomal  sorting  mechanisms  can  be  modified  in  order  to 

decrease  apical  vesicle  recycling,  thereby  increasing  the  transcytosis  of 

proteins across the epithelium 164.  

 

It  is known  that  enterocytes not only  transport  internalised  antigen,  in 

addition they can, during chronic inflammatory diseases such as IBD and 

celiac  disease,  act  as  non‐professional  antigen‐presenting  cells  and 

promote inflammation 165‐167.  

 

M cells 

Endocytosis via the FAE and M cells  is well characterised, however, the 

transcytosis  and  fate  of  internalised  content  have  not  been  very  well 

studied  168. M  cells only  contain  few  lysosomes  156  and  can not  express 

MHC‐II,  consequently  they  can not  function  as  true  antigen‐presenting 

cells 166. It is known that the apical part of the M cell cytoplasm contains 

several  endosomes and vesicles with  lysosomal markers on  the  surface 149;156.  Ultrastructural  studies  have  demonstrated  that  soluble  tracer 

proteins  infused  into  the  lumen  are  incorporated  into  the  membrane 

vesicles of the M cells and rapidly transported across the narrow bridge 

36

Page 37: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

of the apical cytoplasm, and released by exocytosis  into the sequestered 

intraepithelial space 158.  

 

2.3.6. Regulation of endocytosis and transcytosis 

Both endocytosis and transcytosis can be influenced by numerous factors. 

Although the mechanisms are not fully elucidated, bacterial exposure in 

one way or another  leads  to  enhanced uptake and  transport across  the 

intestinal epithelium 169. Bacterial stimulation also leads to the production 

of pro‐inflammatory  cytokines,  increasing endocytosis and  transcytosis. 

For example, TNF‐α has shown to  induce HRP endocytosis  in  intestinal 

epithelial  cell  culture  170;171, and  increased  transcytosis of HRP  could be 

correlated  to TNF‐α mRNA  levels  in  the underlying mucosal  tissue  170. 

Another  factor affecting epithelial uptake  is  intestinal disease,  in which 

dysfunctional  intestinal  motility  can  prolong  the  exposure  time  to 

luminal bacteria. Furthermore, studies have shown that antigen‐binding 

speeds up  the  transcytosis. For example, when conjugating HRP  to  IgE, 

the protein was  carried across  the  epithelial membrane  into  the  lamina 

propria  within  three  minutes  compared  with  hours  for  unconjugated 

HRP 165. 

In  FAE,  the  size  and  number  of  Peyer’s  patches  and M  cells  are  of 

importance  for  endocytosis  and  subsequent  transcytosis.  Smith  et  al 

reported that the number of M cells increased after transfer of germ‐free 

mice  to  normal  housing  conditions  172.  Subsequently,  several  other 

studies  have  shown  an  increased  number  of  M  cells  and  enhanced 

particle uptake after bacterial stimulation 99;101;173;174. However, Gebert et al 169  recently  found  that  the  enhanced  uptake  seen  after  bacterial 

stimulation  depends  on  increased  transport  capacity  of  the  M  cells 

already present in the FAE, and not an increase in numbers. In addition, 

intestinal  inflammation may  increase  the M cell numbers. For example, 

indomethacin‐induced  ileitis  in  rats  increases  the M  cell  number  and 

37

Page 38: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

apoptosis, which may alter the intestinal barrier function 90. Moreover, an 

increased number of M cells has been  found  in  ileal mucosa of patients 

with  spondylarthropathy,  and  the  observation  of  M  cell  cytoplasm 

disruption,  with  lymphocytes  entering  the  gut  lumen  at  these  sites, 

suggest a possible mechanism for the development of aphtoid ulcers 175. 

 

2.4. Studies of intestinal permeability  

2.4.1. In vivo 

Intestinal  permeability  in  vivo  in  humans  was  first  studied  using 

intestinal  infusion  of  solutes  176.  Today,  intestinal  barrier  function  is 

mainly  studied  as  the  urinary  or  blood  excretion  of  orally  ingested 

markers. Obviously, the characteristics of the permeability probes are of 

high importance and the ideal probe should be water soluble, non‐toxic, 

nondegradable,  and  not  be  metabolised. Moreover,  the  probe  should 

ensure complete urinary excretion and  the analysis should be sensitive, 

accurate and uncomplicated. There is, of course, no probe that fulfils all 

these  criteria,  but  some  probes  are  close  and  consequently  used  for 

permeability studies. The most commonly used small pore markers (5‐8 

Å) are monosaccharides (mannitol, rhamnose), and polyethylene glycols 

(PEG), with molecular weight around 400 Da. The most frequently used 

large  pore markers  (9.5‐11  Å)  are  disaccharides  (lactulose,  cellobiose), 51chromium‐EDTA  (51Cr‐EDTA),  and PEG, with molecular weight  around 

1000 Da. Permeability is usually presented as the ratio between the large 

pore and small pore marker. 

 

2.4.2. In vitro 

The  current  in  vivo  methods  for  permeability  studies  of  the  human 

intestinal  mucosa  cannot  elucidate  passage  routes  and  mechanisms 

involved  in barrier  function  in  IBD.  In  addition,  there  are  considerable 

38

Page 39: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

difficulties with in vivo studies of intestinal uptake of intact protein 177. In 

vitro techniques offer possibilities to study processes in human tissue that 

would be  impossible to study  in vivo, and much of the basic knowledge 

of  gastrointestinal  physiology  has  been  achieved  through  in  vitro 

techniques.  Several  techniques  for  in  vitro  studies  of  intestinal mucosa 

have  been  developed,  and  one  of  them  is  mucosal  sheets  in  Ussing 

chambers  178;179.  The  good  viability‐supporting  possibilities  with 

oxygenation  and  effective  circulation  of  the  fluid  on  both  sides  of  the 

tissue,  combined  with  the  possibility  to  monitor  membrane 

electrophysiological parameters, provide  the Ussing  chamber  technique 

with  important  advantages  compared  to  other  in  vitro  techniques  for 

intestinal tissue experiments 180. 

 

2.4.3. The Ussing chamber 

The  Ussing  chamber  was  first  described  in  1951  by  the  Danish 

physiologists Ussing and Zerhan  181. The Ussing chamber  technique has 

many  applications,  but mostly  it  is  used  to  study  ion  transport,  drug 

absorption, protein absorption, and studies of several pathophysiological 

processes in both animals and humans 179;180;182;183. The initial methodology 

of the Ussing chambers, that was rather complicated, was modified and 

simplified by Grass et al  in 1988  184. The principle  is  that a  flat sheet of 

mucosa is mounted between two half‐chambers filled with continuously 

oxygenated  buffer  (Fig.  10). The  arrangement  of  the  gas  ports  provide 

buffer circulation, which gives efficient mixing of  the  fluid and reduces 

the thickness of the unstirred water  layer to physiological  levels  185. The 

chambers  are  kept  at  37°C  and  two  pairs  of  electrodes  enable  the 

monitoring  of  electrophysiological  parameters  during  the  experiment. 

The marker solution is added to the mucosal buffer, and at defined time 

intervals samples are redrawn from the serosal buffer as a measurement 

of passage. 

39

Page 40: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

 

 

 

 

 

 

 

 

A B C

D

IPt

PDAg/AgCl

Mucosa

Gasinlet

BuffersolutionMarker

solution

Fluidcirculation

Platinum-electrodes

Ag/AgCl-electrodes

Samplecollection

A B C

D

IPt

PDAg/AgCl

Mucosa

Gasinlet

BuffersolutionMarker

solution

Fluidcirculation

Platinum-electrodes

Ag/AgCl-electrodes

Samplecollection

Fig. 10. The Ussing chamber.  (A‐B) Schematic drawing and photograph of the 

Ussing  chamber.  Tissue  is mounted  between  the  two  chamber  halves  and  is 

continuously oxygenated. One pair of Ag/AgCl‐electrodes enables measurement 

of potential difference and one pair of platinum‐electrodes gives  current  to  the 

system. (C) Tissue is carefully mounted so it covers the entire surface area of the 

opening  that  connects  the  two  chamber halves.  (D) After mounting,  chambers 

are filled with buffer and put in the 37°C Ussing chamber system. 

 

 

The  preparation  techniques  of  intestinal  tissue  for  the  use  in  Ussing 

chambers depend  on  the  species  and  bowel  segment  being  studied  180. 

Generally,  the  intestinal  specimens  are  dissected  and  immediately 

transported  to  the  laboratory,  in oxygenated buffer without  circulation. 

Tissues are either unstripped, or stripped, which means dissection of the 

muscle layers. In unstripped bowel, the whole bowel wall is intact, and it 

is possible  to  evaluate  effects  of  the  enteric nerves  on  intestinal  tissue. 

However, unstripped  segments  are not  that often used  in permeability 

studies because of the longer diffusion distance for the probe molecules. 

In stripped  tissues,  the external muscle  layers and myenteric plexus are 

removed  and  the mucosa mounted  thus  consists of  the  epithelium,  the 

underlying lamina propria and the muscularis mucosae. After mounting 

40

Page 41: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

in  the  chambers,  tissues  are  equilibrated  for  20‐60 minutes  to  achieve 

steady state conditions in transepithelial potential difference (PD). 

 

Electrophysiology 

A characteristic  for all  transporting epithelia  is  the ability  to maintain a 

PD. The ability depends on all the electrogenic ion pumps activity in the 

epithelial cell membrane, mainly Na+  / K+‐ATPase, and on  the epithelial 

barrier  function  186.  Theoretically  these  two  can  be  separated  into  the 

short circuit current (Isc) and TER. The Isc represents the current needed 

to nullify  the PD and  is a  function of  the  ion pumps activity. The TER 

reflects the electrical resistance of the paracellular routes, mainly via the 

tight  junctions.  The  electrodes  enabling  the  monitoring  of 

electrophysiological  parameters  during  the  experiments  consist  of  one 

pair  of  Ag  /  AgCl‐electrodes  with  agar‐salt  bridges  and  one  pair  of 

current‐giving  platinum  electrodes.  Since  active  ion  transport  requires 

energy production, the basal PD or Isc can be used as a measure of tissue 

viability. By passing the current (I) through the epithelium, the change in 

PD  can  determine  the  TER  by Ohm’s  law,  PD  =  I  x R. However,  this 

calculation relies on a simplified epithelial model, viewing the epithelium 

as a parallel circuit consisting of parcellular and transcellular pathways.  

 

2.5. Stress  

2.5.1. The stress concept 

Stress  is  a  normal  part  of  life  and  has  been defined  in many different 

ways 187, for example as “any threat to the homeostasis of an organism” 188  or  “the  range  of  tensions  of  modern  life”  189.  An  adequate  stress 

response  is essential  for  survival, but  the ways of  coping with  stress  is 

highly individual 190. Under normal circumstances, physiological systems 

are  turned on and off  in  response  to  stress, matching  the duration and 

41

Page 42: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

severity of the stressors, a so‐called adaptive response. However, in some 

individuals  stress  may  become  harmful  and  cause  damage  to  the 

organism,  a  so‐called  maladaptive  response,  also  referred  to  as 

pathologic  stress.  Maladaptive  responses  are  often  associated  with 

chronic  daily  life  stressors  such  as  losses,  financial  problems, 

unemployment, and have been linked to exacerbations of irritable bowel 

syndrome symptoms 191. 

Regardless  if  the  threat  is  real  (physical),  perceived  (physiological)  or 

environmental,  the  principal  stress  responses  triggered  to  maintain 

homeostasis  are  quite  similar  192.  Normally,  the  stress  response 

constitutes  of  a  behavioural  response  (e.g.  anxiety),  an  autonomic 

response  (e.g.  raised  heart  rate),  and  a  hypothalamic‐pituitary‐adrenal 

(HPA) ‐axis mediated response (e.g. cortisol release) 193 (Fig. 11).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

STRESS

HypothalamusParaventricular nucleus

Periaqueductal gray

Pituitary gland

CRH

Adrenal gland

Visceral pathophysiology

Pontomedullary nuclei

ACTH

+

+

Cortisol-

+

Autonomic nervous system

+

+

CRHNEACh

-+

+ cytokines

STRESS

HypothalamusParaventricular nucleus

Periaqueductal gray

Pituitary gland

CRH

Adrenal gland

Visceral pathophysiology

Pontomedullary nuclei

ACTH

+

+

Cortisol-

+

Autonomic nervous system

+

+

CRHNEACh

-+

+ cytokines

 

 

Fig. 11. The hypothalamic‐pituitary‐adrenal (HPA)–axis. CRH = corticotropin‐

releasing hormone, ACTH = adrenocorticotropic hormone, NE = norepinephrine, 

ACh = acetylcholine. 

42

Page 43: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

The stress  response  is generated  through a network of brain structures, 

mainly the paraventricular nucleus of the hypothalamus, amygdale, and 

periaqueductal  gray.  These  structures  receive  input  from  cortical 

structures, and visceral and somatic afferents 194.  

 

2.5.2. Stress and intestinal disease  

The influence of stress on intestinal disorders has for long been described 

by  patients,  but  the  actual  effects  of  chronic  stress  on  gastrointestinal 

diseases  are  still  a  matter  of  debate.  However,  studies  are  providing 

increasing  evidence  that  chronic  stress  plays  an  important  role  in 

intestinal  physiology,  including  more  importantly  mucosal  barrier 

dysfunction 195.  

There are several studies present confirming  the  importance of stress  in 

gastrointestinal disease in humans. Barclay and Turnberg showed in the 

late 1980´s that psychological stress, induced by dichotomous listening 196 

or  cold‐induced hand pain  197,  reduced mean net water absorption and 

transformed  net  sodium  and  chloride  absorption  to  secretion.  These 

effects  were  inhibited  by  atropine,  suggesting  the  involvement  of 

cholinergic  neurons  (achetylcholine).  Ten  years  later,  Santos  et  al 

extended  this model and  found  that  jejunal water  secretion  induced by 

cold  pain  stress was  associated with  luminal  release  of  histamine  and 

tryptase,  typical mast  cell mediators  198.  These  findings  pointed  to  an 

interaction between the intestinal mucosa, mast cells, and central nervous 

system during stress in humans. 

Since then, numerous studies have been performed in this field, and it is 

now known that chronic stress can modulate the inflammatory activity in 

IBD  194;199.  Severe  stress  episodes  are  an  important  risk  factor  for  the 

development and reactivation of intestinal inflammation 191;200. Moreover, 

a  significant association has been  found between acute daily  stress and 

43

Page 44: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

bowel  symptoms  (e.g.  pain,  nausea,  and  diarrhea)  in  patients  with 

Crohn’s disease 201. 

 

2.5.3. Animal stress models 

Since  it  is hard  to  study  the  effects  of psychological  stress  on mucosal 

function  in  humans,  several  animal models  have  been  developed.  The 

stress model  can  be  applied  as  acute  or  chronic  stress.  In  acute  stress, 

animals  are  exposed  to  stress  at  one  session,  and  in  chronic  stress, 

exposure  is  repeated  daily.  The  models  include  animals  (most  often 

rodents) which  are  exposed  to  restraint  stress, water  avoidance  stress 

(WAS), swimming stress, crowding stress, social defeat stress or maternal 

deprivation stress  195. All  these stress models have been developed with 

the  intention  to mimic  psychological  stress  in  daily  life  of  humans.  In 

WAS, animals are put on a small platform surrounded by water at room 

temperature  for  20‐60  min  at  one  session  (acute)  or  repeated  daily 

(chronic) (Fig. 12). 

 

 

 Fig. 12. Rat submitted to water avoidance stress. 

44

Page 45: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Acute stress 

Acute stress  in  rats has shown  that stress‐induced mucosal dysfunction 

mainly  involves  corticotropin‐releasing hormone  (CRH), mast  cells  and 

cholinergic  neurons  202‐204,  and  that  stress  increases  the  intestinal 

permeability  to  macromolecules  without  causing  changes  in  gut 

morphology 205‐207. In an early study by Saunders et al 205, rats submitted 

to  acute  restraint  stress  showed  increased  conductance  and  enhanced 

jejunal permeability to the paracellular markers mannitol and 51Cr‐EDTA. 

In subsequent experiments the stress‐susceptible strain Wistar‐Kyoto rats 

(rats  with  low  cholinesterase  activity)  revealed  an  enhanced  jejunal 

permeability after stress compared to the parent Wistar strain 203. The fact 

that  atropine  inhibited  the  stress  response  further  confirms  the 

involvement  of  cholinergic  neurons  in  stress.  These  experiments were 

followed by  studies on macromolecular uptake by Kiliaan  et  al  206  that 

could  show an  increased uptake of HRP  in  jejunum after  stress. Stress‐

induced  increases  in  colonic  permeability  have  been  reported  as well 207;208.  These  studies  suggested  a  role  for  CRH  in  colonic  epithelial 

pathophysiology  and  in  another  study  by  Pfeiffer  et  al  209  increased 

paracellular permeability was seen after cold restraint stress and seemed 

to be induced by cholinergic neurons and mast cells. 

 

Chronic stress 

Several studies have shown that repetitive stress give more pronounced 

gut changes than acute stress. Rats submitted to 5‐10 days of 1 hour WAS 

reduced  their  food  intake  and  lost  weight  210.  Further  chronic  stress 

increased the Isc, conductance and macromolecular permeability and also 

gave  raise  to bacterial attachment, mast  cell hyperplasia, mitochondrial 

swelling  and  initiation  of  inflammation  211;212.  Mast  cell‐deficient  rats 

exposed to chronic stress also lost weight but showed no signs of changes 

45

Page 46: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

in  epithelial  function and gut morphology  211,  confirming  an  important 

role for the mast cells in barrier function. 

 

The involvement of mast cells and neuropeptides in stress 

Several  studies  have  confirmed  the  role  of mast  cells  in  stress‐related 

changes  of  intestinal  mucosal  function.  Castagliuolo  et  al  213  found 

increased  levels of the mast cell protease RMCPII during acute restraint 

stress  in rats and  the stress‐induced  increase  in mucin was  inhibited by 

adding mast cell stabilisers 207. Mast cells are often found close to neurons 

and  are  activated  by  neuropeptides,  such  as  CRH,  substance  P  and 

acetylcholine 214. CRH is known to be involved in the increased intestinal 

permeability seen after stress 211 and peripheral injection of CRH mimics 

stress‐induced permeability  changes  in  rats  207;215;216. There  are very  few 

studies present  regarding  the  role of vasoactive  intestinal peptide  (VIP) 

in mucosal stress and barrier  function. However, recent studies showed 

increased VIP  levels  in mouse  ileum after acute psychological stress  217, 

and  in  a  human  cell‐culture  model,  a  neural  activated  increase  in 

paracellular permeability was  inhibited by blocking of  the VIP  receptor 218. 

