Migrationspotential synovialer Fibroblasten bei der rheumatoiden Arthritis

Abstract

Die rheumatoide Arthritis (RA) ist primär eine chronische Entzündung der Gelenke, die in ihrem Verlauf zur Knorpel- und Knochendestruktion führt. Die Erkrankung beginnt in einzelnen Gelenken, breitet sich jedoch zunehmend aus und kann alle Gelenke betreffen. Der Weg der Ausbreitung sowie die zugrundeliegenden Mechanismen waren bisher nicht bekannt. Aktivierte synoviale Fibroblasten (SF) nehmen in der RA eine zentrale Rolle ein. Sie adhärieren aktiv am Gelenkknorpel, wandern in ihn ein und zerstören ihn, unter anderem durch die Produktion verschiedener Matrixmetalloproteinasen. Bislang konnte nachgewiesen werden, dass RASF zur Migration über kurze Distanzen und innerhalb eines Gelenks in der Lage sind. Über eine Migration zu entfernt gelegenen Arealen oder anderen Gelenken konnte bisher keine Aussage getroffen werden.In dieser Arbeit konnte erstmals die Migration der RASF über weite Distanzen gezeigt werden. Nach subkutaner Implantation eines gesunden humanen Knorpelstücks zusammen mit RASF in SCID-Mäuse sowie der Implantation eines Knorpelstücks ohne RASF auf der gegenüberliegenden Seite konnte nach 60 Tagen nicht nur die Destruktion des mit RASF koimplantierten Knorpels beobachtet werden, sondern auch die Zerstörung des entfernt eingesetzten Knorpelstücks. Demnach besitzen die RASF die Fähigkeit, über weite Distanzen durch das Blutgefäßsystem in einem (murinen) Organismus zu migrieren. Die Wundheilung selbst beeinflusste die gezielte Migration der Fibroblasten nicht. Allerdings wurde durch eine zu einem frühen Zeitpunkt nahezu abgeschlossene Angiogenese am und im Implantat der Zugang zum Blutgefäßsystem erleichtert. Es stellte sich heraus, dass RASF zur Transmigration in Gefäße in der Lage sind und sie das Gefäßsystem an einer bestimmten Stelle wieder verlassen können. Synoviale Fibroblasten aus Patienten mit Osteoarthrose oder humane dermale Fibroblasten zeigen dieses transmigratorische und knorpeldestruktive Verhalten nicht. Die Migration der RASF erfolgte unabhängig von der Vitalität und Spezies des implantierten Knorpels. Vitale Chondrozyten scheinen keinen Einfluss auf die gezielte RASF-Migration auszuüben, da auch die Implantation Chondrozyten-depletierten Knorpels in die SCID-Maus zur Invasion des Knorpels führte. Auch boviner sowie muriner Knorpel von Spendertieren wurde zerstört. Dabei erfolgte die Einwanderung der RASF in den murinen Knorpel an der Knorpel-Knochen-Grenze. Dieses Verhalten kann auch bei RA-Patienten beobachtet werden. Im gesunden murinen Gelenk konnten dagegen keine RASF bzw. keine Zerstörung des Knorpels nachgewiesen werden. Der Versuchszeitraum von 60 Tagen sowie das intakte geschlossene Gelenk könnten hier die limitierenden Faktoren darstellen. Die Invasion und Zerstörung des murinen Gelenkknorpels erfolgte jedoch, wenn die Gelenke zuvor mit Kollagenase behandelt wurden und nachweislich Mikroläsionen und damit einen Zugang zur Knorpelmatrix aufwiesen. Die beobachtete Zerstörung des Knorpels und des Knochens konnte wiederum prominent an der Knorpel-Knochen-Grenze gezeigt werden. Die freiliegende Matrix des Knorpels sowie Adhäsionsmoleküle scheinen im Gegensatz zum Spezies-Hintergrund sowie zur Vitalität der Chondrozyten von Bedeutung zu sein. Nach Analyse isolierter und definierter Bestandteile der extrazellulären Matrix konnte gezeigt werden, dass Wachstumsfaktoren eine wichtige Rolle spielen. Nur hier erfolgte in vitro die gerichtete Migration der RASF. Weiterhin scheint es sich bei der RASF-Population eines Patienten um eine heterogene Population mit unterschiedlichem Migrationsverhalten zu handeln. Die Hauptmigration erfolgt dabei in den ersten 14 Tagen nach Implantation. Erste therapeutische Ansätze zur Inhibition der Migration der RASF zeigten, dass zwar die ungerichtete, jedoch nicht die gerichtete Bewegung gehemmt werden kann. Im Tiermodell wurde bisher keine erfolgreiche Inhibition der Migration und damit ein Unterbleiben der Knorpeldestruktion erzielt.Die Ergebnisse dieser Arbeit beantworten bislang offene Fragen zur Ausbreitung der rheumatoiden Arthritis, zu Effektorzellen sowie zu Mechanismen, die zu den charakteristischen klinischen Eigenschaften der rheumatoiden Arthritis führen. Diese Arbeit beweist zum ersten Mal, dass rheumatoide synoviale Fibroblasten als zentrale Zellen maßgeblich nicht nur zur Zerstörung des Gelenks beitragen, sondern auch für die Ausbreitung der Erkrankung bei betroffenen Patienten durch ihr einmaliges Migrationspotential verantwortlich sind.