title: Die Rolle von „Sorbin and SH3 domain-containing protein 2“ (SORBS2) in der Systemischen Sklerose
Creators: name: Neise, Nils
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 0
Subjects: subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 61 Medizin und Gesundheit :: 610 Medizin und Gesundheit

description: Objective: Systemic sclerosis (SSc) is a disease of connective tissue characterized by vasculopathy, dysregulations of the innate and adaptive immune systems, and resulting inflammation and fibrosis [1]. In fibrotic diseases, excessive production of collagen-rich extracellular matrix (ECM) displaces functional tissues of affected organs and restricts their function [1]. This mechanism is associated with increased mortality and is frequently not limited to one organ in SSc [1]. Fibroblasts represent central effector cells in the fibrotic process [1]. They can produce collagen and other components of the ECM [2]. In SSc pathological activation of fibroblasts occurs and ECM accumulates consequently [1]. Although the influence of cytokines such as transforming growth factor-β and cell to cell interactions are known to be important components in the development of fibrosis, the exact pathomechanism is still not fully understood [1]. The protein Sorbin and SH3 domain-containing protein 2 (SORBS2) has pleiotropic effects on immunological processes such as migration, cell adhesion, and the induction of senescence in fibroblasts [3-6]. A connection of SORBS2 and the pathogenesis of fibrotic processes is investigated in more detail in this work. Methods: To answer the question of this study the gene expression of SORBS2 in human skin fibroblasts stimulated with the profibrotic cytokine TGF-β was investigated by quantitative real-time PCR. In vivo the number of SORBS2-expressing cells in the skin of SSc patients and healthy control subjects was analysed by immunofluorescence microscopy. For further evaluation the mouse model of bleomycin induced, and topoisomerase-1 induced skin fibrosis was used. Genetically modified (transgenic) mice were used in which the protein SORBS2 was conditionally deactivated in fibroblasts. The extent of skin fibrosis was determined by histological and immunohistochemical staining of the treated skin as well as by computed tomography images. In addition, the collagen content of the skin samples was assessed by hydroxyproline assay and the expression levels of the profibrotic genes COL1A1, COL1A2 and Lumican were investigated by quantitative real-time PCR. A chromatin immunoprecipitation assay (ChIP-assay) was also performed to analyse changes in the SORBS2 gene at the epigenetic level. Results: The results show a significant increase of the expression level of SORBS2 in the skin of SSc patients. In the mouse model of topoisomerase-1 induced skin fibrosis, increased SORBS2 positive fibroblasts were detected. In vitro, expression of SORBS2 was induced in fibroblasts in a TGF-β-dependent manner. In mice with conditional knockout of SORBS2 in fibroblasts, the extent of fibrosis was reduced in the bleomycin-induced skin fibrosis model. Skin thickness, collagen amount, myofibroblast number and expression of COL1A1, COL1A2 and Lumican were significantly reduced. In fibroblasts from SSc patients, reduced trimethylation of H3K9 in the promoter region SORBS2_1 was found. Conclusion: The results of this study show that SORBS2 might play an important role in the pathogenesis of SSc. SORBS2 is significantly upregulated in the skin of SSc patients as well as in the mouse model of SSc. The cells expressing SORBS2 were identified as fibroblasts. The expression of SORBS2 in fibroblasts is TGF-β dependent. Fibroblast specific knockout of SORBS2 leads to a reduced extent of fibrosis in animal models. The results of this work indicate that modulation of SORBS2 may represent a promising approach for the therapy of fibrotic diseases such as SSc.
