Organbezogene Adipokin- und Immunzellexpression bei der systemischen Sklerose - Lepper, Nina Christine; Justus Liebig University Giessen (My University, 2018)
In der vorliegenden Arbeit wurde die organbezogene Expression verschiedener Adipokine und Immunzellmarker bei Patienten mit systemischer Sklerose (SSc) untersucht. Adipokine sind hormonähnliche Botenstoffe, die metabolische und immunomodulatorische Funktion aufweisen und deren Wirken bereits bei anderen rheumatischen Erkrankungen wie der rheumatoiden Arthritis nachgewiesen werden konnte. Da insbesondere die gastrointestinale Beteiligung bei der SSc zu den häufigen Organmanifestationen gehört und die pulmonale Manifestation in der Regel den lebenslimitierenden Faktor darstellt, sollte durch den differenziellen Nachweis von Adipokinen ein möglicher Zusammenhang herausgearbeitert werden. Die Limitation der Arbeit bestand hierbei durch die geringe Anzahl an Proben, die durch die geringe Patientenanzahl sowie die invasive Probengewinnung bedingt war. In der Arbeit wurden zunächst Magengewebe von SSc- und Gastritispatienten auf das Vorhandensein der Immunzellmarker CD4, CD8 und CD68 sowie der Adipokine Resistin, Visfatin und Adiponektin untersucht. In beiden Gruppen wurde eine ähnliche Anzahl an CD4+- und CD8+ Zellen nachgewiesen, dabei bestand jeweils ein erhöhter CD4/CD8-Ratio. In der SSc-Gruppe konnte eine signifikant höhere Anzahl an CD68+ Zellen nachgewiesen werden. Das Vorhandensein von Immunzellen bei beiden Kollektiven kann als Ausdruck eines inflammatorischen Prozesses interpretiert werden, der nicht spezifisch für die SSc ist, sondern auch bei anderen Gastritiden eine Rolle spielt. Die erhöhte Anzahl von CD68+ Immunzellen bestätigt auch die Ergebnisse früherer Studien, die eine erhöhte Makrophagenanzahl in den von SSc betroffenen Gewebearealen nachweisen konnten. Bei den Adipokinfärbungen der Magenproben konnte bei beiden Kollektiven ein ähnliches Muster für Visfatin und Resistin beobachtet werden. Beide Adipokine ließen sich bei beiden Patientengruppen in den meisten Geweben nachweisen, wobei der Visfatinnachweis am häufigsten beobachtet werden konnte. Hierbei wurden beide Adipokine gleichermaßen in verschiedenen anatomischen Kompartimenten exprimiert: dem Mukosaepithel, der Lamina propria und der Basallamina. Die Adiponektinexpression war hingegen in der Magenwand von SSc-Patienten signifikant reduziert, wohingegen der Großteil des Kontrollkollektivs eine regelmäßige Adiponektinexpression bot. Die Adiponektinexpression konnte hier in der Lamina propria der Mukosa sowie insbesondere in angeschnittenen Gefäßwänden gezeigt werden. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgte ein Vergleich der Expression von Adiponektin, Visfatin und Resistin im Lungengewebe von SSc-, IPF- und gesunden Donorpatienten. Auf Grund der geringen Probenanzahl von Patienten mit SSc-assoziierter Lungenerkrankung wurde ein IPF-Kollektiv in die Studie miteingeschlossen. Im Lungengewebe ließ sich, ähnlich wie im Magengewebe, für Resistin und Visfatin eine Assoziation mit inflammatorischen Prozessen aufstellen. Resistin und Visfatin wurden insbesondere in Immunzellen exprimiert. Interessanterweise waren beide Adipokine auch im Bronchialepithel aller Patientenkollektive exprimiert, wobei Visfatin hier die stärkste Expression aufwies. Diese Beobachtung kann als Hinweis auf die immunologischen Eigenschaften des Bronchialsystems als Barriere zwischen Körper und potenziellen Pathogenen gewertet werden. Wie auch im Magengewebe ließ sich eine starke Reduktion der Adiponektinexpression in den fibrotischen Lungen von IPF- und SSc-Patienten im Vergleich zum gesunden Donorkollektiv demonstrieren, in dem es regelmäßig im Bereich des Lungenparechyms vorhanden war. Ebenfalls konnte eine gefäßassoziierte Adiponektinexpression beobachtet werden. Im Gegensatz zu Visfatin und Resistin wurde Adiponektin nicht in Immunzellen, Immunzellinfiltraten und nur sehr schwach im Bronchialepithel exprimiert. Diese Ergebnisse liefern Hinweise dafür, dass Adiponektin in fibrotisch veränderten Geweben herunterreguliert ist und somit protektive Eigenschaften ausüben kann. Das Fehlen von Adiponektin könnte ein Trigger für die Entstehung und/oder Aufrechterhaltung des Fibrosemechanismus sein. Zusammenfassend konnte für die gastrointestinale Beteiligung bei der SSc eine Rolle der T-Zellen aufgezeigt werden, die jedoch nicht spezifisch für die SSc ist, sondern in anderen Gastritiden gleichermaßen auftritt. Im Gegensatz dazu zeigte sich bei der SSc eine erhöhte Makrophagenpopulation, die an inflammatorischen und fibrotischen Prozessen möglicherweise als Schlüsselspieler beteiligt ist. Sowohl im Magen- als auch im Lungengewebe konnte eine Assoziation von Visfatin und Resistin mit inflammatorischen Prozessen dargestellt werden, wohingegen Adiponektin in fibrotischen Geweben herunterreguliert war und somit potenziell anti-fibrotische und protektive Eigenschaften demonstrierte. Zusammengefasst stützt die vorliegende Arbeit die Hypothese, dass Adipokine einen differenziellen Einfluss auf verschiedene bei der systemischen Sklerose pathophysiologisch wichtige Stoffwechselwege nehmen.