 

46

Page 47: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

3. AIMS OF THE THESIS  

As mentioned in the introduction, the earliest observable signs of Crohn’s 

disease  are aphtoid ulcers originating over  the FAE. Crohn’s disease  is 

associated  with  an  increased  immune  response  to  bacteria,  and  the 

disease course can be altered by stress. With this in mind, together with 

the knowledge that FAE is an entry site for antigens and bacteria, we set 

up  an  overall  aim  to  elucidate  the  effects  of  stress  on  the  FAE  and  to 

reveal the role of FAE in the development of Crohn’s disease.  

 

The specific aims of the separate studies were to: 

 

I. Elucidate if the FAE barrier function could be modulated by stress. For 

this we set up an animal stress model and investigated the functional and 

morphological effects of stress in rat FAE.  

 

II.  Establish  a  technique  for  the  identification  of  FAE  in  human  ileal 

tissue and characterise the normal barrier properties of human FAE and 

compare it with regular VE.  

 

III.  Investigate  the FAE barrier  in patients with Crohn’s disease, using 

non inflammatory and inflammatory controls, respectively. 

 

IV. Elucidate the mechanisms  involved  in the stress‐induced  increase  in 

FAE permeability and  to map  the  chemical  coding of neuropeptides  in 

rat FAE and Peyer´s patches. 

 

 

47

Page 48: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

4. SUBJECTS AND METHODOLOGY  

For  information on  the statistics used, and other details on subjects and 

methodology, see the individual papers. 

 

4.1. Animals Since we have prior experience  from  stress experiments  in male Wistar 

rats, we chose to work with this strain in the animal studies (Paper I and 

IV).  From  an  immunological  view, mice would  have  been  preferable, 

however,  from  previous  research we  know  that  stress  experiments  in 

mice are difficult to perform.  

 

A  total of 102  rats, weighing 150‐200 g at arrival, were acclimatised  for 

one week and then handled daily for two weeks before the experiments 

started. The animals were kept in pathogen free conditions with a 12:12 h 

light:dark cycle and  fed ad  libitum on a diet of standard rat pellets and 

tap water. Studies were approved by the Animal Ethics Committee of the 

Faculty of Health Sciences at Linköping University, Sweden.  

 

4.2. Patients The study group in Paper II consisted of 19 patients undergoing surgery 

for  right‐sided  colon  cancer  and  11  healthy  persons  undergoing 

colonoscopy for the surveillance of colonic polyps.  

The study population in Paper III included 14 of the patients undergoing 

surgery  for  colonic  cancer  in  Paper  II,  and  10  of  the  healthy  persons 

undergoing  colonoscopy.  In  addition,  the  study  group  consisted  of  25 

patients with Crohn’s disease (19 surgery and 6 follow‐up colonoscopy) 

and 6 patients with extensive ulcerative colitis (2 surgery and 4 follow‐up 

colonoscopy). All specimens were taken from the terminal ileum next to 

the  ileocaecal valve  or  from  the neo‐terminal  ileum, during  surgery  or 

48

Page 49: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

colonoscopy at the University Hospital of Linköping from March 2003 to 

May  2006.  Both  studies were  approved  by  the  Committee  of Human 

Ethics, Linköping, University Hospital, and all  subjects had given  their 

informed consent. The colon cancer patients had no signs of generalised 

disease and none had received preoperative chemo‐ or radiotherapy. The 

Crohn’s disease patients had mild to moderate ileal inflammation and the 

ulcerative colitis patients showed signs of mild to severe inflammation in 

the colon.  

The  mean  age  for  the  Crohn’s  disease  patients  was  48  (21‐73)  years, 

ulcerative colitis 61  (42‐73), healthy controls 59  (38‐75) and colon cancer 

controls  74  (47‐85).  Since  intestinal  permeability  does  not  seem  to  be 

affected by aging  116;219;220,  the age differences between  the study groups 

are probably not important for the results.  

 

4.3. Stress protocol As mentioned  in  the  introduction,  there  are  several ways  to  generate 

stress  in  animals.  In  Paper  I  and  IV, we  used WAS,  since  it  induces 

minimal  physical  stress  and  is  considered  a  good  psychological  stress 

model of mimicking daily life stress in humans 195. In addition to studies 

on intestinal function, it has also been widely used in psychiatric research 

as a model of depression. Moreover, this model has previously been used 

in  studies  to  achieve  pure  psychological  stress  effects  on  intestinal 

permeability  211. Prior  to experimental start,  rats were handled daily by 

the  researcher  for  two weeks  to decrease  the  influence of  stress due  to 

human  contact,  as we wanted  the  stress  to  be  induced  only  by water 

avoidance, and evade stress effects in the control groups.  

Rats were  submitted  to  acute  and/or  chronic WAS. Rats  to  be  stressed 

were placed on a platform (h=8 cm, d=6 cm)  in a plastic container (h=56 

cm,  d=50  cm) with  25°C water,  1  cm  below  the  platform. Control  rats 

were either placed on a similar platform in a waterless container (Paper I) 

49

Page 50: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

or  left  in  their  cages  (Paper  IV). After  one  hour,  the  number  of  faecal 

pellets were counted as an indirect index of changes of colonic propulsive 

activity  221.  In  chronic  stress,  this  procedure  was  repeated  for  ten 

consecutive days, one hour per day. To minimise  the effect of circadian 

rhythm, the procedures were started between 9 and 10 a.m. Before each 

session, rats were weighed. 

Rats  were  anaesthesised  by  isofluran  inhalation  and  15‐cm  segments 

from the distal ileum (starting 5 cm proximal to the ileocecal valve) were 

taken  out  and  immediately  transported  to  the  laboratory  in  ice‐cold 

oxygenated Krebs buffer (115 mM NaCl, 1.25 mM CaCl2, 1.2 mM MgCl2, 

2 mM KH2PO4 and 25 mM NaHCO3, pH 7.35). 

 

Blood  for  corticosterone  analysis  (Paper  I)  was  collected  by  cardiac 

puncture,  centrifuged,  and  stored  at  –70°C  until  further  use  for 

corticosterone assay (IDS, Boldon, U.K).  

In Paper  IV, animals were  intraperitoneally  injected with neuropeptide 

receptor antagonists or mast cell blocker, before being submitted to acute 

WAS. We  chose  to  inject  rats with  anti‐neurokinin‐receptor  1  (NK‐1R) 

and  anti‐CRH  receptor  (CRH‐R),  since  the  neuropeptides  substance  P 

and CRH  have  been  shown  to  be  involved  in  stress  and  permeability 

changes in VE. We also planned to study the effects of blocking the VIP 

receptor  (VIPR),  however,  at  the  time  of  the  study  no  such  one  was 

available.  

 

4.4. Permeability studies  

4.4.1. Tissue preparation 

In  Paper  I  and  IV,  rat  distal  ileal  specimens were, while  immersed  in 

Krebs buffer, stripped of external muscle and myenteric plexus, and FAE 

and VE were identified macroscopically. 

50

Page 51: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

In  Paper  II  and  III,  human  tissue  from  surgery  and  colonoscopy was 

used. Surgical specimens of distal ileum were immediately, after division 

of  the  ileocolic  artery,  put  in  Krebs,  macroscopically  reviewed  by  a 

pathologist,  and  transported  to  the  laboratory. While  rinsed  in Krebs, 

specimens were stripped of external muscle and myenteric plexus. Tissue 

was then put with the mucosa up in a Petri dish and carefully stretched 

out  with  needles  (Fig.  13).  For  identification  of  FAE,  we  modified  a 

technique previously described  for post‐mortem  ileal  tissue  12. The dish 

was placed on a horizontal X‐ray view box and by transillumination from 

below,  regions  of  VE  and  FAE  could  be  identified  in  a  dissection 

microscope (Fig. 13). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VEVE

FAEFAE

VEVE

FAEFAE

Fig. 13. Identification of villus epithelium (VE) and follicle‐associated epithelium 

(FAE)  in  surgical  tissue. The  border  between VE  and  FAE  is  indicated  by  a 

stitched  line. Note the regular pattern of villi (dark dots)  in close apposition  in 

the VE, compared to the more irregular pattern of multiple follicles surrounded 

by sparse villi in FAE. 

 

Biopsies,  identified  as VE  or  FAE with magnification  endoscopy, were 

taken at colonoscopy with a biopsy forceps without a central lance. They 

were directly put in a dish with Krebs, and epithelial type was identified 

with dissection microscopy as for surgical tissue. 

51

Page 52: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Following  the  Ussing  experiments,  histological  assessment  verified 

epithelial type in each chamber (Fig. 14). 

 

 

 

 

LFLF

FAEFAEVEVE

X20X20X20X20

LFLF

FAEFAEVEVE

X20X20X20X20

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 14. Histological assessment of VE (left panel) and an ileal lymphoid follicle 

(LF) and the overlaying FAE, following Ussing chamber experiments. 

 

 

Our intention in Paper I was to histologically identify M cells within the 

FAE  of  stressed  rats  and  controls.  There  is  one  paper  present  that 

describes  the  identification  of  rat  M  cells  by  cytokeratine‐8,  in 

combination with  the negative markers alkaline phosphatase and alcian 

blue 222. However, earlier studies have shown conflicting results 90;223 and 

we were not able to obtain a specific staining with these markers.  

To date there is no reliable human M cell marker, and consequently, we 

did  not  stain  for M  cells  in  the  FAE  specimens  of  Paper  II  and  III. 

However,  a  few markers  have  been  suggested. One  is  Sialyl  Lewis A 

Antigen  224, but we  (unpublished observations) and others  107, have not 

been  able  to  confirm  this  finding. Other  suggested M  cell markers  are 

Cathepsin E 225 and β‐1 integrin 226.  In a recent paper 113, we could show 

52

Page 53: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

that β‐1  integrin, and also CD9, were several  times higher expressed  in 

FAE  compared  to  VE,  however,  if  the  expressions  were  associated 

exclusively with  the M cells and not  to  the other cells of  the FAE could 

not be determined.  

 

4.4.2. Ussing chamber experiments 

Sections of VE and FAE were  cut  in appropriate  sizes and mounted  in 

modified Ussing chambers (Harvard apparatus Inc., Holliston, MA, USA) 227. When mounting FAE,  the  segments were  carefully  adjusted  so  that 

the patches covered the entire exposed tissue surface area of 9.6 mm2 for 

rat tissue, 4.9 mm2 for surgical specimens and 1.8 mm2 for biopsies. 

Mucosal compartments were  filled with 1.5 ml cold 10 mM mannitol  in 

Krebs  buffer  and  the  serosal  compartments  were  filled  with  10  mM 

glucose  in  Krebs  buffer.  The  chambers  were  kept  at  37°C  and 

continuously oxygenated, 95 % O2 / 5 % CO2 and circulated by gas flow. 

Before  the experiments were started,  tissues were equilibrated  for 20‐40 

min  in  the  chambers  to  achieve  steady  state  conditions  in  PD, with  a 

replacement of 37°C mannitol or glucose buffer at 20 min. The  Isc, TER 

and PD were monitored using one pair of Ag/AgCl‐electrodes  (Ref 201, 

Radiometer,  Copenhagen,  Denmark)  with  3M  NaCl  /  2  %  agar‐salt 

bridges and one pair of current‐giving platinum electrodes. The chamber 

experiments  were  performed  in  open  circuit  conditions,  and  a  four 

electrode  system was  used  as  previously  described  228.  The  electrodes 

were  coupled  to  an  external  six  channel  electronic  unit with  a  voltage 

controlled current source. PD, Isc and TER were obtained as described by 

Karlsson et al 229. Data sampling was computer controlled via an A/D D/A 

board (Lab NB, National Instruments, USA) by a program developed  in 

Lab View (National Instruments). Every second minute, direct pulses of 

1.5,  ‐1.5,  3,  ‐3  and  0  μA with duration  of  235 ms were  sent  across  the 

mucosal  specimens  and  the  voltage  response  was  measured.  In  each 

53

Page 54: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

measurement  the  mean  voltage  response  of  eight  recordings  was 

calculated. By this procedure the influence of AC disturbances of 25‐100 

Hz  were  eliminated.  A  linear  least‐squares  fit  was  performed  of  the 

current (I)‐voltage (U) pair relationship: U = PD + TER x I. From the slope 

of  the  line,  TER  was  obtained,  and  PD  from  the  intersection  of  the 

voltage.  Tissue  conductance was  then  calculated  by  inverting  the  TER 

values. All parameters were calculated during the 30‐90 min period. 

Monitoring  of  FAE  tissues  revealed  a  higher  TER  compared  to  VE 

specimens. This probably refers to a thicker tissue in FAE segments due 

to  the  Peyer’s  patches.  Further, we  observed  a  lower  TER  in  biopsies 

compared  to  surgical  specimens  which  probably  is  due  to  a  thinner 

subepithelial  tissue  layer  in biopsies. Conventional TER measurements, 

as used  in Paper  I‐IV, give good assessments of changes over  time, but 

miscalculations  of  TER,  and  also  Isc,  can  be  made  when  comparing 

different patients or epithelial  types. Techniques  that separate epithelial 

from subepithelial resistance are needed to fully elucidate differences  in 

TER between different tissues. 

 

4.4.3. Permeability markers 

 

HRP and 51Cr‐ EDTA 

In all Papers, we chose to use the 45 kD protein antigen HRP as a marker 

of  protein  uptake. HRP  is  known  to,  under  normal  circumstances,  be 

taken  up  through  the  cells  via  macropinocytosis  158;159,  and  has  the 

antigenic potential to initiate immune responses in humans. HRP is easy 

to detect and has previously been used for permeability studies in Ussing 

chambers. One more advantage of HRP is its possibility to be detected by 

electron microscopy. 

As a paracellular marker we chose to use the inert probe 51Cr‐ EDTA. The 

EDTA molecule  is  known  to pass  between  the  cells via  the paracellular 

54

Page 55: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

route. The binding of EDTA to the radioactivity labelled Cr is very strong, 

which assures that the Cr passage is equal to the passage of EDTA, and no 

Ca2+ can bind to EDTA to give detergent effects. Similar to HRP, 51Cr‐ EDTA 

is a widely used permeability marker in Ussing chambers. 

HRP  and  51Cr‐EDTA  were  added  to  the  mucosal  side  to  a  final 

concentration of 10‐5 M and 34 μCi/ml, respectively. Serosal samples (300 

μl) were collected at 0, 30, 60 and 90 min after start. An aliquot from each 

sample was saved  for HRP analysis and  the remainder was placed  in a 

gamma‐counter  for  51Cr‐EDTA  measurements.  Permeability  was 

calculated  during  the  30‐90  min  period  for  both  markers.  51Cr‐EDTA 

permeability was given as Papp (apparent permeability coefficient; cm/s x 

10‐6), and HRP permeability presented as transmucosal flux (pmol/h/cm2). 

 

E. coli K‐12 and HB101 

Since we wanted  to study bacteria  that under normal circumstances do 

not invade the mucosa, we decided to use bacteria from non‐pathogenic 

E. coli strains. Furthermore, increased numbers of E. coli has been found 

in  Crohn’s  disease  mucosa.  At  Molecular  Probes,  The  Netherlands, 

chemically‐killed FITC‐conjugated E. coli K‐12 BioParticles are available. 

These bacteria are killed with paraformaldehyde in a way that stops their 

reproduction  but  retains  antigenicity.  They  have  previously  been  used 

for  phagocytosis  studies  230  and  should  be  a  good model  of  bacterial 

uptake. Chemically‐killed E. coli K‐12 were used in all papers. 

In addition,  in Paper  II and  III, we used  live green  fluorescent protein‐

incorporated  E.  coli  HB101  (One  Shot®  TOP10  Competent  Cells, 

Invitrogen, CA, USA). For details on the incorporation, see Paper II. 

Bacteria  were  added  to  the  mucosal  side  to  a  final  concentration 

corresponding  to  1.0x108  CFU/ml,  i.e.  the  normal  concentration  of 

bacteria  in  the  ileal  lumen. After 90 and 120 min, serosal compartments 

55

Page 56: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

were  collected  and  analysed  at  488  nm  in  a  fluorimeter  (Cary Eclipse, 

Varian) where 1 unit refers to 1.5x106 CFU/ml.  

 

Doxantrazole, CRH and VIP 

In  Paper  IV,  tissues  were  exposed  to  neuropeptides  and  mast  cell 

stabiliser  in  the  serosal chamber. We chose  to  study  the effects of CRH 

and  VIP  peptides,  since  their  involvement  in  stress  and  permeability 

changes in VE have been described previously. In the chambers 10 μM of 

the mast cell stabiliser doxantrazole (Sigma‐Aldrich) was added. After 20 

min, HRP and  51Cr‐EDTA, or E. coli K‐12 was added  to  the mucosal side 

while in the serosal chambers 1 μM CRH (Sigma C‐3042), or 0.1 μM VIP 

(Sigma V‐3628) were added. Serosal samples were collected at 0, 30, 60, 

90 and 120 min, with replacement of Krebs buffer containing the blockers 

at starting concentrations.  

 

4.5. In vitro co‐culture model of FAE In Paper  II we used a modification  231 of  the  co‐culture model of   FAE 

originally described by Kerneís et al. 98. The model involves co‐culture of 

Peyer´s patch  lymphocytes and  intestinal epithelial cells, that  is thought 

to trigger the conversion of the epithelial cells to M cells. We obtained the 

model  FAE  by  adding  5x105  Raji  B  cells  (ATCC,  ML,  U.S.A)  to  the 

basolateral chamber of 14‐day‐old Caco‐2 cell monolayers. The co‐culture 

was then maintained for 4‐5 days before onset of experiments.  

 

To investigate the mechanisms behind the increased HRP uptake in FAE, 

we decided to inhibit the transcellular pathway. For this matter, we used 

the amiloride analogue 5‐(N‐ethyl‐N‐isopropyl)‐amiloride (EIPA), which 

inhibits the sodium‐hydrogen exchange at the apical membrane, thereby 

reducing the uptake  232. Previous studies have shown that EIPA  inhibits 

transcellular HRP uptake via pinocytosis, but not via clathrin‐coated pits 

56

Page 57: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

or  via  receptor‐mediated  uptake  233;234.  In  the  experiments  of  Paper  II, 

HRP, with  or without EIPA, was  added  to  the  apical  side  of  the  cells, 

samples were withdrawn at  regular  time  intervals, and  stored at  ‐20°C 

until analysed by confocal microscopy. 

To  study  the mechanisms  involved  in  the  increased bacterial uptake  in 

FAE we decided  to  inhibit  the microtubule and actin  filaments. For  this 

purpose  we  used  cytochalasin  D,  which  is  an  F‐actin  polymerization 

inhibitor,  and  colchicine,  which  is  known  to  block  the  microtubule 

transport 163. E. coli K‐12 were added to the apical side of the cells, with or 

without inhibitors. After 20 min, the cell monolayers were washed, fixed 

in  4  %  formaldehyde,  washed  again  and  stored  for  visualisation  via 

confocal microscopy.  

