Untersuchungen zur Wirksamkeit eines Surfactant Protein B/Urokinase Fusionsproteins (SPUC) in transgenen Mäusen am Bleomycinmodell der Lungenfibrose

Abstract

Die interstitiellen Lungenerkrankungen spielen in der Pneumologie eine wichtige Rolle. Als wichtiger und häufiger Vertreter dieser Erkankungsgruppe ist die idiopathische pulmonale Fibrose (IPF) zu sehen. Die Ursachen und der Pathomechanismus der IPF sind noch nicht vollständig geklärt und Gegenstand intensiver Forschung. Aktuell geht man von einer chronischen Schädigung der alveolären Typ II Zellen mit einer fehlgesteuerten Wundheilungsreaktion aus. Hierbei kommt er zu einer Anreicherung von Fibroblasten mit gesteigerter Sekretion und Deposition von Extrazellulärmatrix. In Folge kommt es zu einer Verminderung der Lungencompliance, einer Verbreiterung der Septen und einer Verminderung des Gasaustausches durch die längere Diffusionsstrecke.In zahlreichen Studien konnte gezeigt werden, dass eine Störung der alveolären Hämostase bei der IPF auftreten mit einer Verschiebung zu Gunsten prokoagulatorischer und antifibrinolytischer Faktoren. Um eine Korrektur der gestörten Hämostasebalance mit Verschiebung zu Gunsten fibrinolytischer Faktoren zu erreichen, wurde das SPUC-Fusionsprotein entwickelt, welches aus einem Surfactant-Protein-B-Anteil und einem Urokinase-Anteil besteht. Von unserer Arbeitsgruppe wurden auch transgene Mäuse generiert, die dieses Protein tetrazyklinabhängig in alveolar Typ II Zellen synthetisieren. Im Rahmen dieser Dissertation wurde der Einfluss einer SPUC Expression auf die Entstehung und Progression einer Fibrose im Mausmodell der bleomycininduzierten Lungenfibrose untersucht. Hierbei ging es v.a. um die Frage, ob es Unterschiede im Verlauf der Fibrose oder in Bezug auf das Überleben der Tiere gibt, wenn die Transgenaktivierung zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgt um somit eine Aussage über einen möglichen optimalen Therapiezeitpunkt treffen zu können.Wir konnten zeigen, dass die frühe Transgenaktivierung ab Tag 0 zu einer verbesserten Überlebensrate, einer Verbesserung der Lungenfunktion und einer Reduktion biochemischer und histologischer Fibrosezeichen führte.Bei späterer Transgenaktivierung nach intratrachealer Bleomycinapplikation waren die therapeutischen Effekte jedoch deutlich geringer (ab Tag 4) oder aber so gut wie gar nicht mehr (ab Tag 16) ausgebildet. Nach den Ergebnissen unserer Studie ist also der größte Nutzen einer SPUC Überexpression in der Zeit der maximalen Apoptoseneigung des Alveolarepithels post Bleomycin zu beobachten und dies ist konsistent mit den anti-apoptotischen Funktionen von SPUC.

Interstitial lung diseases (ILD) play an important role in the current discourse of pulmonology. The idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is an important and frequent representative in this group of illnesses. The cause and the underlying pathomechanisms for IPF are yet not fully resolved and matter of intensive research. Currently, IPF is assumed to result from a chronic injury of the alveolar type II cells with a misguided wound healing reaction. Accumulation of fibroblasts in combination with increased secretion and deposition of extracellular matrix result in a structural remodelling of the lung parenchyma. As a consequence, this leads to a reduction of the lung compliance, an increase in septal thickness and a decrease of gasexchange because of the longer diffusion course. Numerous studies have shown that an imbalance of the alveolar hemostasis with increased procoagulant and reduced fibrinolytic activities is a pathogenetical principle of the IPF. To achieve a correction of the disturbed hemostatic balance in favour of increased fibrinolysis of surfactant-containing fibrin clots, the SPUC- fusion- protein was developed, which consists of a surfactant-protein-B- and a urokinase-part. In our workgroup, transgenic mice were generated which conditionally express this protein tetracycline-dependent in alveolar type II cells. In the context of this dissertation it was investigated how SPUC-expression influences the development and progression of fibrosis by using the bleocmycin induced mouse model. The key issue was to find out whether there are differences in the development of the fibrosis or the survival of the mice if the activation of the transgenes occurs at different timepoints, in order to identify the optimal timeframe for therapy.An early activation of transgenes (day 0) improved survival and lung function and also lead to an improvement of biochemical and histological signs of fibrosis. An activation of transgenes at a later timepoint after an intratracheal application of Bleomycin resulted in significantly lower (day 4) or marginal (day 16) therapeutic effects. Thus, according to the results of our study, the greatest benefit of SPUC overexpression is observed in the time of maximal apoptosis of the alveolar epithelium post bleomycin and this is consistent with the anti-apoptotic functions of SPUC.