Wagner, Annika (2015)
Evaluation des Sphingolipid- und IL-33/ST2-Signalwegs als Quelle für diagnostische Biomarker für die limitierte Form der systemischen Sklerose.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die Pathophysiologie der systemischen Sklerose (Sklerodermie, SSc) ist bisher unvollständig erforscht. Die Sklerodermie ist eine immun-mediierte Systemerkrankung, gekennzeichnet durch eine Fibrose des Bindegewebes. Die unklare Pathophysiologie erschwert eine frühzeitige Diagnose und therapeutische Intervention bei den Patienten. Es wird angenommen, dass die vaskulären Endothelzellen, insbesondere die der mikrovaskulären Gefäße, eine wichtige Rolle zu Beginn der Erkrankung einnehmen. Erste sichtbare Anzeichen einer gestörten Mikrovaskulatur sind in über 90 % der SSc-Patienten bereits vor einer gesicherten Diagnose mittels Kapillarmikroskopie nachweisbar (1, 2). Inwiefern die Moleküle des Sphingolipid-Signalwegs und der IL-33/ST2-Achse sich für die Sklerodermie als serologische Biomarker eignen, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht. Dabei lag das Augenmerk auf der Evaluation eines Biomarkers(-Panels) zur Diagnose der Sklerodermie oder der Verlaufskontrolle bei Medikation der Sklerodermie-Patienten. Zum einen wurden Serumproben von 69 Patienten mit limitierter systemischer Sklerose (lcSSc), zwanzig Patienten mit diffuser SSc sowie zehn Patienten im frühen Stadium der SSc (LeRoy) aus Schweden und Deutschland untersucht. Als Kontrollgruppen fungierten gesunde, dem Alter und Geschlecht der SSc-Patienten angepasste, Individuen (n = 38) sowie elf Patienten mit dem idiopathischen, primärem Raynaud-Phänomen. Bei den deutschen Individuen wurde eine Kapillar-mikroskopie durchgeführt. Es wurden Plasmaproben von 175 schwedischen lcSSc-Patienten und entsprechenden 112 gesunden Probanden analysiert. Die Sphingolipid- und Glucosyl-Ceramide-Profile wurden mittels LC-MS/MS erhoben, während die Konzentrationen weiterer Proteinparameter, IL-33, sST2, DKK-1 und den Dermatofibrosemarkern COMP sowie Lysyl-Oxidase, mit spezifischen ELISA untersucht wurden. Ebenso wurde der modifizierte Rodnan-Skin-Score (mRSS) erhoben. Die statistische Analyse erfolgte mit dem Mann-Whitney-U-Test, Kruskal-Wallis-Test oder dem Spearmans Korrelationskoeffizient. Die deutschen und schwedischen lcSSc-Patienten (n = 77) zeigten einen lcSSc-typischen Auto-Antikörpertiter. Bei den deutschen lcSSc-Patienten konnten keine Auffälligkeiten in der klinischen Chemie und Hämatologie gefunden werden. Bei diesen 26 Patienten konnte bei der kapillarmikroskopischen Untersuchung die, für die SSc-charakteristische Verringerung der Kapillardichte und die Megakapillaren im Vergleich zu elf 1.RP-Patienten und drei gesunde Probanden nachgewiesen werden. Die schwedischen lcSSc-Patienten (n = 44) wiesen im frühen Stadium der lcSSc vermehrt einen frühen oder aktiven und bei fortgeschrittener Krankheit den späteren Kapillarstatus auf. Im Serum der lcSSc-Patienten war IL-33 nicht erhöht. Der sST2-Serumspiegel war bei lcSSc-Patienten mit einer Krankheitsdauer von mehr als neun Jahren (n = 29) im Vergleich zu dcSSc-Patienten (n = 20) oder früheren Stadien der lcSSc (Krankheitsdauer ein bis drei Jahren, n = 15) deutlich höher. Der sST2-Spiegel korrelierte in SSc-Patienten (n = 95) positiv mit der Krankheitsdauer. In einem auf Zytokine spezialisiertem Assay konnte gezeigt werden, dass auch PDGF-AB/BB, IL-4, EMMPRIN, IL-1ra und ENA-78 in vier lcSSc-Patienten verglichen mit vier alters- und geschlechtsübereinstimmenden Kontrollindividuen erhöht waren. Im Serum zeigte sich ein länderspezifischer Unterschied zwischen deutschen und schwedischen Individuen. In der deutschen Kontrollgruppe (n = 10) waren die S1P-Spiegel signifikant niedriger als in der schwedischen (n = 10). Die gemessenen Ceramid-Konzentrationen unterschieden sich hingegen nicht. Die Sphingosin-Serumkonzentrationen waren, normiert auf die Mittelwerte der jeweiligen gesunden Probanden, bei lcSSc-Patienten (Krankheitsdauer ein bis drei Jahren, n = 15; Krankheitsdauer vier bis neun Jahren, n = 14) im späteren Krankheitsstadium im Vergleich zu den 1.RP-Patienten erhöht. Der S1P-Spiegel der SSc-Patienten (n = 95) korrelierte mit der Erkrankungsdauer, dem COMP-, dem DKK-1- (n jeweils 95) und dem Lysyl-Oxidase-Serumspiegel (n = 33). Ein Zusammenhang zwischen der Erkrankungsdauer dem S1P-, COMP-, DKK-1- (n jeweils 95) und dem Lysyl-Oxidase-Serumkonzentrationen (n = 33) wurde nachgewiesen. Untersuchungen der Plasmaproben von schwedischen 175 lcSSc-Patienten und 112 gesunden Probanden zeigten, dass C18:0- sowie C24:1-Ceramid und das C16:0-Dihydroceramid bei den Patienten erhöht war. Ebenso war S1P und das Glucosyl-Ceramid C24:1 lcSSc-Patienten im Vergleich zur Kontrollgruppe höher. Die Sphingosin-Serumspiegel waren bei den lcSSc-Patienten leicht erhöht. Erste Ergebnisse einer klinische Studie mit sieben lcSSc-Patienten, die eine vasodilatorische Therapie (Iloprost) erhielten, zeigten eine deutliche Zunahme der S1P- und dhS1P-Spiegel am Ende der Behandlung. Damit könnte sich S1P als serologischer Marker für den Behandlungserfolg nach einer Iloprost-Therapie eignen. Die hier untersuchten Sphingolipide, u. a. S1P, und sST2 unterstreichen, insbesondere unter Einbezug ihrer Serumspiegelveränderungen nach einer Iloprost-Therapie, die pathophysiologische Bedeutung der Endothelzellen bei der Sklerodermie. S1P, welches sowohl pro- als auch anti-fibrotisch agiert und zu großen Teilen in Endothelzellen produziert wird (3) und sST2, welches bereits als Marker für fibrotische Erkrankungen beschrieben wurde (4), könnten über das direkt auf Endothelzellen wirkende Iloprost modifiziert werden. Zusammenfassend lässt sich darstellen, dass sST2 und spezifische Sphingolipide neue Zielmoleküle für ein Biomarkerpanel zur exakteren und möglicherweise frühzeitigeren Diagnose der lcSSc sind und die hier dargestellten Ergebnisse deutlich auf eine Beteiligung der Sphingolipide und der IL-33/ST2-Achse in der Pathophysiologie der Sklerodermie hinweisen.

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