 

4.6. Immunohistochemistry In  Paper  IV,  immunohistochemistry  was  used  to  identify  the 

neuropeptides  VIP  and  CRH,  and  their  receptors  in  rat  FAE.  Control 

sections were  obtained  from  consecutive  sections  present  on  the  same 

slide as  the  samples, which  ensured a negative  control  for background 

and  unspecific  binding.  The  controls  were  added  secondary,  but  not 

primary antibody. To confirm the nerve‐mast cell interaction observed in 

the  physiological  experiments,  mast  cells  were  co‐stained  with  May‐

Grünvald/Giemsa, which stains the nucleus and granule of the mast cells, 

respectively.  

During antibody optimisation it was revealed that the rat tissue had very 

high  levels  of  endogenous  peroxidase,  disturbing  the  actual  peptide 

staining.  However,  when  blocking  tissues  with  10  %  hydrogen 

peroxidase  in methanol,  the  endogenous  peroxidase  activity  could  be 

diminished. This rather  tough  treatment affected  the histology resulting 

in  partly  damaged  tissue  with  epithelium  separated  from  underlying 

57

Page 58: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

tissue. The immunohistochemical procedure was performed according to 

Fig. 15. 

 

 

 

Tissue

A

Antigen

Primary ab

Secondary ab

biotin

streptavidinBC

AB

D

Tissue

A

Antigen

Primary ab

Secondary ab

biotin

streptavidinBC

AB

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.  15.  The  immunohistochemical  procedure  used  to  identify  expressions  of 

neuropeptides and their receptors in rat tissue. 

 

To  augment  the  antigen  expressions  in  the  tissue, we  used  a  primary 

antibody  followed  by  a  biotinylated  secondary  antibody.  Further,  we 

utilised  the  ABC  technique,  where  complexes  that  bind  to  the  biotin 

molecule  are  built  up  to  enhance  the  antigen  expressions.  The 

expressions were visualised by DAB staining.  

 

4.7. Microscopy  

Light microscopy 

In Paper I, rat tissues were stained with May‐Grünvald / Giemsa in order 

to  count  the  number  of mast  cells. Cells  identified  as mast  cells were 

counted  in  three  stressed  rats  and  three  controls,  three  tissues per  rat. 

Slides were coded, which ensured an objective evaluation. 

58

Page 59: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

In  Paper  IV,  light microscopy was used  to  identify  neuropeptides  and 

their receptors  in normal rat  tissue. Co‐staining  for mast cells was done 

with May‐Grünvald / Giemsa.  

 

Confocal laser scanning microscopy 

In Paper  I‐III,  confocal microscopy was used  to  study  bacterial uptake 

into  rat  and  human  tissue.  Confocal microscopy  is  a  variant  of  light 

microscopy  with  many  advantages  compared  to  the  regular  light 

microscope  235.  For  example,  in  a  confocal microscope  the  illumination 

and  detection  is  focused  on  the  same  point  of  the  tissue,  resulting  in 

improved  resolution  and  reduced  degree  of  out‐of‐focus  information. 

Thereby information can be collected from very thin specimens. 

Tissues in Paper I‐III were prepared for confocal microscopy as described 

in the respective paper.  

 

Transmission electron microscopy 

In Paper I‐III, electron microscopy was used to study the passage routes 

for HRP and E. coli in rat and human tissue. The electron microscope uses 

a  focused  beam  of  electrons  instead  of  light  to  create  an  image  of  the 

specimen. As  electrons have much  shorter wavelengths  than  light,  it  is 

possible to achieve magnification several thousands times higher than in 

a  light  microscope.  When  electrons  pass  through  the  specimen, 

interactions  of  heavy  atoms  will  cause  electrons  to  loose  energy  and 

deviate  from  its original direction. These  interactions  are  then detected 

and transformed into an image. 

Tissues  for HRP  studies were  fixed  in  2 %  glutaraldehyde,  incubated 

with DAB, postfixed in 1 % osmium tetroxide, embedded in Epon plastic, 

sectioned  and  stained with  lead  citrate  and  uranyl  acetate.  Tissues  for 

bacterial passage  studies were processed  in  the  same way  as  for HRP, 

except for incubation with DAB.  

59

Page 60: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

5. RESULTS  

Detailed descriptions of the results are given in the respective paper. 

 

Paper I 

Rats were  submitted  to  acute  or  chronic  stress  to  study  the  effects  of 

stress on the FAE, and thereby elucidate if the FAE barrier function could 

be  modulated  by  stress.  Since  this  was  the  first  study  of  FAE,  we 

optimised the Ussing chamber technique for studies of FAE and Peyer’s 

patches  before  experiments  started.  Our  results  showed  that  FAE  is 

responsive  to  both  acute  and  chronic  stress,  illustrated  by  changes  in 

electrophysiology  and  permeability.  Acute  stress  increased  the  Isc, 

conductance,  and  HRP  passage.  Chronic  stress  enhanced  the  Isc  and 

passage  to HRP and E.  coli.  In addition,  results  revealed a  significantly 

augmented permeability in FAE compared to VE. After chronic stress the 

HRP passage in FAE was over three times higher than in VE (Fig. 16).  

 

 

P<0.05

P<0.005

VE FAE0

25

50

75

100

125

HR

P flu

x (p

mol

/h/c

m2 )

P<0.05

P<0.005

VE FAE0

25

50

75

100

125

HR

P flu

x (p

mol

/h/c

m2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.  16. Rats were  submitted  to  stress  (filled  bars)  or non  stress  (open  bars). 

Segments of villus epithelium (VE) and follicle‐associated epithelium (FAE) were 

mounted  in Ussing  chambers  and  horseradish  peroxidase  (HRP)  passage was 

measured over time. Results are given as the 30‐90 min passage.   

60

Page 61: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

The enhanced uptake  in FAE was  further emphasised by a significantly 

enhanced E. coli passage compared to VE, with a passage six times higher 

in  FAE  than  in  VE  after  stress. Moreover,  after  120 min  exposure  in 

Ussing chambers  it was  increased more  than 30‐fold  in FAE of stressed 

rats  compared  to  unstressed  (Table  1).  The  bacterial  uptake  was 

confirmed by confocal microscopy. 

 

 

Table 1. Effects of chronic  stress on bacterial passage. Rats were  submitted  to 

stress or non stress  (controls). Segments of villus epithelium  (VE) and  follicle‐

associated  epithelium  (FAE)  were  mounted  in  Ussing  chambers.  Passage  of 

chemically‐killed  E.  coli K‐12 was  studied  over  time.  aP  <  0.005  vs.  controls 

FAE, bP < 0.05 vs. stress VE, cP < 0.05 vs. controls VE. 

 

Group, tissue  120 min passage 

Sress, FAE  47.9 (17.6 ± 94.7)a, b

Control, FAE  1.4 (0.9 ± 5.1) 

Stress, VE  7.8 (6.4 ± 19.3)c

Control, VE  5.0 (3.0 ± 5.8) 

 

 

Electron microscopy revealed ultrastructural changes in FAE induced by 

chronic  stress.  This was  indicated  by  areas  of  abnormal  epithelial  cell 

morphology with  vacuoles. Within  the  FAE, M  cells with  internalised 

HRP in direct contact with lymphocytes could be identified (Fig 17 a, b). 

 

 

 

 

61

Page 62: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  X5000

L

MM

EE EE

X5000

aa bb EE

EE

X5000

L

MM

EE EE

X5000

aa bb EE

EE

Fig. 17 a, b. M cells (M) between enterocytes (E) in the follicle‐associated  

epithelium  of  rat  ileum.  L  =  lymphocyte.  Arrows  indicate  internalised 

horseradish peroxidase molecules. 

 

In conclusion, we found that chronic stress modulated the barrier function 

of  FAE  allowing  uptake  of  normally  non‐invasive  luminal 

microorganisms. An enhanced bacterial uptake may lead to an increased 

antigen  load and presentation  in  the dome area of  the Peyer’s patches. 

Thereby  a  local  inflammatory  reaction  could  be  initiated,  eventually 

leading to intestinal inflammation. This may have implications for stress‐

related events in IBD. 

 

Paper II  

In this paper we wanted to establish a model for studies of human FAE 

and Peyer’s patches.  

Initially we developed a  technique  for  the  identification of FAE  in  ileal 

surgical  specimens  from  patients  with  colonic  cancer  by 

transilluminating  the  stripped  mucosa  from  below  in  a  dissection 

microscope. We were also able to identify FAE in biopsies, using similar 

techniques. Further, we could show that surgical specimens and biopsies 

62

Page 63: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

can be considered equal  regarding permeability, as Ussing experiments 

showed similar permeability and electrophysiology in both techniques.  

Passage of HRP was higher in FAE than in VE (Fig. 18). The same pattern 

was seen  in transmucosal passage of E. coli K‐12 and E. coli HB101 (Fig. 

19). The permeability to 51Cr‐ EDTA was equal in VE and FAE. 

 

 

 

HR

P flu

x (p

mol

/h/c

m2 )

FAEVE0

20

40

60

80

100P < 0.001

HR

P flu

x (p

mol

/h/c

m2 )

FAEVE0

20

40

60

80

100P < 0.001

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 18. Horseradish  peroxidase  (HRP)  passage  in  villus  epithelium  (VE)  and 

follicle‐associated epithelium (FAE) of human ileum.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 0

1

2

3

4

5

6

K-12

P < 0.01

HB101

P < 0.05VEFAE

Bac

teria

lpas

sage

(uni

ts)

0

1

2

3

4

5

6

K-12

P < 0.01

HB101

P < 0.05VEFAE

Bac

teria

lpas

sage

(uni

ts)

Fig. 19. E. coli K‐12 and HB101 passage  in human villus epithelium (VE) and 

follicle‐associated epithelium (FAE). Median (25‐75th interquartile range). 

63

Page 64: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

In vitro  co‐culture  experiments  and  electron microscopy  revealed  actin‐

dependent,  mainly  transcellular,  uptake  of  E.  coli  K‐12  into  FAE. 

Furthermore,  the  increased  HRP  passage  in  FAE  was  inhibited  by 

blocking macropinocytosis.  

 

In  conclusion, we  found  an  enhanced  antigen  and  bacterial uptake,  but 

similar paracellular permeability, suggesting functional variations mainly 

of transcellular transport  in the FAE. Our results show that human  ileal 

FAE  is  functionally distinct  from  regular VE, making  it more prone  to 

interaction with, and transport of, antigens and bacteria.  

 

Paper III 

This  paper  was  designed  to  characterise  the  FAE  barrier  function  in 

patients with Crohn’s disease. We used patients with  colonic  cancer or 

healthy  volunteers  as  non‐inflammatory  controls,  and  patients  with 

ulcerative colitis as inflammatory disease controls. 

Initial morphological  studies of paraffin‐embedded  tissues  showed  that 

the  FAE  of  Crohn’s  disease  was  prone  to  interact  with  bacteria. 

Fluorimetric measurements  showed  increased  transmucosal  passage  in 

Crohn’s disease of both non‐pathogenic E. coli strains. The passage of K‐

12 was almost doubled  in Crohn’s disease (4.9 [4.2‐5.3] units) compared 

to  both  ulcerative  colitis  (2.7  [2.1‐3.8])  and  controls  (2.8  [2.4‐3.4]),  P  < 

0.002.  The HB101  passage was  also  significantly  increased  in  Crohn’s 

disease  (6.7  [6.5‐11.8])  compared  to both ulcerative  colitis  (3.5  [2.9‐5.3]) 

and  controls  (4.6  [4.0‐5.3]), P < 0.002.  In VE,  there was no difference  in 

flux between the patient groups for any of the strains. 

Bacterial exposure induced changes in FAE conductance, suggesting that 

the E. coli affected barrier function of Crohn’s disease mucosa. Following 

bacterial uptake, there was an increased percentage of E. coli co‐localising 

with  dendritic  cells  in  the  mucosa  of  Crohn’s  disease  (45  [20‐67]  %) 

64

Page 65: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

compared  to  controls  (14  [0‐33] %),  P  <  0.0001,  and  augmented  tissue 

release of TNF‐α. 

 

In conclusion, patients with Crohn’s disease, but not those with ulcerative 

colitis, exhibited an increased transmucosal uptake of non‐pathogenic E. 

coli across  the FAE, compared  to non‐inflammatory controls. Moreover, 

we  found  a  higher  amount  of  dendritic  cells  in  Crohn’s  disease  and 

enhanced release of TNF‐α. Our findings may have  implications for  the 

loss of tolerance to the normal gut flora in Crohn’s disease patients. 

 

Paper IV 

Rats were submitted to acute stress to elucidate the mechanisms behind 

the stress‐induced  increase  in FAE permeability shown  in Paper I. Prior 

to stress, rats were intraperitoneally injected with blockers for substance 

P (anti‐NK‐1R), CRH (anti‐CRH‐R) or mast cells (doxantrazole). 

 

Results showed inhibition of stress effects in FAE when blocking the mast 

cells  and  receptors  for CRH prior  to  stress.  In  FAE,  the  stress‐induced 

increases in permeability to HRP (56.0 ± 14.4 pmol/h/cm2 vs. controls 6.6 ± 

1.9)  and  E.  coli  K‐12  (23.3  ±  2.8  units  vs.  controls  4.3  ±  0.7)  were 

diminished by  anti‐CRH‐R  and doxantrazole, however,  the  anti‐NK‐1R 

had no significant effect.  

In VE, the increased E. coli K‐12 passage after stress (7.1 ± 1.6 vs. controls 

2.1  ±  0.4)  was  diminished  by  doxantrazole  and  anti‐CRH‐R,  whereas 

there was no effect of anti‐NK‐1R. The increased HRP passage after stress 

(18.9 ± 6.9 vs. controls 6.6 ± 3.6) was only blocked by doxantrazole. Our 

results further showed that stress effects on permeability were mimicked 

by  exposing  both  VE  and  FAE  tissues  to  CRH  and  VIP  in  Ussing 

chambers. When  also pretreating with doxantrazole,  these  effects were 

inhibited. 

65

Page 66: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

The  physiological  results were  confirmed  by  the  findings  of CRH  and 

VIP, and  their  receptors, within  the Peyer’s patches, SED, and adjacent 

villi. Expressions of VIPR1 and CRH‐R1 were found on mast cells located 

in  the  adjacent  villi  and  surrounding  the  follicles,  and  more  seldom 

inside the follicles and close to the FAE (Fig. 20 a, b) 

 

 

 

2

2

1

1

FAEFAE

FollicleFollicle

FollicleFollicle

a b

2

2

1

1

FAEFAE

FollicleFollicle

FollicleFollicleFollicleFollicle

a b 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.  20. Mast  cells with  vasoactive  intestinal  peptide  receptor  1  (VIPR1)  and 

corticotropin‐releasing hormone‐receptor1 (CRH‐R1) expression, respectively, in 

rat Peyer’s patches. (a) VIPR1 expression on mast cells (arrows, 1‐2) at  follicle 

margins. Arrowheads  indicate mast  cells  negative  for VIPR1,  FAE  =  follicle‐

associated epithelium. (b) A mast cell with CRH‐R1 staining  inside  the  follicle 

(arrow). 

 

 

66

Page 67: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

VIPR2 and CRH‐R2 were expressed  to a  lower extent. Staining  for VIP 

and  CRH  peptide  revealed  immunoreactive  mast  cells  mostly  in  the 

adjacent villi and at follicle margins.  

 

In conclusion, we found that the stress‐induced increase in FAE uptake of 

antigen  and  bacteria  was  prevented  by  blocking  the  mast  cells  and 

receptors  for  CRH.  Furthermore,  VIP  mimicked  stress‐induced 

permeability changes, and the changes were abolished by stabilising the 

mast  cells. Our  results may  be  of  importance  for  the  pathogenesis  in 

stress‐related  intestinal  disorders,  and  give  clues  to  new  therapeutic 

approaches.  

 

 

67

Page 68: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

6. DISCUSSION  

Several  studies  have  shown  an  enhanced  uptake  across  the  FAE  and 

Peyer’s patches in animals 81;158. In fact, FAE is considered as an important 

entry site for antigens as well as bacteria. The earliest observable lesions 

in  the  development  of  recurrent  Crohn’s  disease  are  initiated  as 

microscopic erosions at the FAE 7;11. Crohn’s disease is further associated 

with an increased permeability and   immune response to bacteria 33;65;116, 

and the disease course can be altered by environmental stress 63. Thus, we 

hypothesised  that  the barrier dysfunction seen  in Crohn’s disease could 

be generated by alterations in the FAE. 

 

Initially, we wanted to elucidate if the FAE barrier was sensitive to stress. 

When  designing  Paper  I,  no  animal  or  human  studies  were  present 

investigating the effects of stress on the FAE barrier. However, we knew 

from  previous  studies  that  acute  and  chronic  stress  in  rats  could 

modulate  the  VE  barrier,  as  indicated  by  enhanced  permeability, 

increased mucin production, bacterial attachment, mast cell hyperplasia, 

mithochondrial swelling and initiation of inflammation 202‐206;208;210;211. With 

this  in  mind,  we  decided  to  submit  rats  to  acute  and  chronic 

physiological stress  to evaluate  the effects on FAE. Our results revealed 

that  the  FAE  barrier  was  sensitive  to  stress,  shown  by  changes  in 

electrophysiology and increased uptake of luminal antigens and bacteria. 

Hereby  we  could,  for  the  first  time,  demonstrate  an  enhanced 

permeability in FAE after stress, and also higher permeability increase in 

FAE compared to VE.  

In  a  follow‐up  study  we  wanted  to  confirm  the  increased  FAE 

permeability  in  humans.  Results  showed  a  considerably  more 

pronounced bacterial and antigen uptake also in human FAE, compared 

to VE. Since we could show that stress increased FAE permeability, and 

68

Page 69: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

stress  is  a  contributing  factor  to  IBD  and  Crohn’s  disease  63;64,  we 

speculated  that  there could be an altered FAE  function  in patients with 

Crohn’s disease. Our  results showed  that patients with Crohn’s disease 

displayed  an  enhanced  bacterial  passage  in  FAE  compared  to  non‐

inflammatory and inflammatory controls.  

 

In  the  present  studies,  we  found  an  enhanced  antigen  and  bacterial 

permeability  in  FAE  compared  to  VE  in  both  rats  and  humans.  In 

addition, we found that stress further increased the permeability in FAE. 

