Charakterisierung der autoimmun-vermittelten Signaltransduktion über Angiotensin II Typ 1-und Endothelin-1 Typ A Rezeptoren in systemischer Sklerose
Näther, Melanie
Die systemische Sklerose ist eine seltene und komplexe Multisystemerkrankung, charakterisiert durch Vaskulopathie (Gefäßveränderungen), Gewebefibrose und der Bildung von Autoantikörpern gegen verschiedene Antigene. Im fortschreitenden Verlauf der Erkrankung können Dysfunktionen und Ausfälle verschiedener Organe auftreten. Pathogenetisch stehen funktionelle Veränderungen der Endothelzellen im Vordergrund. Durch gestörte Vasodilatation (verminderte NO-Produktion) und gesteigerte Vasokonstriktion (vermehrte Bildung von Endothelin-1 (ET-1) und Angiotensin II (Ang II) kommt es zu Störungen in der Gewebeperfusion. Ang II und ET-1 vermitteln ihre physiologischen und pathophysiologischen Wirkungen über vier Rezeptoren (AT1,-AT2,-ETA-und ETB-Rezeptor). Die direkte pharmakologische Blockade der Rezeptoren mit spezifischen Antagonisten wird teilweise erfolgreich bei der Behandlung der systemischen Sklerose eingesetzt. Ziel dieser Arbeit war es autoimmun-vermittelte Änderungen an Rezeptoren über die Signaltransduktion an einer mikrovaskulären endothelialen Zelllinie der Haut (HMEC-1) zu untersuchen. Es wurden die Effekte der natürlichen Liganden Ang II und ET-1 mit immunologisch bedingten Mechanismen durch isoliertes IgG von Patienten mit systemischer Sklerose auf die Aktivierung des Signaltransduktionsweges ERK1/2/Ets-1 verglichen. Sowohl die Liganden als auch IgG von erkrankten Patienten führten zu einer gesteigerten Phosphorylierung. Darüber hinaus wurde ausschließlich durch Stimulation mit Patienten-IgG eine Zunahme der Endothelzellproliferation beobachtet. Spezifische Blockade von AT1R und ETAR reduzierte die ERK1/2/Ets-1 Aktivierung deutlich. AT2R- und ETBR-Antagonisten zeigten dagegen keinen inhibierbaren Effekt. In weiteren Experimenten konnte gezeigt werden, dass durch Inhibition der ERK1/2-Vorläuferkinasen Raf und MEK1/2 die aktivierenden Effekte durch Patienten-IgG sowie die natürlichen Liganden verhindert wurden. Ein häufiges pathomorphologisches Korrelat der Gefäßveränderungen bei Patienten mit systemischer Sklerose sind Mikrothrombosen. Deshalb wurden Unterschiede in der Regulation und Expression des prokoagulatorischen und prothrombotischen Proteins Tissue Factor untersucht. Auf Ebene der Gen- und der Proteinexpression konnte eine gesteigerte Aktivierung von Tissue Factor nach Stimulation mit Patienten-IgG nachgewiesen werden. Zudem wurde eine Bindung zwischen Ets-1 und dem Tissue Factor Promotor observiert. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass das IgG von Patienten mit systemischer Sklerose proliferationssteigernde Signalwege in Endothelzellen aktiviert. Damit konnte eine immunologisch bedingte Rezeptoraktivierung als möglicher Pathomechanismus identifiziert werden. Hieraus ergeben sich neue therapeutische Optionen durch Immunmodulation und Rezeptorblockade in der Behandlung von Patienten mit systemischer Sklerose.
Systemic sclerosis is a rare and complex multi-system disease characterized by vasculopathy, tissue fibrosis and the formation of auto-antibodies directed against various antigens. Disease progression could result in various organ dysfunction and failure. Functional changes in endothelial cells are the principal pathogenic mechanism involved. The tissue perfusion is hence disturbed by an alteration of the vasodilatation due to a reduction of the NO production and by an increase of the vasoconstriction caused by an augmentation of the production of endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II). Ang II and ET-1 use four receptors (AT1-, AT2-, ETA- and ETBR) to mediate their physiologic and pathophysiologic effects. Treatment of patients with systemic sclerosis using specific antagonist receptor blockade could sometimes be helpful. The aim of this work was to elucidate the autoimmune-mediated receptor signal transduction changes in a skin microvascular endothelial cell line (HMEC-1). Effects of the natural ligands, Ang II and ET-1, and of IgG isolated from patients presenting with systemic sclerosis were compared regarding the ERK1/2/Ets-1 signal transduction pathway. Both stimulations led to increase in the phosphorylation levels and the pharmacological inhibition of the kinases upstream of ERK, MEK1/2 and Raf, was able to block this activation. The specific blockade of AT1- and ETAR induced also a strong reduction of the ERK1/2/Ets-1 induction. On the contrary, blockade of AT2- and ETBR showed no inhibitory effects. Interestingly, only stimulation with patient IgG resulted in an augmentation of the endothelial cell proliferation. Furthermore, microthrombosis appears in patients presenting with systemic sclerosis as a consequence of vessel changes. Therefore, differences in the regulation and the expression of the pro-coagulation and pro-thrombosis Tissue Factor protein were investigated. Stimulation with patient IgG induced a transcriptional and post-transcriptional activation of Tissue Factor. A binding of the transcription factor Ets-1 to the Tissue Factor promoter could also been shown. To summarize, it was observed that IgG from patients presenting with systemic sclerosis activated signal transduction pathways involved in endothelial cell proliferation. This may identify autoimmune receptor activation as a pathomechanism and lead to new immunomodulating and receptor blocking therapies in the treatment of systemic sclerosis.