In this study, lung and gastrointestinal tract samples from SSc patients were analyzed for adipokine and immune cell marker expression. Adipokines are bioactive substances secreted by adipose tissue and by different resident cells. Adipokines are known to have an influence on metabolism but there is increasing evidence for an immunomodulatory role of different adipokines including adiponectin, visfatin/PBEF and resistin. For example, these adipokines are strongly expressed in synovial tissue of RA patients compared to controls. Since little is known about the role of adipokines in other rheumatic diseases including SSc, we analyzed the expression of the adipokines adiponectin, resistin and visfatin in SSc organ involvement. As gastrointestinal involvement leads to high morbidity and pulmonal involvement causes high mortality, the role of adipokines in those organs was evaluated. The study was restricted by the limited availability of SSc tissue samples which is related to the rarity of SSc itself as well as the invasive methods used in obtaining tissue samples.Initially, gastric samples from SSc and gastritis patients were examined for the expression of the immune cell markers CD4, CD8 and CD68 and also for adiponectin, visfatin and resistin. The frequency of CD4+ and CD8+ T-cells in the gastric wall was comparable in SSc and gastritis patients, both showing an elevated CD4/CD8 ratio. SSc patients had a statistically significant higher number of CD68+ immune cells compared to gastritis patients. T-cell involvement appears to be linked to inflammation in SSc as well as in other forms of gastritis. Elevated numbers of macrophages in SSc gastric tissue confirm the results of previous studies describing macrophage infiltration within affected SSc tissue.Visfatin and resistin expression in the gastric wall was present in most patients from both groups without significant difference. Both adipokines were detected in most tissues of both groups, with visfatin being detectable in almost all tissues. The pattern of visfatin and resistin expression was similar in all tissues as both adipokines could be detected in different anatomic compartments: mucosal epithelium, lamina propria and basal lamina. In contrast, gastric adiponectin expression was significantly decreased in SSc compared to gastritis patients. In gastritis patients, adiponectin could be detected consistently within the lamina propria, especially in the microvasculature. Subsequently, we evaluated the expression of adiponectin, visfatin and resistin in lung tissue from SSc-, IPF- and healthy donor patients. Due to the limited availability of SSc lung tissue, IPF lung samples were included in the study, representing another collective of fibrosing lung disease. Similar to gastric tissue, lung tissue resistin and visfatin expression could be linked to inflammation. Resistin and visfatin were particularly detectable within immune cells. Interestingly, both adipokines were also expressed in bronchial epithelial cells of all groups, with visfatin showing the strongest expression. This observation implies an immunologic function of bronchial epithelial cells, exerting a barrier function for potential pathogens. Adiponectin was expressed in vessels and lung parenchyma, but not by immune or bronchial epithelial cells. Again, adiponectin was decreased significantly within fibrotic lung tissue from SSc and IPF patients compared to healthy controls. These results highlight that adiponectin expression is decreased in fibrotic tissue and could therefore exert protective properties. The strong decrease of adiponectin could itself be a trigger for the development as well as the maintenance of the mechanism of fibrosis. Taken together, T-cell involvement in gastritis appears to be linked to inflammation including SSc. In contrast, macrophage involvement seems to play a key role in inflammatory and fibrotic processes in SSc pathogenesis. In both gastric and lung tissue, resistin and visfatin expression could be linked to inflammation, whereas adiponectin was downregulated in fibrotic tissue, demonstrating anti-fibrotic and protective properties.In summary, this study underlines the idea of adipokine involvement in distinct mechanisms of SSc pathophysiology.
Keywords: ddc:610