The HRP  passage was  increased  almost  four  times  in  FAE  after  stress 

compared to 1.8  times  in VE, and bacterial uptake  increased 30 times  in 

FAE after stress, as compared to only 1.6 times in VE. This suggests that 

FAE is more vulnerable to stress than VE, and it might be speculated that 

a major part of the bacterial translocation that occurs in stress may be due 

to invasion across the FAE. When comparing the permeability in Crohn’s 

patients  with  that  in  non‐inflammatory  controls,  a  higher  bacterial 

permeability  in FAE was seen. However,  the HRP passage was similar, 

suggesting different mechanisms of  the FAE barrier dysfunction during 

stress and inflammation. 

The  higher  passage  in  FAE  compared  to  VE  in  the  normal  situation 

probably  refers  to  the  different  surface  characteristics  81, making  FAE 

more  accessible  for  luminal  antigen  and  bacteria.  In  addition,  the 

presence  of  M  cells  within  the  FAE  contributes  to  the  increased 

permeability  80. However,  the  fact  that  the  FAE  permeability  increases 

after stress, and is enhanced in Crohn’s disease, indicates that something 

occurs  in the epithelium that further facilitates for  luminal antigens and 

bacteria to cross the barrier. Since a higher M cell number has been found 

during  inflammation  90;175,  the  increased permeability  in Crohn’s disease 

could, at  least partly, be due  to an  increased M cell number within  the 

FAE. One  could  further  speculate  that  the  numbers  are  also  increased 

69

Page 70: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

after  chronic  stress,  which  could  explain  the  enhanced  permeability. 

Thus, it would have been highly interesting to verify the M cells number 

in that FAE tissue investigated in our studies, but as already mentioned, 

there  is  no  reliable  rat  or  human M  cell marker, which  hampers  the 

possibility to identify the M cells present in our FAE tissue investigated. 

Contradictory to the hypothesis that the increased permeability is due to 

M  cells  in  the  FAE,  is  one  paper  236  showing  an M  cell  independent 

mechanism.  In  a  co‐culture model  of mice  dendritic  cells  and  human 

epithelial  cells,  it  was  shown  that  dendritic  cells  directly  can  sample 

luminal  antigen  by  unzipping  tight  junctions  and  extending  their 

dendrites  through  the  intact  epithelium. However,  this observation has 

not yet been reproduced in human tissue.  

 

The  importance of FAE  in permeability might be questioned due  to  its 

smaller surface area compared to VE. The VE contains numerous folded 

villi  that  increase  the  surface  area  considerably  compared  to  FAE. 

However,  the  smaller  surface area  is highly  compensated by  the  larger 

capacity of the FAE cells to sample luminal content, and the importance 

of  the  underlying  Peyer’s  patches  for  initiation  of  immune  responses. 

When  antigen  and  bacteria  enter  the  FAE  and  M  cells,  they  are 

transported across  the cells, and delivered  to antigen‐presenting cells  in 

the  Peyer’s  patches  to  induce  inflammatory  responses.  Lymphocyte‐

containing M cell pockets decrease the travelling distance from the apical 

to the basolateral side, which further improves the passage in FAE. In VE, 

the major part of entering content is degraded on their way through the 

cells via for example lysosomal events, and only a minor amount reaches 

all the way through intact.   

 

From our results it may be suggested that in Crohn’s disease, antigen and 

bacteria enter the FAE barrier at a higher rate due to a disturbed barrier 

70

Page 71: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

function. The  question  is whether  the disturbed  barrier  is  caused  by  a 

primary  epithelial  defect,  or  if  it  is  the  other  way  around  and  the 

increased permeability is a consequence of an early immune activation. 

In  the  first  theory,  it  could  be  speculated  that  patients  with  Crohn’s 

disease  have  a  genetically driven disrupted  barrier  function  leading  to 

increased  uptake  of  luminal  antigens  and  bacteria,  which  are 

phagocytosed  and  presented  to  immune  cells  that  starts  to  produce 

inflammatory  mediators.  After  secretion,  cytokines  and  chemokines 

attract  other  inflammatory  cells  that  start  to  produce  even  more 

inflammatory mediators. Finally this could lead to further destruction of 

the  epithelial  cells,  by  the  inflammatory mediators,  affecting  epithelial 

defence  and  control  of  permeability.  This  theory  is  strengthened  by 

studies  showing  increased permeability  in  healthy  relatives  of patients 

with Crohn’s disease 18;20;21.  

The  second  theory  says  that  immune  cell  activation  and  inflammation 

precede the barrier disruption. The importance of immune cell activation 

in  barrier  dysfunction  has  been  confirmed  by  several  studies.  For 

example TNF‐α and IFN‐γ have shown to increase both paracellular and 

transcellular permeability 170;237;238 and studies have shown that the barrier 

dysfunction in Crohn’s disease is TNF‐α‐dependent 170;239;240. Furthermore, 

it  has  been  demonstrated  that monocytes  from  patients with  Crohn’s 

disease  secrete  TNF‐α  upon  bacterial  stimulation  140,  and mast  cells  of 

Crohn’s  disease mucosa  are major  producers  of  TNF‐α  241;242. A  study 

speaking  in  favour of  inflammation coming  first  is  that 54 % of healthy 

relatives  to  Crohn’s  disease  patients  have  subclinical  inflammation, 

measured  as  levels  of  calprotectin  243.  Moreover,  in  a  rat  model  of 

intestinal  inflammation  it  was  shown  that  the  rats  developed 

inflammation without getting increased permeability 244.  

Both of  the  theories make sense.  It could be  that  in Crohn’s disease  the 

epithelial barrier is initially to some extent disrupted, for example due to 

71

Page 72: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

an  abnormal  response  to  bacteria.  This  leads  to  increased  passage, 

immune activation and subsequently elevated levels of for example TNF‐

α, IFN‐γ and IL‐4 142;170;237;238 that further destroy the barrier and increase 

the permeability.  

 

The  importance  of  the  luminal  microflora  in  Crohn’s  disease  is  well 

documented 41;42.   For example studies have shown increased number of 

adherent‐invasive E. coli in Crohn’s disease mucosa 43;44. The significance 

of bacteria  in  intestinal  inflammation  is  further strengthened by  the  fact 

that  rats  susceptible  for  intestinal  inflammation  did  not  develop  IBD 

when bread under germfree conditions 49.  

The novel  findings  in Paper  III, an  increased uptake of non‐pathogenic 

bacteria  in  FAE  despite  an  equal  permeability  to  51Cr‐EDTA  and HRP, 

point  to  the  importance  of  FAE  in  Crohn’s  disease  and  highlight  the 

importance of FAE‐bacterial  interactions  leading  to  inflammation. Since 

the FAE tissues of patients with ulcerative colitis showed no  increase  in 

bacterial passage, the enhanced bacterial transport may be specific to the 

FAE of Crohn’s disease. What are the mechanisms behind this increase? 

Possible explanations could be  the  involvement of receptors, referred  to 

as  pattern‐recognition  receptors  (PRR),  that  recognise  the  so  called 

pathogen‐associated  molecular  patterns  (PAMPS),  such  as 

lipopolysaccharide  (LPS) and peptidoglycans,  245 The  two major groups 

of PRRs are the NOD‐containing proteins and toll‐like receptors (TLRs). 

The best characterised NOD proteins relevant to the intestinal physiology 

are NOD1  and NOD2, where NOD2  recognises  structures  in  a wider 

range than NOD1, and is more restricted to the small intestine. Although 

several  potential  signalling  pathways  involved  in  inflammation  and 

innate immunity linked to NOD2 activation have been demonstrated, the 

physiologic functions are less well understood. Under normal conditions 

the  NOD2  expression  is  low,  however,  during  inflammation  the 

72

Page 73: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

expression increases 246, which could suggest a role for altered microbial 

sensing in the increased bacterial uptake in Crohn’s disease. Mutations in 

the  NOD2  gene  lead  to  inhibited  activation  of  the  NOD2  protein, 

however,  since  none  of  the  Crohn’s  disease  patients  included  in  our 

study carried the mutation, one can presume that the NOD2 protein was 

unaffected.  

TLR‐4 is the best studied TLR and is essential for the recognition of LPS, 

and  further  limiting  LPS  responsiveness. A  TLR‐4  polymorphism  and 

increased  apical  expression  of  TLR‐4  has  been  found  in  both  Crohn’s 

disease  and  ulcerative  colitis  247;248.  The  overexpression  of  TLR‐4  could 

result  in  LPS  hyper‐responsiveness  leading  to  consecutive 

proinflammatory  cytokine  secretion  which  in  turn  stimulates  TLR‐4 

expression  and  further  inappropriate  signalling  in  the  presence  of 

luminal LPS. It is known that TLR‐4, is upregulated in FAE and M cells of 

mice  249,  and may  be  involved  in  regulation  of  uptake  of  bacteria  and 

microparticles 250. Therefore, the role of TLR‐4 in the FAE dysfunction in 

Crohn’s disease should be elucidated in further studies. 

 

Another way  in which TLRs  are  involved  in  regulation of  tolerance  to 

commensal  bacteria  is  through  their  effect  on  dendritic  cells.  After 

sampling of luminal content, dendritic cells migrate across the epithelium 

and by  stimuli  from bacteria via TLR  signalling, maturation  is  induced 236;251.  Dendritic  cells  are  located  in  the  SED  for  phagocytosis  and 

presenting of  antigen  94;252.  It has been  shown  that  they  can  squeeze  in 

between epithelial cells  through  the  tight  junctions  to sense and sample 

luminal  microbes  236.  Our  findings  in  Paper  III  of  increased  bacterial 

uptake  into  dendritic  cells  in  Crohn’s  disease  mucosa  suggest  that 

dendritic  cells  may  play  an  active  role  in  the  immune  cell‐bacterial 

interaction leading to inflammation in Crohn’s disease. 

 

73

Page 74: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Our results, demonstrating a disrupted FAE barrier function after stress 

in  rats gave  rise  to Paper  IV where we wanted  to  elucidate  the  role of 

mast cells and neuropeptides in the increased uptake. The significance of 

mast cells  in stress‐induced mucosal dysfunction of VE has been clearly 

demonstrated  by  several  groups  202;204;211;212,  and we  could  also  confirm 

this in Paper I, where we observed a 3‐fold increase in mast cell number 

in  stressed  rats  compared  to  controls.  Numerous  studies  have 

highlighted  the  role  of CRH  in  stress  207;215;216,  and  some  of  them  have 

demonstrated  inhibited  effects  of  CRH  when  blocking  the mast  cells, 

however,  the  importance of mast  cells and CRH  in  stress‐induced FAE 

permeability has not been reported. Our results showed  inhibited stress 

effects when blocking the receptors for CRH, and mimicked stress‐effects 

on permeability when exposing FAE to CRH peptide in Ussing chambers. 

In addition, when stabilising the mast cells with doxantrazole, the effects 

of  both  stress  and  CRH were  inhibited, which  points  to  that  CRH  is 

released during stress and  increases permeability via activation of mast 

cells.  

In  addition, we  could,  in Paper  IV,  for  the  first  time,  identify VIP  as a 

regulator  of  mucosal  permeability.  FAE  exposure  to  VIP  in  Ussing 

chambers  resulted  in  increased  paracellular  permeability  and 

transcellular passage to antigen and bacteria. Furthermore, we found VIP 

peptide  and  VIP  receptors  both  in  and  close  to  mast  cells  at  follicle 

margins and in adjacent villi. The involvement of VIP in permeability has 

previously only been described briefly.  In a co‐culture model of human 

submucosa  containing  the  submucosal  neuronal  network  and  human 

polarised  colonic  monolayers,  the  paracellular  permeability  was 

increased by electrical stimulation of submucosal neurons 218. The effects 

of the neuron activation were blocked by a VIP receptor antagonist, and 

reproduced  by  VIP  peptide.  This,  together with  our  results  regarding 

74

Page 75: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

VIP‐induced  increased  permeability,  suggest  an  important modulatory 

role for VIP in the regulation barrier function.  

 

In  addition  to  the  importance  of mast  cells  and neurons during  stress, 

their roles in IBD have also been highlighted. Degranulation of mast cells, 

and  increased numbers, have been  found  in mucosa  from patients with 

ulcerative  colitis  253  as well  as  Crohn’s  disease  254. Moreover,  elevated 

levels of histamine have been measured in gut lumen of Crohn’s disease 

patients 255. 

There  are  only  a  few  studies  present  regarding  the  consequences  of 

neuronal  changes  on  mucosal  function  in  IBD.  However,  changes  in 

neuropeptide innervation 256, and altered VIP 257;258 and substance P 259;260 

expressions,  have  been  found  in mucosa  from  patients with  ulcerative 

colitis and Crohn’s disease. There are no reports on immunoreactivity to 

CRH  in  Crohn’s  disease,  however,  in  mucosal  inflammatory  cells  of 

ulcerative colitis, increased CRH expressions have been observed 261. 

Even  if  our  results  demonstrate  a  role  of VIP  in  FAE  barrier  function 

during stress,  it can not be directly applied  to  the permeability changes 

seen in FAE of Crohn’s disease. However, several studies have shown a 

link  between  stress  and  IBD  191;194;199;200,  and  the  fact  that  a  disrupted 

barrier  function  can be  induced  in healthy  rats, by  submitting  them  to 

stress,  suggests  that  stress  may  be  implicated  in  the  initiation, 

perpetuation,  or  exacerbation  of  the  inflammation  seen  in  IBD. 

Consequently,  it  could  be  speculated  that  VIP  is  important  also  in 

regulating  the permeability  in Crohn’s disease, not  at  least  considering 

the increased VIP expression found in Crohn’s disease mucosa. However, 

further  studies  are  needed  to  elucidate  the  role  of VIP  in  FAE  barrier 

function of Crohn’s disease.  

 

75

Page 76: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

In  conclusion,  this  thesis presents  novel  insights  into  regulation  of  the 

FAE barrier, as well as  into  the pathophysiology of Crohn’s disease by 

demonstrating  a  previously  unrecognised  defect  of  the  FAE  barrier 

function  in  ileal  Crohn’s  disease.  Further  studies  in  a  rat  IBD model 

would be highly valuable to better understand the mechanisms involved, 

and  the  role  of  FAE  in  the  interplay  between  stress  and  intestinal 

inflammation.  

76

Page 77: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

7. CONCLUSIONS  

• The  FAE  barrier  can  be modulated  by  stress  as  illustrated  by 

enhanced  antigen  and  bacterial  passage  and  ultrastructural 

changes after acute and chronic stress in rats. 

 

• The more pronounced  increase of  transmucosal passage  in FAE 

compared  to VE  after  stress  suggests  that  FAE  is more  stress‐

reactive and prone to interact with antigen and bacteria  

 

• Human FAE in biopsies and surgical specimens can be identified 

by  transilluminating  the  mucosa  from  below  in  dissection 

microscope,  and  the  techniques  can  be  considered  equal 

regarding permeability measurements in Ussing chambers. 

 

• Human FAE exhibits a substantially higher antigen and bacterial 

passage compared to VE. In vitro experiments revealed an actin‐ 

dependent  passage  of  E.  coli  and  HRP  uptake  via 

macropinocytosis. 

 

• Patients with Crohn’s disease demonstrate a higher transmucosal 

uptake of E. coli K‐12 and HB101 compared to non‐IBD controls 

and  patients  with  ulcerative  colitis,  suggesting  that  the  FAE 

barrier  is  altered  in  Crohn’s  disease  by  disease‐specific 

mechanisms. 

 

• Following bacterial uptake, patients with Crohn’s disease reveal 

a  higher  percentage  of  E.  coli  internalised  by  dendritic  cells 

compared to non‐IBD controls.  

 

77

Page 78: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

• The  stress‐induced  increase  in FAE permeability  seen  in  rats  is 

regulated  by  CRH  and  mast  cells.  Further  stress  effects  on 

permeability can be mimicked in vitro by VIP, and the effects are 

abolished by blocking the mast cells. 

 

• In rats, mast cells are present mainly in the adjacent villi, but also 

in follicles and SED. The neuropeptides CRH and VIP and their 

receptors are expressed in mast cells within these regions. 

 

78

Page 79: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

8. TACK  Det finns många personer som på ett eller annat sätt hjälpt och stöttat mig i mitt avhandlingsarbete. Av dem vill jag framförallt tacka;    Johan D Söderholm, min huvudhandledare, som gav mig chansen att göra detta. Ditt  positiva  tänkande  och  uppmuntran  har  gjort  att  det  hela  tiden  har  känts roligt att forska!   Ann‐Charlott  ʺLottaʺ  Ericson,  min  biträdande  handledare,  som  enträget  har suttit med mig vid de olika mikroskopen trots att det ibland känts hopplöst. Men Murphy’s lag till trots så löste vi alla tekniska problem och hade riktigt roligt på kuppen.   Alla medförfattare,  speciellt  tack  till  Elisabet Gullberg  och  Per Artursson  för trevligt och givande samarbete.   Ylva Braaf, för ovärderlig hjälp  i Ussinglabbet,  ibland kan man undra vem som blev mest stressade, vi eller råttorna? Eva Sjödahl för mycket värdefull hjälp med histologi. Conny Wallon  för att du hjälpte mig så mycket  i början och  för hjälp med insamling av patientmaterial.  Ida Schoultz, min kollega och med tiden mycket goda vän, för ditt stora stöd och uppmuntran. Utan dig på jobbet hade allt varit mycket tråkigare! Tack också för att  du  släpat  ut mig  till  fikarummet  ibland  när  jag  inte  kunnat  slita mig  från datorn, de avbrotten har nog varit mer än välbehövliga...   Sa’ad  Y  Salim,  my  colleague  and  dear  friend,  for  always  helping  me  out whenever  I need  it, especially during my maternity  leave. Thanks also  for your encouragement and for always being such a good friend.  Femke Lutgendorff och  Johan Junker, mina rumskompisar under senare delen av avhandlingsarbetet, och mina rumskompisar under den tidigare delen, Henrik Blomqvist  och  Hanna  Olausson,  för  att  ni  bidragit  till  trevliga  stunder  på kontoret och diskussioner både vad gäller forskning och fritid.   Lena Trulsson, min kollega och goda vän, för intressanta diskussioner och goda råd både vad gäller forskning och annat i livet. Tack även till Staffan Smeds för att du inspirerade mig till att själv börja forska och ge mig in i den här världen.   