description: Hintergrund und Ziele: Die Systemische Sklerose (SSc) ist eine Erkrankung des Bindegewebes, die durch Vaskulopathie, Dysregulationen des angeborenen und adaptiven Immunsystems und daraus resultierender Entzündung und Fibrose gekennzeichnet ist [1]. In fibrotischen Erkrankungen, wird durch übermäßige Produktion kollagenreicher Extrazellularmatrix (ECM) funktionelles Gewebe betroffener Organe verdrängt und in ihrer Funktion eingeschränkt [1]. Dieser Mechanismus ist mit einer erhöhten Mortalität assoziiert und in der SSc häufig nicht nur auf ein Organ beschränkt [1]. Fibroblasten stellen im fibrotischen Prozess zentrale Effektorzellen dar [1]. Sie haben die Fähigkeit Kollagen und andere Bestandteile der ECM zu synthetisieren [2]. In der SSc kommt es zu einer pathologischen Aktivierung von Fibroblasten und als Folge dessen zu einer Akkumulation von ECM [1]. Auch wenn der Einfluss von Zytokinen wie Transforming Growth Factor-β und Zell zu Zell Interaktionen als wichtiger Bestandteil in der Entwicklung einer Fibrose bekannt sind, kann der genaue Pathomechanismus noch nicht gänzlich nachvollzogen werden [1]. Das Protein Sorbin und SH3 domain-containing protein 2 (SORBS2) hat pleiotrope Effekte auf immunologische Prozesse wie Zellmigration, Zelladhäsion und die Induktion von Seneszenz in Fibroblasten [3-6]. Ein Zusammenhang von SORBS2 und der Pathogenese fibrotischer Prozesse wird in dieser Arbeit genauer untersucht. Methoden: Zur Beantwortung der Fragestellung dieser Studie wurde die Genexpression von SORBS2 in humanen Hautfibroblasten, die mit dem profibrotischen Zytokin TGF-β stimuliert wurden mittels quantitativer Real-Time PCR untersucht. In vivo wurde die Anzahl SORBS2 exprimierender Zellen in der Haut von SSc-Patienten und gesunden Kontrollprobanden durch Immunfluoreszenzmikroskopie analysiert. Zur weiteren Beurteilung wurde das Mausmodell der Bleomycin induzierten und der Topoisomerase-1 induzierten Hautfibrose angewendet. Dabei wurde unter anderem mit genetisch modifizierten (transgenen) Mäusen gearbeitet, bei denen das Protein SORBS2 konditionell in Fibroblasten inaktiviert 2 werden kann. Die Ausprägung der Hautfibrose wurde durch histologische und immunhistochemische Färbungen der behandelten Haut sowie durch computertomographische Aufnahmen bestimmt. Zudem wurde der Kollagengehalt der Hautproben mittels Hydroxyprolin Assay und die Expressionsniveaus der profibrotischen Gene COL1A1, COL1A2 und Lumican mittels quantitativer Real-Time PCR untersucht. Ebenfalls wurde ein Chromatin-Immunpräzipitations-Assay (ChIP-Assay) durchgeführt, um Änderungen des SORBS2 Gens auf epigenetischer Ebene zu analysieren. Ergebnisse und Beobachtungen: Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Erhöhung des Expressionsniveaus von SORBS2 in der Haut von SSc Patienten. Im Mausmodell der Topoisomerase-1 induzierten Hautfibrose ließen sich vermehrt SORBS2 positive Fibroblasten nachweisen. In vitro konnte TGF-β abhängig die Expression von SORBS2 in Fibroblasten induziert werden. Bei Mäusen mit konditionellem Knockout von SORBS2 in Fibroblasten zeigte sich im Modell der Bleomycin induzierten Hautfibrose die Hautdicke, Kollagenmenge, Anzahl von Myofibroblasten sowie die Expression von COL1A1, COL1A2 und Lumican reduziert. In Fibroblasten von SSc-Patienten ließen sich verringerte Trimethylierungen von H3K9 in der Promotorregion SORBS2_1 nachweisen. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass SORBS2 für die Pathogenese der SSc eine wichtige Rolle einnimmt. SORBS2 wird sowohl in der Haut von SSc Patienten als auch im Mausmodell der SSc vermehrt exprimiert. Die SORBS2 exprimierenden Zellen konnten als Fibroblasten identifiziert werden. Die Expression von SORBS2 in Fibroblasten ist TGF-β abhängig. Der Knockout von SORBS2 führt zu einer reduzierten Ausprägung der Fibrose im Tiermodell. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass die Modulation von SORBS2 einen vielversprechenden Ansatz für die Therapie von fibrotischen Erkrankungen wie der SSc darstellt.