Abstract (German)
Rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronisch-entzündliche Krankheit, bei der es letztendlich zur Zerstörung der betroffenen diarthrodialen Gelenke kommt. Nach jahrzehntelanger Forschung wird immer deutlicher, dass es sich hierbei nicht um ein einziges Krankheitsbild handelt, und es somit auch nicht die eine richtige Therapieform geben kann. Viele Aspekte, die je nach Patientengruppe zum Ausbruch ...
Abstract (German)
Rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronisch-entzündliche Krankheit, bei der es letztendlich zur Zerstörung der betroffenen diarthrodialen Gelenke kommt. Nach jahrzehntelanger Forschung wird immer deutlicher, dass es sich hierbei nicht um ein einziges Krankheitsbild handelt, und es somit auch nicht die eine richtige Therapieform geben kann. Viele Aspekte, die je nach Patientengruppe zum Ausbruch der Krankheit zu deren Chronifizierung führen oder zumindest dazu beitragen, hat man bereits erforscht und kann heutzutage relativ erfolgreich dagegen vorgehen. Aber noch immer gibt es Patienten, die auf die aktuellen Therapieansätze kaum oder nur schlecht ansprechen. Deswegen wird auch weiterhin intensiv an Alternativen geforscht.
Ziel dieser Arbeit war es, einen etwaigen Zusammenhang zwischen der rheumatoiden Arthritis und einem möglichen zirkadianen Rhythmus der synovialen Fibroblasten des Kniegelenks zu untersuchen, da die Symptome der Patienten im Tagesverlauf variieren.
Obwohl die Proteinkomponenten der molekularen Uhr im Synovialgewebe des Kniegelenks nachgewiesen werden konnten, wiesen diese keinerlei Rhythmik auf. Auch in Leukozyten des peripheren Blutes, die während der Entzündung in großer Anzahl in das Synovialgewebe einwandern, konnte keine Rhythmik der Uhrenproteine festgestellt werden. Die mRNA-Expression der Leukozyten war rhythmisch, manifestierte sich aber in zwei unterschiedlichen Chronotypen. Blut erwies sich somit als ungeeignet, um Störungen der zirkadianen Rhythmik in Patienten nachzuweisen.
Die Zelllinie MH7A, die aus synovialen Fibroblasten einer RA-Patientin generiert wurde, diente als Modellsystem und ermöglichte eine Untersuchung der Rhythmik über längere Zeiträume. Nach Synchronisation der Zellen konnte eine rhythmische Uhrengenexpression festgestellt werden. Die proinflammatorischen Zytokine IL-1β und TNF führten zu einer dosisabhängigen Hemmung der Uhrengen-mRNA-Level.
In primären synovialen Fibroblasten von RA-, OA-Patienten (RA-SFs, OA-SFs) und nicht-entzündlichen Traumapatienten (NFs) wurde die Expression der Uhrengene über 72 Stunden untersucht. IL-1β und TNF verstärkten die Amplituden und die generellen Expressionslevel der Uhrengene bei NFs. Bei RA-SFs führten die Zytokine zu einer Steigerung einiger Uhrengene, andere hingegen blieben unbeeinflusst. Die OA-SFs verhielten sich genau entgegengesetzt und wiesen eine verminderte Expression der untersuchten Gene über 72 Stunden auf, wenn sie mit IL-1β oder TNF behandelt wurden.
Diese Ergebnisse machen einerseits deutlich, dass die Vorstellung der Synchronizität in peripheren Geweben nur dann Bestand hat, wenn man einheitliche Zellpopulationen betrachtet. Andererseits wird deutlich, dass Zytokine auf Expression der Uhrengene in synovialen Fibroblasten einen großen Einfluss ausüben. Diese veränderte Rhythmik könnte somit langfristig für eine Entartung der Fibroblasten, die sich in einem aktivierten Phänotyp mit gesteigerter Mitoserate manifestiert, verantwortlich sein.
Translation of the abstract (English)
Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammation which leads to the destruction of the affected joints. After decades of research it is becoming more and more evident that there are many different forms of this disease which can not be cured with one kind of therapy. By now many different aspects causing the onset of RA or its chronification have been elucidated and allow a successful ...
Translation of the abstract (English)
Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammation which leads to the destruction of the affected joints. After decades of research it is becoming more and more evident that there are many different forms of this disease which can not be cured with one kind of therapy. By now many different aspects causing the onset of RA or its chronification have been elucidated and allow a successful treatment. Since there are still non-responders to those therapies among RA patients, research is going on. Aim of this thesis was to investigate a connection of the molecular clock and cytokines in the knee joint, since symptoms of RA as well as plasma cytokine levels in RA patients oscillate in a daily manner.
Although the different clock proteins as components of the molecular clock could be detected in the synovial membrane, no rhythmicity was observed. The same was true for leukocytes of peripheral blood, which are found in high numbers in synovial tissue during inflammation. At mRNA-level the expression of clock genes was rhythmic, but distinct patterns were detectable according to two chronotypes. Therefore, blood is no suitable reference system to detect rhythmic disorders in patients.
The synovial fibroblast cell line MH7A was used as model system to follow up circadian oscillations at mRNA-level for more than 24 hours. After synchronisation by starvation a rhythmic clock gene expression was observed. The pro-inflammatory cytokines IL-1β and TNF dampened the mRNA-levels of clock genes dose dependently.
In primary synovial fibroblasts of RA- and osteoarthritis-patients (RA-SFs, OA-SFs) as well as non-inflammatory trauma patients (NFs) clock gene expression was followed up for 72 hours. IL-1β and TNF increased amplitudes and expression levels in NFs. Also in RA-SFs these cytokines led to higher mRNA-levels of some clock genes, others were unaffected. In OA-SFs IL-1β and TNF had an opposite effect and dampened clock gene expression over 72 hours.
These results show that synchronicity in peripheral tissues only is true for uniform cell populations. Pro-inflammatory cytokines like IL-1β and TNF have major impacts on clock gene expression in synovial fibroblasts. This altered rhythmicity may contribute to activation of these fibroblasts leading to their aggressive behaviour, manifested in invasive growth and increased proliferation, which in turn leads to joint destruction in long term.
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