79

Page 80: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

Alla andra på KEF som hjälpt mig,  framförallt Pia Karlsson som sett  till att  jag kan  köra  mina  försök  dag  efter  dag  utan  att  behöva  lägga  tid  på  disk  och beställningar,  samt  Håkan  Wiktander,  Iréne  Cavalli‐Björkman  och  Kerstin Hagersten för all god service!  All  personal  på  Djuravdelningen,  särskilt  tack  till  Dan  Linghammar  och  Jan Szymanowski för praktisk hjälp och goda råd.  All personal på Kirurgen som på olika sätt har hjälpt mig i mitt forskningsarbete. Framförallt alla kirurger, ingen nämnd ingen glömd, för hjälp med insamling av operationspreparat,  och  sköterskor  för  assistans  vid  biopsiprovtaging,  och  sist men  inte minst Britt‐Marie  Johansson  och Ulla Svensson Bater  för hjälp med många  praktiska  saker  genom  åren.  Tack  även  till  alla  patienter  och  friska frivilliga för att ni har ställt upp med material till min forskning!   Personal  på  Patologen  som  har  tagit  sig  tid  att  hjälpa  till  vid  utskärning  av operationsmaterial.   Rakel Martinsson, Markus Jansson, Robert Berglund, och Tina Betmark, mina studenter, som under examensarbeten har hjälpt till med delar av det laborativa.   Alla mina vänner för att ni har stått ut med mig under våren. Jag lovar att ta igen alla inställda luncher och träffar när detta är över  :o)  Alpha, min  själsfrände,  för allt ditt  tålamod med mig  senaste  tiden då  jag bara jobbat, jobbat och jobbat. Utan all din hjälp och ditt stöd hade jag aldrig orkat. Det här är din avhandling lika mycket som min. Tack även till dig Mathilda, min lilla solstråle, för att du finns, och ger mig perspektiv på livet.  Min  övriga  familj,  framförallt mamma,  pappa  och  svärmor  för  all  hjälp med Mathilda när inte tiden räckt till. Det är inte helt lätt att skriva en avhandling med en liten i knäet, även om det faktiskt tidvis gått det också….          

80

Page 81: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

9. SVENSK SAMMANFATTNING  Crohns  sjukdom  är  en  kronisk  inflammatorisk  tarmsjukdom  av  okänd orsak. Det  tidigaste  tecknet på Crohns  sjukdom  är mikroskopiska  sår  i det  s.k.  follikelassocierade  epitelet  (FAE)  som  täcker  ansamlingar  av immunceller  i  tarmen.  FAE  är  specialiserat  för  att  fånga  innehåll  från tarmen  och  transportera  det  till  underliggande  immunvävnad.  Denna funktion är viktig för att inducera skyddande immunsvar, men den utgör också en ingångsväg för sjukdomsalstrande bakterier. Crohns sjukdom är associerat  med  ett  kraftigt  ökat  immunsvar  mot  bakterier,  och sjukdomsförloppet kan ändras av stress.  Det övergripande syftet med avhandlingen var att studera effekterna av stress  på  FAE  samt  att  undersöka  rollen  av  FAE  vid  utvecklingen  av tarminflammation, särskilt vid Crohns sjukdom.  Inledningsvis  studerades  effekterna  av  psykologisk  stress  på  FAE. Stressade  råttor  uppvisade  ökad  genomsläpplighet  av  bakterier  efter stress,  och  passagen  var  högre  i  FAE  än  i  vanligt  epitel.  Efterföljande experiment  visade  att  stressförändringarna  i  slemhinnan  regleras  via kortikotropinfrisättande hormon och mastceller. Vidare visade det sig att vasoaktiv  intestinal  peptid  kunde  efterlikna  stressens  effekter  på genomsläppligheten, och att detta kunde  förhindras genom att blockera mastcellerna.  Studier av  tunntarmsslemhinna  från patienter med  icke‐inflammatorisk tarmsjukdom och friska kontroller visade en högre passage av bakterier i FAE  än  i  vanligt  epitel.  Hos  patienter  med  Crohns  sjukdom  var bakteriepassagen genom FAE betydligt ökad jämfört med kontroller.   Resultaten  från  detta  avhandlingsarbete  visar  att  stress  kan  förändra upptaget  av  bakterier  från  tarmen  via  FAE,  med  mekanismer  som innefattar kortikotropinfrisättande hormon och mastceller. Detta har gett nya  kunskaper  kring  regleringen  av  slemhinnebarriären.  Vidare presenterar  denna  avhandling  nya  insikter  i  sjukdomsuppkomsten  vid Crohns  sjukdom  genom  att  påvisa  en  tidigare  okänd  defekt  i barriärfunktionen i FAE.  

81

Page 82: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

10. REFERENCES     [1]   J. B. Kirsner, Crohnʹs disease: yesterday,  today,  and  tomorrow, 

Gastroenterology., 112, 1028‐1030 (1997).   [2]   Dalziel TK., Chronic  interstitial enteritis., Br.Med.J., 2, 1068‐1070 

(1913).   [3]   Crohn BB, Ginzburg L, and Oppenheimer GD, Regional enteritis: 

a pathologic and clinical entity., JAMA, 99, 1323‐1329 (1932).   [4]   M.  G.  Russel  and  R.  W.  Stockbrugger,  Epidemiology  of 

inflammatory bowel disease: an update, Scand  J Gastroenterol., 31, 417‐427 (1996). 

  [5]   E. Lindberg and G. Jornerot, The incidence of Crohnʹs disease is not  decreasing  in  Sweden,  Scand  J  Gastroenterol.,  26,  495‐500 (1991). 

  [6]   A. Lapidus, Crohnʹs disease  in Stockholm County during 1990‐2001: an epidemiological update, World  J Gastroenterol., 12, 75‐81 (2006). 

  [7]   B. C. Morson,  The  early  histological  lesion  of Crohnʹs  disease, Proc.R.Soc.Med., 65, 71‐72 (1972). 

  [8]   P.  Rutgeerts,  K.  Geboes,  G.  Vantrappen,  R.  Kerremans,  J.  L. Coenegrachts,  and  G.  Coremans,  Natural  history  of  recurrent Crohnʹs  disease  at  the  ileocolonic  anastomosis  after  curative surgery, Gut., 25, 665‐672 (1984). 

  [9]   R. R. Rickert  and H. W. Carter, The  ʺearlyʺ ulcerative  lesion of Crohnʹs  disease:  correlative  light‐  and  scanning  electron‐microscopic studies, J Clin.Gastroenterol., 2, 11‐19 (1980). 

  [10]   G. Olaison, K. Smedh, and R. Sjodahl, Natural course of Crohnʹs disease  after  ileocolic  resection:  endoscopically  visualised  ileal ulcers preceding symptoms, Gut., 33, 331‐335 (1992). 

  [11]   Y.  Fujimura, R. Kamoi,  and M.  Iida,  Pathogenesis  of  aphthoid ulcers  in  Crohnʹs  disease:  correlative  findings  by  magnifying colonoscopy,  electron microscopy,  and  immunohistochemistry, Gut, 38, 724‐732 (1996). 

  [12]   H. J. Van Kruiningen, A. B. West, B. J. Freda, and K. A. Holmes, Distribution  of  Peyerʹs  patches  in  the  distal  ileum, Inflamm.Bowel.Dis., 8, 180‐185 (2002). 

  [13]   T. Machella and O. Hollan, The effect of cortisone on the clinical course  of  chronic  regional  enteritis  and  chronic  idiopathic ulcerative colitis, Am.J Med.Sci., 221, 501‐507 (1951). 

82

Page 83: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [14]   D. K. Podolsky, Inflammatory bowel disease, N.Engl.J.Med., 347, 417‐429 (2002). 

  [15]   S.  Vermeire,  G.  van  Assche,  and  P.  Rutgeerts,  Review  article: Altering the natural history of Crohnʹs disease‐‐evidence for and against  current  therapies,  Aliment.Pharmacol.Ther.,  25,  3‐12 (2007). 

  [16]   F. Shanahan, Crohnʹs disease, Lancet, 359, 62‐69 (2002).   [17]   D. B. Sachar, Crohnʹs disease: a  family affair, Gastroenterology., 

111, 813‐815 (1996).   [18]   D.  Hollander,  Permeability  in  Crohnʹs  disease:  altered  barrier 

functions  in healthy relatives?, Gastroenterology, 104, 1848‐1851 (1993). 

  [19]   G.  R.  May,  L.  R.  Sutherland,  and  J.  B.  Meddings,  Is  small intestinal  permeability  really  increased  in  relatives  of  patients with Crohnʹs disease?, Gastroenterology, 104, 1627‐1632 (1993). 

  [20]   M.  Peeters,  B.  Geypens,  D.  Claus,  H.  Nevens,  Y.  Ghoos,  G. Verbeke,  F.  Baert,  S.  Vermeire,  R.  Vlietinck,  and  P.  Rutgeerts, Clustering of  increased  small  intestinal permeability  in  families with Crohnʹs disease, Gastroenterology, 113, 802‐807 (1997). 

  [21]   J.  D.  Soderholm,  G.  Olaison,  E.  Lindberg,  U.  Hannestad,  A. Vindels, C. Tysk, G. Jarnerot, and R. Sjodahl, Different intestinal permeability patterns  in  relatives  and  spouses  of  patients with Crohnʹs disease: an inherited defect in mucosal defence?, Gut, 44, 96‐100 (1999). 

  [22]   C.  Tysk,  E.  Lindberg,  G.  Jarnerot,  and  B.  Floderus‐Myrhed, Ulcerative  colitis  and  Crohnʹs  disease  in  an  unselected population  of  monozygotic  and  dizygotic  twins.  A  study  of heritability and the influence of smoking, Gut., 29, 990‐996 (1988). 

  [23]   J. P. Hugot, M. Chamaillard, H. Zouali, S. Lesage, J. P. Cezard, J. Belaiche,  S.  Almer,  C.  Tysk,  C.  A.  OʹMorain,  M.  Gassull,  V. Binder, Y. Finkel, A. Cortot, R. Modigliani, P. Laurent‐Puig, C. Gower‐Rousseau,  J. Macry,  J. F. Colombel, M. Sahbatou, and G. Thomas, Association of NOD2  leucine‐rich  repeat variants with susceptibility to Crohnʹs disease, Nature, 411, 599‐603 (2001). 

  [24]   Y. Ogura, D. K. Bonen, N. Inohara, D. L. Nicolae, F. F. Chen, R. Ramos, H. Britton, T. Moran, R. Karaliuskas, R. H. Duerr,  J. P. Achkar, S. R. Brant, T. M. Bayless, B. S. Kirschner, S. B. Hanauer, G.  Nunez,  and  J.  H.  Cho,  A  frameshift  mutation  in  NOD2 associated  with  susceptibility  to  Crohnʹs  disease,  Nature,  411, 603‐606 (2001). 

83

Page 84: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [25]   C. G. Mathew and C. M. Lewis, Genetics of inflammatory bowel disease: progress and prospects, Hum.Mol.Genet., 13, R161‐R168 (2004). 

  [26]   S. Vermeire, Review article: genetic susceptibility and application of genetic testing in clinical management of inflammatory bowel disease, Aliment.Pharmacol.Ther., 24 Suppl 3, 2‐10 (2006). 

  [27]   S.  Buhner,  C.  Buning,  J. Genschel,  K.  Kling, D. Herrmann, A. Dignass,  I. Kuechler, S. Krueger, H. H. Schmidt,  and H. Lochs, Genetic  basis  for  increased  intestinal  permeability  in  families with Crohnʹs disease: role of CARD15 3020insC mutation?, Gut., 55, 342‐347 (2006). 

  [28]   T. Ahmad, C. P. Tamboli, D. Jewell, and J. F. Colombel, Clinical relevance of advances  in genetics and pharmacogenetics of IBD, Gastroenterology., 126, 1533‐1549 (2004). 

  [29]   S.  Schreiber,  P.  Rosenstiel,  M.  Albrecht,  J.  Hampe,  and  M. Krawczak,  Genetics  of  Crohn  disease,  an  archetypal inflammatory barrier disease, Nat.Rev.Genet., 6, 376‐388 (2005). 

  [30]   L.  Henckaerts  and  S.  Vermeire,  NOD2/CARD15  disease associations  other  than  Crohnʹs  disease,  Inflamm.Bowel.Dis., Epub ahead of print (2006). 

  [31]   R.  S.  Blumberg,  L.  J.  Saubermann,  and  W.  Strober,  Animal models  of mucosal  inflammation  and  their  relation  to  human inflammatory  bowel  disease,  Curr.Opin.Immunol.,  11,  648‐656 (1999). 

  [32]   S.  Wirtz  and  M.  F.  Neurath,  Animal  models  of  intestinal inflammation: new insights into the molecular pathogenesis and immunotherapy of  inflammatory bowel disease,  Int.J Colorectal Dis., 15, 144‐160 (2000). 

  [33]   R. Duchmann, I. Kaiser, E. Hermann, W. Mayet, K. Ewe, and K. H. Meyer  zum Buschenfelde, Tolerance  exists  towards  resident intestinal  flora  but  is  broken  in  active  inflammatory  bowel disease (IBD), Clin.Exp.Immunol., 102, 448‐455 (1995). 

  [34]   A. Macpherson, U. Y. Khoo, I. Forgacs, J. Philpott‐Howard, and I. Bjarnason, Mucosal antibodies in inflammatory bowel disease are directed against intestinal bacteria, Gut, 38, 365‐375 (1996). 

  [35]   P. Marteau, J. F. Colombel, J. Nemeth, J. P. Vaerman, J. C. Dive, and  J. C. Rambaud,  Immunological study of histologically non‐involved  jejunum during Crohnʹs disease: evidence  for  reduced in vivo secretion of secretory IgA, Clin.Exp.Immunol., 80, 196‐201 (1990). 

84

Page 85: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [36]   Eliakim R and D. Rachmilewitz, Inflammatory bowel disease: the astma of the intestine?, Inflamm.Bowel.Dis., 2, 122‐132 (1996). 

  [37]   C.  Fiocchi,  Inflammatory  bowel  disease:  etiology  and pathogenesis, Gastroenterology, 115, 182‐205 (1998). 

  [38]   D.  K.  Podolsky,  The  current  future  understanding  of inflammatory  bowel  disease,  Best.Pract.Res.Clin.Gastroenterol., 16, 933‐943 (2002). 

  [39]   S. J. Van Deventer, Immunomodulation of Crohnʹs disease using TNF‐alphaneutralizing  monoclonal  antibodies,  Clin.Nutr.,  16, 271‐275 (1997). 

  [40]   P. Desreumaux, E. Brandt, L. Gambiez, D. Emilie, K. Geboes, O. Klein,  N.  Ectors,  A.  Cortot,  M.  Capron,  and  J.  F.  Colombel, Distinct  cytokine  patterns  in  early  and  chronic  ileal  lesions  of Crohnʹs disease, Gastroenterology., 113, 118‐126 (1997). 

  [41]   R.  B.  Sartor,  The  influence  of  normal  microbial  flora  on  the development  of  chronic mucosal  inflammation,  Res.Immunol., 148, 567‐576 (1997). 

  [42]   A.  Swidsinski,  A.  Ladhoff,  A.  Pernthaler,  S.  Swidsinski,  V. Loening‐Baucke, M. Ortner, J. Weber, U. Hoffmann, S. Schreiber, M. Dietel,  and H. Lochs, Mucosal  flora  in  inflammatory  bowel disease, Gastroenterology, 122, 44‐54 (2002). 

  [43]   A.  Darfeuille‐Michaud,  J.  Boudeau,  P.  Bulois,  C.  Neut,  A.  L. Glasser, N. Barnich, M. A. Bringer, A. Swidsinski, L. Beaugerie, and  J.  F.  Colombel,  High  prevalence  of  adherent‐invasive Escherichia coli associated with  ileal mucosa  in Crohnʹs disease, Gastroenterology, 127, 412‐421 (2004). 

  [44]   H. M. Martin, B. J. Campbell, C. A. Hart, C. Mpofu, M. Nayar, R. Singh, H. Englyst, H. F. Williams, and  J. M. Rhodes, Enhanced Escherichia  coli adherence and  invasion  in Crohnʹs disease and colon cancer, Gastroenterology, 127, 80‐93 (2004). 

  [45]   B. Kleessen, A. J. Kroesen, H. J. Buhr, and M. Blaut, Mucosal and invading  bacteria  in  patients with  inflammatory  bowel  disease compared  with  controls,  Scand  J  Gastroenterol.,  37,  1034‐1041 (2002). 

  [46]   J. D. Sanderson, M. T. Moss, M. L. Tizard, and J. Hermon‐Taylor, Mycobacterium paratuberculosis DNA in Crohnʹs disease tissue, Gut., 33, 890‐896 (1992). 

  [47]   R.  Homewood,  C.  P.  Gibbons,  D.  Richards,  A.  Lewis,  P.  D. Duane,  and  A.  P.  Griffiths,  Ileitis  due  to  Yersinia 

85

Page 86: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

pseudotuberculosis  in  Crohnʹs  disease,  J.Infect.,  47,  328‐332 (2003). 

  [48]   L.  Eckmann,  Animal  models  of  inflammatory  bowel  disease: lessons  from  enteric  infections,  Ann.N.Y.Acad.Sci.,  1072,  28‐38 (2006). 

  [49]   A. K. Bhan, E. Mizoguchi, R. N. Smith, and A. Mizoguchi, Colitis in  transgenic  and  knockout  animals  as  models  of  human inflammatory bowel disease, Immunol.Rev., 169, 195‐207 (1999). 

  [50]   P. Marteau and F. Shanahan, Basic aspects and pharmacology of probiotics:  an  overview  of  pharmacokinetics,  mechanisms  of action  and  side‐effects,  Best.Pract.Res.Clin.Gastroenterol.,  17, 725‐740 (2003). 

  [51]   H. D.  Janowitz, E. C. Croen,  and D. B.  Sachar, The  role  of  the fecal stream in Crohnʹs disease: an historical and analytic review, Inflamm.Bowel.Dis., 4, 29‐39 (1998). 

  [52]   F.  Fernandez‐Banares,  E.  Cabre, M.  Esteve‐Comas,  and M.  A. Gassull, How  effective  is  enteral  nutrition  in  inducing  clinical remission  in  active  Crohnʹs  disease?  A  meta‐analysis  of  the randomized clinical trials, JPEN J Parenter.Enteral Nutr., 19, 356‐364 (1995). 

  [53]   A. M. Griffiths, A. Ohlsson, P. M. Sherman, and L. R. Sutherland, Meta‐analysis  of  enteral  nutrition  as  a  primary  treatment  of active Crohnʹs disease, Gastroenterology., 108, 1056‐1067 (1995). 

  [54]   R. W.  Leong,  J.  Y.  Lau,  and  J.  J.  Sung,  The  epidemiology  and phenotype  of  Crohnʹs  disease  in  the  Chinese  population, Inflamm.Bowel.Dis., 10, 646‐651 (2004). 

  [55]   B.  M.  Calkins,  A  meta‐analysis  of  the  role  of  smoking  in inflammatory bowel disease, Dig.Dis.Sci., 34, 1841‐1854 (1989). 

