Untersuchungen der Trefoil factor family Peptide 1-3 in humaner Synovialflüssigkeit und Synovialmembran und deren Bedeutung bei Arthrose und rheumatoider Arthritis

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2021-05-10
Issue Year
2021
Authors
Popp, Judith
Editor
Abstract

Objective: Trefoil factor family peptide 3 (TFF3) has been shown to support catabolic functions in cases of osteoarthritis (OA). As in joint physiology and diseases such as OA, the synovial membrane (SM) of the joint capsule also plays a central role. We analyze the ability of SM to produce TFF compare healthy SM and its secretion product synovial fluid (SF) with SM and SF from patients suffering from OA or rheumatoid arthritis (RA).

Methods: Real-time PCR and ELISA were used to measure the expression of TFFs in healthy SM and SM from patients suffering from OA or RA. For tissue localization, we investigated TFF1-3 in differently aged human SM of healthy donors by means of immunohistochemistry, real-time PCR and Western blot.

Results: Only TFF3 but not TFF1 and -2 was expressed in SM from healthy donors as well as cases of OA or RA on protein and mRNA level. In contrast, all three TFFs were detected in all samples of SF on the protein level. No significant changes were observed for TFF1 at all. TFF2 was significantly upregulated in RA samples in comparison to OA samples. TFF3 protein was significantly downregulated in OA samples in comparison to healthy samples and cases of RA significantly upregulated compared to OA. In contrast, in SM TFF3 protein was not significantly regulated.

Conclusion: The data demonstrate the production of TFF3 in SM. Unexpectedly, SF contains all three known TFF peptides. As neither articular cartilage nor SM produce TFF1 and TFF2, we speculate that these originate with high probability from blood serum.

Abstract

Hintergrund und Ziele: Trefoil factor family Peptide (TFF) sind eine Gruppe von drei (TFF1, TFF2 und TFF3) kleeblattförmigen Peptiden, die in verschiedenen Geweben und Flüssigkeiten des menschlichen Körpers vorkommen. Hier interagieren sie mit unterschiedlichen Molekülen und Rezeptoren, u.a. mit Muzinen und Chemokinrezeptoren (Braga Emidio et al., 2019, Otto and Thim, 2005). Den TFF-Peptiden werden protektive und wundheilungsfördernde Eigenschaften z.B. in Schleimhäuten zugeschrieben (Taupin and Podolsky, 2003); auf der anderen Seite wurde aber auch gezeigt, dass das Trefoil factor family Peptid 3 (TFF3) im arthrotischen Gelenkknorpel katabole Eigenschaften aufweist (Rösler et al., 2010). Rheumatoide Arthritis (RA) und Arthrose (OA) stellen zwei der häufigsten Gelenkerkrankungen dar, die für die betroffenen Patientinnen mit hohem Leidensdruck aufgrund von Schmerzen und Gelenkdeformitäten einhergehen. Beide Erkrankungen sind durch Entzündungsvorgänge und Destruktionen im beteiligten Gelenkknorpel gekennzeichnet. Die Vorgänge betreffen nicht nur isoliert den Gelenkknorpel, sondern auch die umliegenden Gelenkstrukturen, wie die Synovialmembran (SM) und die Synovialflüssigkeit (SF, Synovia). Ziel dieser Arbeit ist es zu analysieren, ob die TFF-Peptide 1-3 ebenfalls von Zellen der SM produziert werden und in der SF vorkommen. Hierbei werden Proben von gesunden Probandinnen mit denen von Patient*innen, die an OA oder RA leiden, verglichen.

Methoden: Zur Detektion, Lokalisation und Quantifizierung der TFF-Peptide werden methodisch reverse Transkriptase Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR), real-time RT-PCR, Western Blot, Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) und Immunhistochemie angewandt. Für die Untersuchungen werden hierbei Gewebe und Gelenkflüssigkeit gelenkgesunder Personen sowie von Patient*innen mit OA und RA unterschiedlichen Alters und Geschlechts eingesetzt und miteinander verglichen.

Ergebnisse und Beobachtungen: Die Ergebnisse zeigen, dass in SM ausschließlich TFF3 exprimiert und synthetisiert wird. TFF1 und TFF2 sind nicht detektierbar. Im Gegensatz dazu lassen sich alle drei Peptide TFF1-3 in SF auf Protein-Ebene nachweisen. In Bezug auf die Quantifizierung der TFF-Peptide zwischen den einzelnen Gruppen zeigen sich für TFF1 keine signifikanten Veränderungen. TFF2 ist in SF von Patient*innen, die an RA leiden, im Verhältnis zu OA signifikant hochreguliert. Bei TFF3 zeigt sich eine signifikant niedrigere Proteinkonzentration bei OA im Verhältnis zu gesunder SF sowie eine signifikant höhere Konzentration bei RA im Verhältnis zu OA. Betrachtet man die Expression und Synthese von TFF3 in SM, sind keine signifikanten Unterschiede zwischen RA, OA und gesunden Proben offensichtlich.

Schlussfolgerungen: Die Untersuchungen belegen, dass ausschließlich TFF3 durch die SM produziert wird. In der SF können jedoch unerwarteterweise alle drei TFF-Peptide nachgewiesen werden. Da weder Gelenkknorpel noch SM TFF1 und TFF2 produzieren und SM bekanntermaßen ein Ultrafiltrat des Blutserums ist, ist davon auszugehen, dass TFF1 und TFF2, sowie wahrscheinlich zusätzlich zur Eigenproduktion durch die SM auch TFF3, aus dem Blutserum in die SF diffundieren. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um eine Aussage über eine mögliche Funktion der TFF-Peptide im Rahmen der Pathogenese der RA und der OA sowie ggf. mögliche weitere Therapieoptionen zu treffen. Insbesondere werden für eine Einschätzung der Quantifizierung der Peptide in den unterschiedlichen Gruppen mehr Patient*innen-/Personendaten benötigt. Relevant sind z.B. Begleiterkrankungen oder eingenommene Medikamente, die u.a. den Blutserumspiegel der TFF-Peptide beeinflussen können.

DOI
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