  [56]   H.  S.  Odes,  A.  Fich,  S.  Reif,  A.  Halak,  A.  Lavy,  D.  Keter,  R. Eliakim, J. Paz, E. Broide, Y. Niv, Y. Ron, Y. Villa, N. Arber, and T. Gilat, Effects of current cigarette smoking on clinical course of Crohnʹs disease and ulcerative colitis, Dig.Dis.Sci., 46, 1717‐1721 (2001). 

  [57]   B. Moum, A. Ekbom, M. H. Vatn, E. Aadland, J. Sauar, I. Lygren, T. Schulz, N. Stray, and O. Fausa, Clinical course during the 1st year  after  diagnosis  in  ulcerative  colitis  and  Crohnʹs  disease. Results  of  a  large,  prospective  population‐based  study  in southeastern Norway, 1990‐93, Scand  J Gastroenterol., 32, 1005‐1012 (1997). 

86

Page 87: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [58]   X. F. Fraga, M. Vergara, C. Medina, F. Casellas, B. Bermejo, and J. R.  Malagelada,  Effects  of  smoking  on  the  presentation  and clinical  course  of  inflammatory  bowel  disease,  Eur.J Gastroenterol Hepatol., 9, 683‐687 (1997). 

  [59]   C.  Benoni  and  A.  Nilsson,  Smoking  habits  in  patients  with inflammatory  bowel  disease.  A  case‐control  study,  Scand  J Gastroenterol., 22, 1130‐1136 (1987). 

  [60]   E.  Lindberg, C.  Tysk, K. Andersson,  and G.  Jarnerot,  Smoking and  inflammatory bowel disease. A case control study, Gut., 29, 352‐357 (1988). 

  [61]   M. G. Russel, A. Volovics, E.  J. Schoon, E. H. van Wijlick, R. F. Logan,  S.  Shivananda,  and  R. W.  Stockbrugger,  Inflammatory bowel disease: is there any relation between smoking status and disease presentation? European Collaborative IBD Study Group, Inflamm.Bowel.Dis., 4, 182‐186 (1998). 

  [62]   A. Timmer, L. R. Sutherland, and F. Martin, Oral contraceptive use and smoking are  risk  factors  for  relapse  in Crohnʹs disease. The  Canadian  Mesalamine  for  Remission  of  Crohnʹs  Disease Study Group, Gastroenterology., 114, 1143‐1150 (1998). 

  [63]   Y. Ringel and D. A. Drossman, Psychosocial aspects of Crohnʹs disease, Surg.Clin.North Am., 81, 231‐52 (2001). 

  [64]   J. B. Meddings and M. G. Swain, Environmental  stress‐induced gastrointestinal  permeability  is  mediated  by  endogenous glucocorticoids  in  the  rat,  Gastroenterology,  119,  1019‐1028 (2000). 

  [65]   J. B. Meddings, Review article: Intestinal permeability in Crohnʹs disease, Aliment.Pharmacol.Ther., 11 Suppl 3, 47‐53 (1997). 

  [66]   D. Hollander, The intestinal permeability barrier. A hypothesis as to  its  regulation  and  involvement  in  Crohnʹs  disease, Scand.J.Gastroenterol., 27, 721‐726 (1992). 

  [67]   J. D.  Soderholm, K. H.  Peterson, G. Olaison,  L.  E.  Franzen,  B. Westrom,  K.  E.  Magnusson,  and  R.  Sjodahl,  Epithelial permeability  to  proteins  in  the  noninflamed  ileum  of  Crohnʹs disease?, Gastroenterology, 117, 65‐72 (1999). 

  [68]   D. Hollander, C. M. Vadheim,  E.  Brettholz, G. M.  Petersen,  T. Delahunty,  and  J.  I. Rotter,  Increased  intestinal permeability  in patients  with  Crohnʹs  disease  and  their  relatives.  A  possible etiologic factor, Ann.Intern.Med., 105, 883‐885 (1986). 

87

Page 88: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [69]   R. B.  Sartor, Pathogenesis  and  immune mechanisms  of  chronic inflammatory  bowel  diseases,  Am.J.Gastroenterol.,  92,  5S‐11S (1997). 

  [70]   J. P. Hugot, C. Alberti, D. Berrebi, E. Bingen,  and  J. P. Cezard, Crohnʹs disease: the cold chain hypothesis, Lancet, 362, 2012‐2015 (2003). 

  [71]   I.  R.  Sanderson  and W.  A.  Walker,  Uptake  and  transport  of macromolecules  by  the  intestine:  possible  role  in  clinical disorders (an update), Gastroenterology., 104, 622‐639 (1993). 

  [72]   S. A. Zamora, R.  J. Hilsden,  J. B. Meddings,  J. D. Butzner, R. B. Scott,  and  L.  R.  Sutherland,  Intestinal  permeability  before  and after ibuprofen in families of children with Crohnʹs disease, Can.J Gastroenterol., 13, 31‐36 (1999). 

  [73]   N. P. Breslin, C. Nash, R. J. Hilsden, N. B. Hershfield, L. M. Price, J. B. Meddings,  and L. R. Sutherland,  Intestinal permeability  is increased  in  a  proportion  of  spouses  of  patients with  Crohnʹs disease, Am.J.Gastroenterol., 96, 2934‐2938 (2001). 

  [74]   D.  Hollander,  Crohnʹs  disease‐‐a  permeability  disorder  of  the tight junction?, Gut, 29, 1621‐1624 (1988). 

  [75]   M. L. Marin, A. J. Greenstein, S. A. Geller, R. E. Gordon, and A. H. Aufses,  Jr., A  freeze  fracture study of Crohnʹs disease of  the terminal ileum: changes in epithelial tight  junction organization, Am.J Gastroenterol., 78, 537‐547 (1983). 

  [76]   J. D.  Soderholm, G. Olaison, K. H.  Peterson,  L.  E.  Franzen,  T. Lindmark, M. Wiren, C. Tagesson,  and R.  Sjodahl, Augmented increase  in  tight  junction permeability by  luminal stimuli  in  the non‐inflamed ileum of Crohnʹs disease, Gut, 50, 307‐313 (2002). 

  [77]   R. D. Pullan, G. A. Thomas, M. Rhodes, R. G. Newcombe, G. T. Williams, A. Allen, and J. Rhodes, Thickness of adherent mucus gel  on  colonic mucosa  in  humans  and  its  relevance  to  colitis, Gut., 35, 353‐359 (1994). 

  [78]   C.  F.  Culling,  P.  E.  Reid,  and  W.  L.  Dunn,  A  histochemical comparison of the O‐acylated sialic acids of the epithelial mucins in  ulcerative  colitis,  Crohnʹs  disease,  and  normal  controls,  J Clin.Pathol., 32, 1272‐1277 (1979). 

  [79]   J. M. Rhodes, R. R. Black, and A. Savage, Altered  lectin binding by  colonic  epithelial  glycoconjugates  in  ulcerative  colitis  and Crohnʹs disease, Dig.Dis.Sci., 33, 1359‐1363 (1988). 

88

Page 89: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [80]   M. R. Neutra, N. J. Mantis, and J. P. Kraehenbuhl, Collaboration of  epithelial  cells  with  organized  mucosal  lymphoid  tissues, Nat.Immunol., 2, 1004‐1009 (2001). 

  [81]   M.  R. Neutra, N.  J. Mantis, A.  Frey,  and  P.  J. Giannasca,  The composition  and  function  of  M  cell  apical  membranes: implications  for  microbial  pathogenesis,  Semin.Immunol.,  11, 171‐181 (1999). 

  [82]   Fenoglio‐Preiser C, The normal  anatomy  of  the  small  intestine, In:  Gastrointestinal  Pathology.  An  Atlas  and  Text.  Lippincott Williams & Wilkins; 2nd edition (1997). 

  [83]   C. L. Bevins, The Paneth  cell and  the  innate  immune  response, Curr.Opin.Gastroenterol., 20, 572‐580 (2004). 

  [84]   R.  C.  Williams  and  R.  J.  Gibbons,  Inhibition  of  bacterial adherence  by  secretory  immunoglobulin  A:  a  mechanism  of antigen disposal, Science., 177, 697‐699 (1972). 

  [85]   A.  Gebert,  H.  J.  Rothkotter,  and  R.  Pabst, M  cells  in  Peyerʹs patches of the intestine, Int.Rev.Cytol., 167, 91‐159 (1996). 

  [86]   T.  Yamanaka,  L.  Helgeland,  I.  N.  Farstad,  H.  Fukushima,  T. Midtvedt,  and  P.  Brandtzaeg,  Microbial  colonization  drives lymphocyte  accumulation  and  differentiation  in  the  follicle‐associated  epithelium  of  Peyerʹs  patches,  J.Immunol.,  170,  816‐822 (2003). 

  [87]   J. S. Cornes, Peyerʹs patches  in the human gut, Proc.R.Soc.Med., 58, 716 (1965). 

  [88]   A.  Gebert,  The  role  of  M  cells  in  the  protection  of  mucosal membranes, Histochem.Cell Biol., 108, 455‐470 (1997). 

  [89]   A. Iwasaki, Mucosal dendritic cells, Annu.Rev.Immunol., 25, 381‐418 (2007). 

  [90]   T.  Kucharzik,  A.  Lugering,  N.  Lugering,  K.  Rautenberg,  M. Linnepe, C. Cichon, R. Reichelt, R. Stoll, M. A. Schmidt, and W. Domschke,  Characterization  of  M  cell  development  during indomethacin‐induced  ileitis  in  rats,  Aliment.Pharmacol.Ther., 14, 247‐256 (2000). 

  [91]   D.  S.  Sanders,  Mucosal  integrity  and  barrier  function  in  the pathogenesis  of  early  lesions  in Crohnʹs  disease,  J Clin.Pathol., 58, 568‐572 (2005). 

  [92]   F. Sierro, E. Pringault, P. S. Assman,  J. P. Kraehenbuhl, and N. Debard, Transient expression of M‐cell phenotype by enterocyte‐like  cells  of  the  follicle‐associated  epithelium  of mouse  Peyerʹs patches, Gastroenterology, 119, 734‐743 (2000). 

89

Page 90: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [93]   R.  L.  Owen  and  T.  H.  Ermak,  Structural  specializations  for antigen  uptake  and  processing  in  the  digestive  tract,  Springer Semin.Immunopathol., 12, 139‐152 (1990). 

  [94]   B.  L. Kelsall  and W.  Strober, Distinct  populations  of  dendritic cells are present  in  the subepithelial dome and T cell regions of the murine Peyerʹs patch, J Exp.Med., 183, 237‐247 (1996). 

  [95]   S. M. Karam, Lineage commitment and maturation of epithelial cells in the gut, Front Biosci., 4, D286‐D298 (1999). 

  [96]   M.  H.  Jang,  M.  N.  Kweon,  K.  Iwatani,  M.  Yamamoto,  K. Terahara,  C.  Sasakawa,  T.  Suzuki,  T.  Nochi,  Y.  Yokota,  P.  D. Rennert, T. Hiroi, H. Tamagawa, H. Iijima, J. Kunisawa, Y. Yuki, and H. Kiyono, Intestinal villous M cells: an antigen entry site in the mucosal epithelium, Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A, 101, 6110‐6115 (2004). 

  [97]   R. L. Owen and A. L.  Jones, Epithelial cell specialization within human  Peyerʹs  patches:  an  ultrastructural  study  of  intestinal lymphoid follicles, Gastroenterology, 66, 189‐203 (1974). 

  [98]   S. Kerneis, A. Bogdanova,  J. P. Kraehenbuhl,  and E. Pringault, Conversion by Peyerʹs patch  lymphocytes of human enterocytes into M cells that transport bacteria, Science, 277, 949‐952 (1997). 

  [99]   T.  C.  Savidge,  M.  W.  Smith,  P.  S.  James,  and  P.  Aldred, Salmonella‐induced M‐cell formation in germ‐free mouse Peyerʹs patch tissue, Am.J.Pathol., 139, 177‐184 (1991). 

  [100]   W. A. Bye, C. H. Allan, and J. S. Trier, Structure, distribution, and origin  of  M  cells  in  Peyerʹs  patches  of  mouse  ileum, Gastroenterology., 86, 789‐801 (1984). 

  [101]   H. M. Meynell, N. W.  Thomas,  P.  S.  James,  J. Holland, M.  J. Taussig, and C. Nicoletti, Up‐regulation of microsphere transport across  the  follicle‐associated  epithelium  of  Peyerʹs  patch  by exposure  to Streptococcus pneumoniae R36a, FASEB  J., 13, 611‐619 (1999). 

  [102]   A.  Gebert,  S.  Fassbender,  K. Werner,  and  A. Weissferdt,  The development  of  M  cells  in  Peyerʹs  patches  is  restricted  to specialized dome‐associated crypts, Am.J.Pathol., 154, 1573‐1582 (1999). 

  [103]   A.  Gebert,  K.  al  Samir,  K.  Werner,  S.  Fassbender,  and  A. Gebhard, The apical membrane of intestinal brush cells possesses a  specialised,  but  species‐specific,  composition  of glycoconjugates‐‐on‐section  and  in  vivo  lectin  labelling  in  rats, guinea‐pigs and mice, Histochem.Cell Biol., 113, 389‐399 (2000). 

90

Page 91: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [104]   M. A. Clark  and  B. H. Hirst,  Expression  of  junction‐associated proteins differentiates mouse intestinal M cells from enterocytes, Histochem.Cell Biol., 118, 137‐147 (2002). 

  [105]   A. Gebert, H. J. Rothkotter, and R. Pabst, Cytokeratin 18 is an M‐cell marker in porcine Peyerʹs patches, Cell Tissue Res., 276, 213‐221 (1994). 

  [106]   M. A. Jepson, C. M. Mason, M. K. Bennett, N. L. Simmons, and B. H. Hirst, Co‐expression of vimentin and cytokeratins  in M cells of  rabbit  intestinal  lymphoid  follicle‐associated  epithelium, Histochem.J., 24, 33‐39 (1992). 

  [107]   N. A. Wong, M. Herriot, and F. Rae, An  immunohistochemical study  and  review  of  potential markers  of  human  intestinal M cells, Eur.J.Histochem., 47, 143‐150 (2003). 

  [108]   M. A. Clark and M. A. Jepson, Intestinal M cells and their role in bacterial infection, Int.J.Med.Microbiol., 293, 17‐39 (2003). 

  [109]   L. Lu and W. A. Walker, Pathologic and physiologic interactions of bacteria with the gastrointestinal epithelium, Am.J.Clin.Nutr., 73, 1124S‐1130S (2001). 

  [110]   A. D. Phillips, S. Navabpour, S. Hicks, G. Dougan, T. Wallis, and G. Frankel, Enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7  target Peyerʹs patches in humans and cause attaching/effacing lesions in both human and bovine intestine, Gut., 47, 377‐381 (2000). 

  [111]   R.  Schulte,  S.  Kerneis,  S.  Klinke,  H.  Bartels,  S.  Preger,  J.  P. Kraehenbuhl, E. Pringault, and I. B. Autenrieth, Translocation of Yersinia  entrocolitica  across  reconstituted  intestinal  epithelial monolayers  is  triggered  by  Yersinia  invasin  binding  to  beta1 integrins  apically  expressed  on M‐like  cells, Cell Microbiol.,  2, 173‐185 (2000). 

  [112]   M. A. Clark, B. H. Hirst, and M. A. Jepson, M‐cell surface beta1 integrin  expression  and  invasin‐mediated  targeting  of  Yersinia pseudotuberculosis  to  mouse  Peyerʹs  patch  M  cells, Infect.Immun., 66, 1237‐1243 (1998). 

  [113]   E.  Gullberg,  A.  V.  Keita,  S.  Y.  Salim,  M.  Andersson,  K.  D. Caldwell, J. D. Soderholm, and P. Artursson, Identification of cell adhesion molecules  in  the human  follicle‐associated  epithelium that  improve  nanoparticle  uptake  into  the  Peyerʹs  patches,  J Pharmacol.Exp.Ther., 319, 632‐639 (2006). 

  [114]   J. A.  Jankowski, R. A. Goodlad, and N. A. Wright, Maintenance of normal intestinal mucosa: function, structure, and adaptation, Gut., 35, S1‐S4 (1994). 

91

Page 92: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [115]   K. R. Gardiner, N. H. Anderson, B.  J. Rowlands, and A. Barbul, Colitis and colonic mucosal barrier dysfunction, Gut., 37, 530‐535 (1995). 

  [116]   I.  Bjarnason,  A.  MacPherson,  and  D.  Hollander,  Intestinal permeability:  an  overview,  Gastroenterology,  108,  1566‐1581 (1995). 

  [117]   S.  Travis  and  I.  Menzies,  Intestinal  permeability:  functional assessment and significance, Clin.Sci.(Lond)., 82, 471‐488 (1992). 

  [118]   L. D. Juby, J. Rothwell, and A. T. Axon, Lactulose/mannitol test: an  ideal  screen  for  celiac  disease,  Gastroenterology.,  96,  79‐85 (1989). 

  [119]   S. E. Kong, L. R. Blennerhassett, K. A. Heel, R. D. McCauley, and J.  C.  Hall,  Ischaemia‐reperfusion  injury  to  the  intestine, Aust.N.Z.J Surg., 68, 554‐561 (1998). 

  [120]   I. Bjarnason, B. Fehilly, P. Smethurst, I. S. Menzies, and A. J. Levi, Importance of local versus systemic effects of non‐steroidal anti‐inflammatory drugs in increasing small intestinal permeability in man, Gut., 32, 275‐277 (1991). 

  [121]   J.  L.  Wallace,  Nonsteroidal  anti‐inflammatory  drugs  and gastroenteropathy: the second hundred years, Gastroenterology., 112, 1000‐1016 (1997). 

  [122]   J. M. Anderson, Molecular structure of  tight  junctions and  their role in epithelial transport, News Physiol Sci., 16, 126‐130 (2001). 

  [123]   M. G. Farquhar and G. E. Palade, Junctional complexes in various epithelia, J Cell Biol., 17, 375‐412 (1963). 

  [124]   L.  J. Mandel, R. Bacallao,  and G. Zampighi, Uncoupling  of  the molecular  ʹfenceʹ  and  paracellular  ʹgateʹ  functions  in  epithelial tight junctions, Nature., 361, 552‐555 (1993). 

  [125]   L.  L. Mitic,  C. M.  Van  Itallie,  and  J. M.  Anderson, Molecular physiology  and  pathophysiology  of  tight  junctions  I.  Tight junction structure and function: lessons from mutant animals and proteins,  Am.J.Physiol  Gastrointest.Liver  Physiol,  279,  G250‐G254 (2000). 

  [126]   J. L. Madara, Regulation of the movement of solutes across tight junctions, Annu.Rev.Physiol., 60, 143‐159 (1998). 

  [127]   A. Nusrat, M. Giry,  J. R. Turner, S. P. Colgan, C. A. Parkos, D. Carnes, E. Lemichez, P. Boquet,  and  J. L. Madara, Rho protein regulates tight  junctions and perijunctional actin organization in polarized  epithelia,  Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,  92,  10629‐10633 (1995). 

92

Page 93: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [128]   M. S. Balda and K. Matter, Tight junctions, J Cell Sci., 111, 541‐547 (1998). 

  [129]   M.  Furuse,  K.  Fujita,  T.  Hiiragi,  K.  Fujimoto,  and  S.  Tsukita, Claudin‐1 and ‐2: novel integral membrane proteins localizing at tight  junctions with  no  sequence  similarity  to  occludin,  J  Cell Biol., 141, 1539‐1550 (1998). 

  [130]   U. Tepass, Claudin complexities at the apical junctional complex, Nat.Cell Biol., 5, 595‐597 (2003). 

  [131]   L. L. Mitic  and  J. M. Anderson, Molecular  architecture of  tight junctions, Annu.Rev.Physiol, 60, 121‐142 (1998). 

  [132]   D.  Drenckhahn  and  R.  Dermietzel,  Organization  of  the  actin filament  cytoskeleton  in  the  intestinal  brush  border:  a quantitative and qualitative immunoelectron microscope study, J Cell Biol., 107, 1037‐1048 (1988). 

  [133]   J. L. Madara, R. Moore,  and  S. Carlson, Alteration of  intestinal tight  junction  structure  and  permeability  by  cytoskeletal contraction, Am.J Physiol., 253, C854‐C861 (1987). 

  [134]   J. R. Turner, Molecular basis of epithelial barrier regulation: from basic mechanisms to clinical application, Am.J Pathol., 169, 1901‐1909 (2006). 

  [135]   L. Shen and  J. R. Turner, Actin depolymerization disrupts  tight junctions  via  caveolae‐mediated  endocytosis, Mol.Biol.Cell.,  16, 3919‐3936 (2005). 

  [136]   M. J. Menconi, N. Unno, M. Smith, D. E. Aguirre, and M. P. Fink, Nitric  oxide  donor‐induced  hyperpermeability  of  cultured intestinal  epithelial  monolayers:  role  of  superoxide  radical, hydroxyl radical, and peroxynitrite, Biochim.Biophys.Acta., 1425, 189‐203 (1998). 

  [137]   A. Youakim and M. Ahdieh, Interferon‐gamma decreases barrier function  in  T84  cells  by  reducing  ZO‐1  levels  and  disrupting apical actin, Am.J Physiol., 276, G1279‐G1288 (1999). 

  [138]   J.  L. Madara  and  J.  Stafford,  Interferon‐gamma  directly  affects barrier  function  of  cultured  intestinal  epithelial  monolayers,  J Clin.Invest., 83, 724‐727 (1989). 

  [139]   J. M. Mullin and K. V. Snock, Effect of  tumor necrosis factor on epithelial tight junctions and transepithelial permeability, Cancer Res., 50, 2172‐2176 (1990). 

  [140]   M.  Zareie,  D. M. McKay,  G.  G.  Kovarik,  and M.  H.  Perdue, Monocyte/macrophages  evoke  epithelial  dysfunction:  indirect 

93

Page 94: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

role  of  tumor  necrosis  factor‐alpha,  Am.J  Physiol.,  275,  C932‐C939 (1998). 

  [141]   S.  P.  Colgan, M.  B.  Resnick,  C. A.  Parkos,  C. Delp‐Archer, D. McGuirk,  A.  E.  Bacarra,  P.  F. Weller,  and  J.  L. Madara,  IL‐4 directly  modulates  function  of  a  model  human  intestinal epithelium, J Immunol., 153, 2122‐2129 (1994). 

  [142]   M. C. Berin, P. C. Yang, L. Ciok, S. Waserman, and M. H. Perdue, Role  for  IL‐4  in  macromolecular  transport  across  human intestinal epithelium, Am.J Physiol., 276, C1046‐C1052 (1999). 

  [143]   A.  Fasano,  C.  Fiorentini, G. Donelli,  S. Uzzau,  J.  B.  Kaper,  K. Margaretten,  X.  Ding,  S.  Guandalini,  L.  Comstock,  and  S.  E. Goldblum,  Zonula  occludens  toxin  modulates  tight  junctions through  protein  kinase  C‐dependent  actin  reorganization,  in vitro, J Clin.Invest., 96, 710‐720 (1995). 

  [144]   G.  Hecht,  C.  Pothoulakis,  J.  T.  LaMont,  and  J.  L.  Madara, Clostridium difficile  toxin A perturbs cytoskeletal structure and tight  junction  permeability  of  cultured  human  intestinal epithelial monolayers, J Clin.Invest., 82, 1516‐1524 (1988). 

  [145]   M. A. Jepson, C. B. Collares‐Buzato, M. A. Clark, B. H. Hirst, and N. L. Simmons, Rapid disruption of epithelial barrier function by Salmonella  typhimurium  is  associated  with  structural modification of intercellular junctions, Infect.Immun., 63, 356‐359 (1995). 

  [146]   A. Nusrat,  J. R. Turner, and  J. L. Madara, Molecular physiology and  pathophysiology  of  tight  junctions.  IV. Regulation  of  tight junctions  by  extracellular  stimuli:  nutrients,  cytokines,  and immune  cells,  Am.J  Physiol  Gastrointest.Liver  Physiol.,  279, G851‐G857 (2000). 

  [147]   L.  Mayer,  Review  article:  Local  and  systemic  regulation  of mucosal  immunity, Aliment.Pharmacol.Ther.,  11  Suppl  3,  81‐85 (1997). 

  [148]   P. W. Swaan, Recent advances in intestinal macromolecular drug delivery via receptor‐mediated  transport pathways, Pharm.Res., 15, 826‐834 (1998). 

  [149]   M.  R. Neutra,  T.  L.  Phillips,  E.  L. Mayer,  and  D.  J.  Fishkind, Transport  of  membrane‐bound  macromolecules  by M  cells  in follicle‐associated epithelium of rabbit Peyerʹs patch, Cell Tissue Res., 247, 537‐546 (1987). 

  [150]   A. Frey, K. T. Giannasca, R. Weltzin, P. J. Giannasca, H. Reggio, W.  I.  Lencer,  and  M.  R.  Neutra,  Role  of  the  glycocalyx  in 

94

Page 95: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

regulating access of microparticles  to apical plasma membranes of intestinal epithelial cells: implications for microbial attachment and oral vaccine targeting, J Exp.Med., 184, 1045‐1059 (1996). 

  [151]   Liu  SH,  Mallet  WG,  and  Brodskt  FM,  Clathrin‐mediated endocytosis.  In:  Endocytosis.  New  York:  Oxford  University Press. 1‐25 (2001). 

  [152]   Marsh  M,  Endocytosis.  New  York:  Oxford  University  Press, (2001). 

  [153]   S. D. Conner and S. L. Schmid, Regulated portals of entry into the cell, Nature., 422, 37‐44 (2003). 

  [154]   V. K. Viswanathan, R. Sharma, and G. Hecht, Microbes and their products‐‐physiological  effects  upon  mammalian  mucosa, Adv.Drug Deliv.Rev., 56, 727‐762 (2004). 

  [155]   A.  T.  Florence,  The  oral  absorption  of  micro‐  and nanoparticulates:  neither  exceptional  nor  unusual,  Pharm.Res., 14, 259‐266 (1997). 

  [156]   R. L. Owen, N. F. Pierce, R. T. Apple, and W. C. Cray, Jr., M cell transport  of  Vibrio  cholerae  from  the  intestinal  lumen  into Peyerʹs  patches:  a  mechanism  for  antigen  sampling  and  for microbial  transepithelial migration,  J  Infect.Dis.,  153,  1108‐1118 (1986). 

  [157]   T.  Yamamoto,  T.  Kamano, M.  Uchimura, M.  Iwanaga,  and  T. Yokota,  Vibrio  cholerae  O1  adherence  to  villi  and  lymphoid follicle epithelium: in vitro model using formalin‐treated human small  intestine  and  correlation  between  adherence  and  cell‐associated  hemagglutinin  levels,  Infect.Immun.,  56,  3241‐3250 (1988). 

  [158]   R.  L.  Owen,  Sequential  uptake  of  horseradish  peroxidase  by lymphoid  follicle  epithelium  of  Peyerʹs  patches  in  the  normal unobstructed  mouse  intestine:  an  ultrastructural  study, Gastroenterology, 72, 440‐451 (1977). 

  [159]   G. Schurmann, M. Bruwer, A. Klotz, K. W. Schmid, N. Senninger, and  K.  P.  Zimmer,  Transepithelial  transport  processes  at  the intestinal mucosa in inflammatory bowel disease, Int.J.Colorectal Dis., 14, 41‐46 (1999). 

  [160]   A. M. Hommelgaard, K. Roepstorff, F. Vilhardt, M. L. Torgersen, K.  Sandvig,  and  B.  van  Deurs,  Caveolae:  stable  membrane domains with a potential  for  internalization, Traffic., 6, 720‐724 (2005). 

95

Page 96: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [161]   P.  L.  Tuma  and A.  L. Hubbard,  Transcytosis:  crossing  cellular barriers, Physiol Rev., 83, 871‐932 (2003). 

  [162]   K. E. Mostov, M. Verges, and Y. Altschuler, Membrane traffic in polarized epithelial cells, Curr.Opin.Cell Biol., 12, 483‐490 (2000). 

  [163]   G. Apodaca, Endocytic traffic in polarized epithelial cells: role of the actin and microtubule cytoskeleton, Traffic., 2, 149‐159 (2001). 

  [164]   D.  J.  Spiro, W. Boll, T. Kirchhausen,  and M. Wessling‐Resnick, Wortmannin alters the transferrin receptor endocytic pathway in vivo and in vitro, Mol.Biol.Cell., 7, 355‐367 (1996). 

  [165]   L. Shao, D. Serrano, and L. Mayer, The role of epithelial cells  in immune  regulation  in  the  gut,  Semin.Immunol.,  13,  163‐176 (2001). 

  [166]   N.  Campbell,  X.  Y.  Yio,  L.  P.  So,  Y.  Li,  and  L.  Mayer,  The intestinal  epithelial  cell: processing  and presentation of  antigen to  the  mucosal  immune  system,  Immunol.Rev.,  172,  315‐324 (1999). 

  [167]   R.  M.  Hershberg  and  L.  F.  Mayer,  Antigen  processing  and presentation  by  intestinal  epithelial  cells  ‐  polarity  and complexity, Immunol.Today, 21, 123‐128 (2000). 

  [168]   J.  P.  Kraehenbuhl  and  M.  R.  Neutra,  Epithelial  M  cells: differentiation and function, Annu.Rev.Cell Dev.Biol., 16, 301‐332 (2000). 

  [169]   A.  Gebert,  I.  Steinmetz,  S.  Fassbender,  and  K. H. Wendlandt, Antigen  transport  into  Peyerʹs  patches:  increased  uptake  by constant numbers of M cells, Am.J Pathol., 164, 65‐72 (2004). 

  [170]   J.  D.  Soderholm,  C.  Streutker,  P.  C.  Yang,  C.  Paterson,  P.  K. Singh,  D. M. McKay,  P. M.  Sherman,  K.  Croitoru,  and M. H. Perdue,  Increased  epithelial  uptake  of  protein  antigens  in  the ileum  of  Crohnʹs  disease  mediated  by  tumour  necrosis  factor alpha, Gut, 53, 1817‐1824 (2004). 

  [171]   E. C. Clark, S. D. Patel, P. R. Chadwick, G. Warhurst, A. Curry, and  G.  L.  Carlson,  Glutamine  deprivation  facilitates  tumour necrosis factor  induced bacterial translocation  in Caco‐2 cells by depletion of enterocyte fuel substrate, Gut., 52, 224‐230 (2003). 

  [172]   M. W.  Smith,  P.  S.  James,  and  D.  R.  Tivey, M  cell  numbers increase  after  transfer  of  SPF mice  to  a  normal  animal  house environment, Am.J Pathol., 128, 385‐389 (1987). 

  [173]   C. Borghesi, M. Regoli, E. Bertelli, and C. Nicoletti, Modifications of  the  follicle‐associated epithelium by short‐term exposure  to a non‐intestinal bacterium, J.Pathol., 180, 326‐332 (1996). 

96

Page 97: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [174]   C. Borghesi, M. J. Taussig, and C. Nicoletti, Rapid appearance of M cells after microbial challenge is restricted at the periphery of the follicle‐associated epithelium of Peyerʹs patch, Lab Invest, 79, 1393‐1401 (1999). 

  [175]   C. A. Cuvelier,  J. Quatacker, H. Mielants, M. De Vos, E. Veys, and H. J. Roels, M‐cells are damaged and increased in number in inflamed  human  ileal  mucosa,  Histopathology,  24,  417‐426 (1994). 

  [176]   J.  S.  Fordtran,  F.  C.  Rector,  Jr., M.  F.  Ewton, N.  Soter,  and  J. Kinney, Permeability characteristics of the human small intestine, J Clin.Invest., 44, 1935‐1944 (1965). 

  [177]   M.  L.  Gardner,  Gastrointestinal  absorption  of  intact  proteins, Annu.Rev.Nutr., 8, 329‐350 (1988). 

  [178]   D. M. McKay, D. J. Philpott, and M. H. Perdue, Review article: In vitro models  in  inflammatory  bowel disease  research‐‐a  critical review, Aliment.Pharmacol.Ther., 11 Suppl 3, 70‐80 (1997). 

  [179]   Hillgren  M,  Kato  A,  and  Borchardt  RT,  In  vitro  systems  for studying  intestinal  drug  absorption., Med  Res  Rev,  15,  83‐109 (1994). 

  [180]   P. L. Smith, Methods  for evaluating  intestinal permeability and metabolism in vitro, Pharm.Biotechnol., 8, 13‐34 (1996). 

  [181]   H. H. Ussing and K. Zerahn, Active  transport of sodium as  the source of electric current in the short‐circuited isolated frog skin. Reprinted  from  Acta.  Physiol.  Scand.  23:  110‐127,  1951,  J Am.Soc.Nephrol., 10, 2056‐2065 (1999). 

  [182]   M.  Heyman,  G.  Boudraa,  S.  Sarrut, M.  Giraud,  L.  Evans, M. Touhami, and J. F. Desjeux, Macromolecular transport  in  jejunal mucosa  of  children  with  severe  malnutrition:  a  quantitative study, J Pediatr.Gastroenterol Nutr., 3, 357‐363 (1984). 

  [183]   K.  Holtug,  M.  B.  Hansen,  and  E.  Skadhauge,  Experimental studies  of  intestinal  ion  and  water  transport,  Scand  J Gastroenterol Suppl., 216, 95‐110 (1996). 

  [184]   G.  M.  Grass  and  S.  A.  Sweetana,  In  vitro  measurement  of gastrointestinal  tissue  permeability  using  a  new  diffusion  cell, Pharm.Res., 5, 372‐376 (1988). 

  [185]   J. Karlsson  and P. Artursson, A new diffusion  chamber  system for the determination of drug permeability coefficients across the human  intestinal  epithelium  that  are  independent  of  the unstirred  water  layer,  Biochim.Biophys.Acta.,  1111,  204‐210 (1992). 

97

Page 98: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [186]   Hasler WL, Cellular mechanisms  of  ion  transport  in  the  small intestine.  In:  Johnson LR, ed. Physiology of  the Gastrointestinal Tract. Fourth ed. Elsevier Academic Press. 935‐964 (2006). 

  [187]   L. E. Hinkle,  Jr.,  Stress  and disease:  the  concept  after  50 years, Soc.Sci.Med., 25, 561‐566 (1987). 

  [188]   H.  Selye,  Implications  of  stress  concept,  N.Y.State  J Med.,  75, 2139‐2145 (1975). 

  [189]   G.  Mathe,  The  need  of  a  physiologic  and  pathophysiologic definition of stress, Biomed.Pharmacother., 54, 119‐121 (2000). 

  [190]   B.  S.  McEwen,  From  molecules  to  mind.  Stress,  individual differences, and the social environment, Ann.N.Y.Acad.Sci., 935, 42‐49 (2001). 

  [191]   R. Stam, L. M. Akkermans, and V. M. Wiegant, Trauma and the gut:  interactions  between  stressful  experience  and  intestinal function, Gut, 40, 704‐709 (1997). 

  [192]   Seyle H, Stress. Quebeq: Acta Medical Publisher, 1950.   [193]   E.  A.  Mayer,  Emerging  disease  model  for  functional 

gastrointestinal disorders, Am.J Med., 107, 12S‐19S (1999).   [194]   E.  A.  Mayer,  The  neurobiology  of  stress  and  gastrointestinal 

disease, Gut, 47, 861‐869 (2000).   [195]   J. D.  Soderholm  and M. H.  Perdue,  Stress  and  gastrointestinal 

tract.  II.  Stress  and  intestinal  barrier  function,  Am.J.Physiol Gastrointest.Liver Physiol, 280, G7‐G13 (2001). 

  [196]   G. R. Barclay and L. A. Turnberg, Effect of psychological stress on  salt  and  water  transport  in  the  human  jejunum, Gastroenterology., 93, 91‐97 (1987). 

  [197]   G. R. Barclay and L. A. Turnberg, Effect of cold‐induced pain on salt  and  water  transport  in  the  human  jejunum, Gastroenterology., 94, 994‐998 (1988). 

  [198]   J. Santos, E. Saperas, C. Nogueiras, M. Mourelle, M. Antolin, A. Cadahia,  and  J.  R. Malagelada,  Release  of mast  cell mediators into  the  jejunum  by  cold  pain  stress  in  humans, Gastroenterology, 114, 640‐648 (1998). 

  [199]   S.  M.  Collins,  Stress  and  the  Gastrointestinal  Tract  IV. Modulation  of  intestinal  inflammation  by  stress:  basic mechanisms  and  clinical  relevance,  Am.J.Physiol Gastrointest.Liver Physiol, 280, G315‐G318 (2001). 

  [200]   S. Levenstein, C. Prantera, V. Varvo, M. L. Scribano, A. Andreoli, C. Luzi, M. Arca, E. Berto, G. Milite, and A. Marcheggiano, Stress and  exacerbation  in  ulcerative  colitis:  a  prospective  study  of 

98

Page 99: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

patients enrolled in remission, Am.J.Gastroenterol., 95, 1213‐1220 (2000). 

  [201]   V. D. Garrett, P. J. Brantley, G. N. Jones, and G. T. McKnight, The relation between daily stress and Crohnʹs disease, J Behav.Med., 14, 87‐96 (1991). 

  [202]   I. Castagliuolo, J. T. Lamont, B. Qiu, S. M. Fleming, K. R. Bhaskar, S. T. Nikulasson, C. Kornetsky, and C. Pothoulakis, Acute stress causes  mucin  release  from  rat  colon:  role  of  corticotropin releasing  factor  and  mast  cells,  Am.J.Physiol,  271,  G884‐G892 (1996). 

  [203]   P. R.  Saunders, N. P. Hanssen,  and M. H. Perdue, Cholinergic nerves mediate stress‐induced  intestinal  transport abnormalities in Wistar‐Kyoto rats, Am.J.Physiol, 273, G486‐G490 (1997). 

  [204]   I.  Castagliuolo,  B.  K.  Wershil,  K.  Karalis,  A.  Pasha,  S.  T. Nikulasson,  and  C.  Pothoulakis,  Colonic  mucin  release  in response  to  immobilization  stress  is  mast  cell  dependent, Am.J.Physiol, 274, G1094‐G1100 (1998). 

  [205]   P. R.  Saunders, U. Kosecka, D. M. McKay,  and M. H.  Perdue, Acute  stressors  stimulate  ion  secretion  and  increase  epithelial permeability  in  rat  intestine,  Am.J.Physiol,  267,  G794‐G799 (1994). 

  [206]   A.  J.  Kiliaan,  P.  R.  Saunders,  P.  B.  Bijlsma, M.  C.  Berin,  J. A. Taminiau,  J.  A.  Groot,  and  M.  H.  Perdue,  Stress  stimulates transepithelial  macromolecular  uptake  in  rat  jejunum, Am.J.Physiol, 275, G1037‐G1044 (1998). 

  [207]   J. Santos, P. R. Saunders, N. P. Hanssen, P. C. Yang, D. Yates, J. A.  Groot,  and M. H.  Perdue,  Corticotropin‐releasing  hormone mimics  stress‐induced colonic epithelial pathophysiology  in  the rat, Am.J.Physiol, 277, G391‐G399 (1999). 

  [208]   P. R. Saunders, J. Santos, N. P. Hanssen, D. Yates, J. A. Groot, and M. H. Perdue, Physical and psychological stress in rats enhances colonic epithelial permeability via peripheral CRH, Dig.Dis.Sci., 47, 208‐215 (2002). 

  [209]   C. J. Pfeiffer, B. Qiu, and S. K. Lam, Reduction of colonic mucus by  repeated  short‐term  stress  enhances  experimental  colitis  in rats, J Physiol Paris., 95, 81‐87 (2001). 

  [210]   J. Santos, M. Benjamin, P. C. Yang, T. Prior, and M. H. Perdue, Chronic  stress  impairs  rat  growth  and  jejunal  epithelial  barrier function:  role  of  mast  cells,  Am.J.Physiol  Gastrointest.Liver Physiol, 278, G847‐G854 (2000). 

99

Page 100: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [211]   J. D. Soderholm, P. C. Yang, P. Ceponis, A. Vohra, R. Riddell, P. M. Sherman, and M. H. Perdue, Chronic stress induces mast cell‐dependent  bacterial  adherence  and  initiates  mucosal inflammation  in  rat  intestine, Gastroenterology,  123,  1099‐1108 (2002). 

  [212]   J. Santos, P. C. Yang,  J. D. Soderholm, M. Benjamin, and M. H. Perdue,  Role  of  mast  cells  in  chronic  stress  induced  colonic epithelial barrier dysfunction in the rat, Gut, 48, 630‐636 (2001). 

  [213]   I. Castagliuolo, S. E. Leeman, E. Bartolak‐Suki, S. Nikulasson, B. Qiu,  R.  E.  Carraway,  and  C.  Pothoulakis,  A  neurotensin antagonist,  SR  48692,  inhibits  colonic  responses  to immobilization stress in rats, Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A, 93, 12611‐12615 (1996). 

  [214]   R. H. Stead, M. F. Dixon, N. H. Bramwell, R. H. Riddell, and  J. Bienenstock,  Mast  cells  are  closely  apposed  to  nerves  in  the human  gastrointestinal  mucosa,  Gastroenterology.,  97,  575‐585 (1989). 

  [215]   C. Pothoulakis, I. Castagliuolo, and S. E. Leeman, Neuroimmune mechanisms  of  intestinal  responses  to  stress.  Role  of corticotropin‐releasing  factor  and  neurotensin, Ann.N.Y.Acad.Sci., 840, 635‐648 (1998). 

  [216]   Y. Tache, V. Martinez, L. Wang, and M. Million, CRF1  receptor signaling pathways  are  involved  in  stress‐related  alterations  of colonic  function and viscerosensitivity:  implications  for  irritable bowel syndrome, Br.J Pharmacol., 141, 1321‐1330 (2004). 

  [217]   S.  G.  Cao,  W.  C.  Wu,  Z.  Han,  and  M.  Y.  Wang,  Effects  of psychological stress on small intestinal motility and expression of cholecystokinin and vasoactive  intestinal polypeptide  in plasma and  small  intestine  in mice, World  J Gastroenterol.,  11, 737‐740 (2005). 

  [218]   M. Neunlist, F. Toumi, T. Oreschkova, M. Denis, J. Leborgne, C. L. Laboisse,  J. P. Galmiche, and A.  Jarry, Human ENS regulates the intestinal epithelial barrier permeability and a tight junction‐associated  protein  ZO‐1  via  VIPergic  pathways,  Am.J  Physiol Gastrointest.Liver Physiol., 285, G1028‐G1036 (2003). 

  [219]   J. R.  Saltzman, K. V. Kowdley, G.  Perrone,  and R. M. Russell, Changes  in  small‐intestine  permeability  with  aging,  J Am.Geriatr.Soc., 43, 160‐164 (1995). 

  [220]   L. Blomquist, T. Bark, G. Hedenborg, and A. Norman, Evaluation of  the  lactulose/mannitol  and  51Cr‐ethylenediaminetetraacetic 

100

Page 101: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

acid/14C‐mannitol methods  for  intestinal  permeability,  Scand  J Gastroenterol., 32, 805‐812 (1997). 

  [221]   F.  C.  Barone,  J.  F.  Deegan,  W.  J.  Price,  P.  J.  Fowler,  J.  D. Fondacaro, and H. S. Ormsbee, III, Cold‐restraint stress increases rat  fecal  pellet  output  and  colonic  transit,  Am.J.Physiol,  258, G329‐G337 (1990). 

  [222]   K.  Rautenberg,  C.  Cichon,  G.  Heyer,  M.  Demel,  and  M.  A. Schmidt,  Immunocytochemical  characterization  of  the  follicle‐associated  epithelium  of  Peyerʹs  patches:  anti‐cytokeratin  8 antibody  (clone  4.1.18)  as  a molecular marker  for  rat M  cells, Eur.J.Cell Biol., 71, 363‐370 (1996). 

  [223]   P. Onori, A.  Franchitto, R.  Sferra, A. Vetuschi,  and  E. Gaudio, Peyerʹs  patches  epithelium  in  the  rat:  a  morphological, immunohistochemical,  and morphometrical  study, Dig.Dis.Sci., 46, 1095‐1104 (2001). 

  [224]   P.  J.  Giannasca,  K.  T.  Giannasca,  A. M.  Leichtner,  and M.  R. Neutra,  Human  intestinal  M  cells  display  the  sialyl  Lewis  A antigen, Infect.Immun., 67, 946‐953 (1999). 

  [225]   G. Finzi, M. Cornaggia, C. Capella, R. Fiocca, F. Bosi, E. Solcia, and I. M. Samloff, Cathepsin E in follicle associated epithelium of intestine and  tonsils:  localization  to M cells and possible role  in antigen processing, Histochemistry, 99, 201‐211 (1993). 

  [226]   N. Hamzaoui, S. Kerneis, E. Caliot, and E. Pringault, Expression and  distribution  of  beta1  integrins  in  in  vitro‐induced M  cells: implications  for Yersinia  adhesion  to Peyerʹs  patch  epithelium, Cell Microbiol., 6, 817‐828 (2004). 

  [227]   G.  M.  Grass  and  S.  A.  Sweetana,  In  vitro  measurement  of gastrointestinal  tissue  permeability  using  a  new  diffusion  cell, Pharm.Res., 5, 372‐376 (1988). 

  [228]   J. D. Soderholm, L. Hedman, P. Artursson, L. Franzen, J. Larsson, N. Pantzar, J. Permert, and G. Olaison, Integrity and metabolism of  human  ileal  mucosa  in  vitro  in  the  Ussing  chamber,  Acta Physiol Scand., 162, 47‐56 (1998). 

  [229]   Karlsson  J.  Drug  absorption  in  cell  culture  models  of  the intestinal  epithelium  [dissertation].  Pharmaceuticals,  Uppsala University, Sweden (1995).  

  [230]   C.  P.  Wan,  C.  S.  Park,  and  B.  H.  Lau,  A  rapid  and  simple microfluorometric phagocytosis assay,  J.Immunol.Methods, 162, 1‐7 (1993). 

101

Page 102: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

  [231]   E. Gullberg, M. Leonard, J. Karlsson, A. M. Hopkins, D. Brayden, A. W.  Baird,  and  P. Artursson,  Expression  of  specific markers and particle  transport  in a new human  intestinal M‐cell model, Biochem.Biophys.Res.Commun., 279, 808‐813 (2000). 

  [232]   D. J. Kennedy, D. Raldua, and D. T. Thwaites, Dual modes of 5‐(N‐ethyl‐N‐isopropyl)amiloride modulation  of  apical  dipeptide uptake  in  the human  small  intestinal epithelial cell  line Caco‐2, Cell Mol.Life Sci., 62, 1621‐1631 (2005). 

  [233]   M. A. West, M. S. Bretscher, and C. Watts, Distinct endocytotic pathways  in  epidermal  growth  factor‐stimulated  human carcinoma A431 cells, J Cell Biol., 109, 2731‐2739 (1989). 

  [234]   L.  J. Hewlett, A. R. Prescott,  and C. Watts, The  coated pit  and macropinocytic pathways serve distinct endosome populations, J Cell Biol., 124, 689‐703 (1994). 

  [235]   S.  J. Wright, V. E. Centonze, S. A. Stricker, P.  J. DeVries, S. W. Paddock,  and G. Schatten,  Introduction  to  confocal microscopy and  three‐dimensional  reconstruction, Methods Cell Biol., 38, 1‐45 (1993). 

  [236]   M. Rescigno, M. Urbano, B. Valzasina, M. Francolini, G. Rotta, R. Bonasio,  F.  Granucci,  J.  P.  Kraehenbuhl,  and  P.  Ricciardi‐Castagnoli,  Dendritic  cells  express  tight  junction  proteins  and penetrate  gut  epithelial  monolayers  to  sample  bacteria, Nat.Immunol., 2, 361‐367 (2001). 

  [237]   K. Terpend, F. Boisgerault, M. A. Blaton,  J. F. Desjeux,  and M. Heyman, Protein transport and processing by human HT29‐19A intestinal  cells:  effect  of  interferon  gamma,  Gut.,  42,  538‐545 (1998). 

  [238]   L.  Ferrier,  L. Mazelin, N.  Cenac,  P. Desreumaux, A.  Janin, D. Emilie,  J.  F.  Colombel,  R.  Garcia‐Villar,  J.  Fioramonti,  and  L. Bueno,  Stress‐induced  disruption  of  colonic  epithelial  barrier: role of interferon‐gamma and myosin light chain kinase in mice, Gastroenterology, 125, 795‐804 (2003). 

  [239]   P. Suenaert, V. Bulteel, L. Lemmens, M. Noman, B. Geypens, G. Van Assche, K. Geboes,  J. L. Ceuppens, and P. Rutgeerts, Anti‐tumor  necrosis  factor  treatment  restores  the  gut  barrier  in Crohnʹs disease, Am.J.Gastroenterol., 97, 2000‐2004 (2002). 

  [240]   S.  Zeissig,  C.  Bojarski,  N.  Buergel,  J. Mankertz, M.  Zeitz, M. Fromm,  and  J.  D.  Schulzke,  Downregulation  of  epithelial apoptosis and barrier repair in active Crohnʹs disease by tumour 

102

Page 103: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

necrosis  factor  alpha  antibody  treatment,  Gut.,  53,  1295‐1302 (2004). 

  [241]   S. C.  Bischoff, A.  Lorentz,  S.  Schwengberg, G. Weier, R. Raab, and M. P. Manns, Mast cells are an  important cellular source of tumour necrosis factor alpha in human intestinal tissue, Gut., 44, 643‐652 (1999). 

  [242]   I. Lilja, C. Gustafson‐Svard, L. Franzen,  and R. Sjodahl, Tumor necrosis  factor‐alpha  in  ileal mast cells  in patients with Crohnʹs disease, Digestion., 61, 68‐76 (2000). 

  [243]   B. Thjodleifsson, G. Sigthorsson, N. Cariglia, I. Reynisdottir, D. F. Gudbjartsson, K. Kristjansson, J. B. Meddings, V. Gudnason, J. H. Wandall, L. P. Andersen, R. Sherwood, M. Kjeld, E. Oddsson, H. Gudjonsson,  and  I.  Bjarnason,  Subclinical  intestinal inflammation:  an  inherited  abnormality  in  Crohnʹs  disease relatives?, Gastroenterology, 124, 1728‐1737 (2003). 

  [244]   P. D.  Lundin, G.  Ekstrom, M.  Erlansson,  S.  Lundin,  and  B.  R. Westrom,  Intestinal  inflammation and barrier  function  in HLA‐B27/beta 2‐microglobulin transgenic rats, Scand J Gastroenterol., 32, 700‐705 (1997). 

  [245]   L.  Eckmann,  Sensor  molecules  in  intestinal  innate  immunity against bacterial  infections, Curr.Opin.Gastroenterol., 22, 95‐101 (2006). 

  [246]   P.  Rosenstiel,  M.  Fantini,  K.  Brautigam,  T.  Kuhbacher,  G.  H. Waetzig,  D.  Seegert,  and  S.  Schreiber,  TNF‐alpha  and  IFN‐gamma regulate  the expression of  the NOD2  (CARD15) gene  in human  intestinal  epithelial  cells,  Gastroenterology.,  124,  1001‐1009 (2003). 

  [247]   E. Cario and D. K. Podolsky, Differential alteration  in  intestinal epithelial cell expression of toll‐like receptor 3 (TLR3) and TLR4 in  inflammatory  bowel  disease,  Infect.Immun.,  68,  7010‐7017 (2000). 

  [248]   D.  Franchimont,  S. Vermeire, H.  El Housni, M.  Pierik, K. Van Steen,  T.  Gustot,  E.  Quertinmont,  M.  Abramowicz,  A.  Van Gossum,  J.  Deviere,  and  P.  Rutgeerts,  Deficient  host‐bacteria interactions in inflammatory bowel disease? The toll‐like receptor (TLR)‐4  Asp299gly  polymorphism  is  associated  with  Crohnʹs disease and ulcerative colitis, Gut., 53, 987‐992 (2004). 

  [249]   P. Tyrer, A. R. Foxwell, A. W. Cripps, M. A. Apicella, and J. M. Kyd,  Microbial  pattern  recognition  receptors  mediate  M‐cell 

103

Page 104: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

uptake of a gram‐negative bacterium, Infect.Immun., 74, 625‐631 (2006). 

  [250]   S.  Chabot,  J.  S. Wagner,  S.  Farrant,  and M.  R.  Neutra,  TLRs regulate  the  gatekeeping  functions  of  the  intestinal  follicle‐associated epithelium, J Immunol., 176, 4275‐4283 (2006). 

  [251]   K.  S.  Michelsen,  A.  Aicher,  M.  Mohaupt,  T.  Hartung,  S. Dimmeler, C. J. Kirschning, and R. R. Schumann, The role of toll‐like  receptors  (TLRs)  in  bacteria‐induced maturation  of murine dendritic  cells  (DCS).  Peptidoglycan  and  lipoteichoic  acid  are inducers of DC maturation and require TLR2, J Biol.Chem., 276, 25680‐25686 (2001). 

  [252]   B. L. Kelsall and W. Strober, The role of dendritic cells in antigen processing  in  the  Peyerʹs  patch,  Ann.N.Y.Acad.Sci.,  778,  47‐54 (1996). 

  [253]   D. S. Rampton, R. D. Murdoch, and G. E. Sladen, Rectal mucosal histamine release in ulcerative colitis, Clin.Sci.(Lond)., 59, 389‐391 (1980). 

  [254]   A. M. Dvorak, R. A. Monahan, J. E. Osage, and G. R. Dickersin, Mast‐cell degranulation in Crohnʹs disease, Lancet., 1, 498 (1978). 

  [255]   L.  Knutson,  O.  Ahrenstedt,  B.  Odlind,  and  R.  Hallgren,  The jejunal  secretion  of  histamine  is  increased  in  active  Crohnʹs disease, Gastroenterology., 98, 849‐854 (1990). 

  [256]   S. M.  Collins,  Alterations  in  enteric  nerve  and  smooth‐muscle function in inflammatory bowel diseases., Inflamm.Bowel.Dis., 3, 38‐48 (1997). 

  [257]   C.  OʹMorain,  A.  E.  Bishop,  G.  P. McGregor,  A.  J.  Levi,  S.  R. Bloom, J. M. Polak, and T. J. Peters, Vasoactive intestinal peptide concentrations  and  immunocytochemical  studies  in  rectal biopsies  from  patients with  inflammatory  bowel  disease, Gut., 25, 57‐61 (1984). 

  [258]   Y. Kubota, R. E. Petras, C. A. Ottaway, R. R. Tubbs, R. G. Farmer, and C.  Fiocchi, Colonic  vasoactive  intestinal  peptide  nerves  in inflammatory  bowel  disease,  Gastroenterology.,  102,  1242‐1251 (1992). 

  [259]   T.  R.  Koch,  J.  A.  Carney,  and  V.  L.  Go,  Distribution  and quantitation  of  gut  neuropeptides  in  normal  intestine  and inflammatory bowel diseases, Dig.Dis.Sci., 32, 369‐376 (1987). 

  [260]   S. Mazumdar and K. M. Das,  Immunocytochemical  localization of vasoactive intestinal peptide and substance P in the colon from 

104

Page 105: Barrier Function of the Follicle-Associated Epithelium in ...23838/FULLTEXT01.pdf · The earliest observable signs of Crohn’s disease are microscopic erosions in the follicle‐associated

normal  subjects  and patients with  inflammatory bowel disease, Am.J Gastroenterol., 87, 176‐181 (1992). 

  [261]   Y.  Kawahito,  H.  Sano,  S.  Mukai,  K.  Asai,  S.  Kimura,  Y. Yamamura, H. Kato, G. P. Chrousos, R. L. Wilder, and M. Kondo, Corticotropin  releasing  hormone  in  colonic mucosa  in  patients with ulcerative colitis, Gut., 37, 544‐551 (1995). 

  

105