title: Die Bedeutung von Immunthrombose und neutrophil extracellular traps für die Pathogenese von Colitis ulcerosa
Creators: name: Lindemann, Aylin
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024

description: Allein in Europa leiden etwa eineinhalb Millionen Menschen an chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) mit schubweise auftretenden Symptomen, die die Teilnahme am alltäglichen Leben erschweren bis unmöglich machen. Colitis ulcerosa (CU), eine Unterform der CED, ist durch Erosionen und tiefere Ulzerationen der Darmschleimhaut gekennzeichnet, die häufig, aber nicht immer, mit Rektalbluten einhergehen. Für diese Arbeit war es von besonderem Interesse, die Faktoren zu untersuchen, die über das Vorkommen oder Ausbleiben von Blutungen entscheiden und diese als mögliche Therapieansätze für Patienten mit CU zu erforschen. Es wurde gezeigt, dass das Vorkommen oder Ausbleiben von Blutungen mit koloskopisch feststellbaren blutigen oder fibrinösen Belägen auf der erodierten Darmschleimhaut korreliert. Daher wurde der Schlüssel zum Verständnis der Blutungen im Vorkommen von Fibrinbelägen auf der Darmschleimhaut vermutet. Durch histologische Untersuchungen von Schleimhautproben wurde festgestellt, dass fibrinöse Beläge von Leukozyten durchdrungen waren, deren Zellkerne dekondensiert und zu einem Aggregat verklebt waren. Blutige Beläge hingegen bestanden hauptsächlich aus Erythrozyten und waren nur in ihren Randbereichen von Leukozyten infiltriert. Mit Hilfe von Immunfluoreszenzfärbungen und Proteinanalysen konnte gezeigt werden, dass die infiltrierenden Leukozyten im Wesentlichen den neutrophilen Granulozyten zuzuordnen sind und nachgewiesen werden, dass innerhalb der infiltrierten Bereiche eine signifikant erhöhte Aktivität der Peptidylarginindeiminase (PAD) 4 vorhanden war. Eine Aktivität dieses Enzyms ist ein Indikator für die Bildung sogenannter neutrophil extracellular traps (NETs), also das Auswerfen der zelleigenen DNA in den Extrazellulärraum. Aufgrund der negativen Korrelation zwischen dem Vorkommen von durch Neutrophile infiltrierten Fibrinbelägen und Blutungen wurde ein hämostatischer Effekt der NET-Bildung im Kontext CU-assoziierter Ulzerationen angenommen. Im murinen Entzündungsmodell wurde gezeigt, dass PAD4-defiziente Tiere signifikant schwerere Entzündungsverläufe erlitten und die Häufigkeit von Blutungen im Vergleich zur Wildtypkontrollgruppe deutlich erhöht war. In einem mechanisch induzierten Wundmodell wurde zudem eine verzögerte Wundheilung in PAD4-defizienten Mäusen und – besonders interessant – ein persistierendes rotes Blutgerinnsel auf der Wunde gefunden, das im Vergleich zu Wildtypkontrollen nur verlangsamt zu einem weißlichen Fibringerinnsel umstrukturiert wurde. Aufgrund dieser Beobachtungen wurde ein Einfluss der PAD4-Aktivität auf die Prozesse der Blutgerinnung und die Gerinnselumstrukturierung angenommen. In vitro wurde hierzu beispielhaft gemessen, dass die inhibitorische Effizienz von Antiplasmin gegenüber Plasmin in einem PAD4-freien System deutlich höher war als in Anwesenheit von PAD4. Zudem wurde in Wundgewebe aus PAD4-defizienten Tieren eine verringerte Transglutaminaseaktivität gefunden, wie die des fibrinvernetzenden Faktors XIII, sowie reduzierte Mengen der Fibrinabbauprodukte (D-Dimere). Aus diesen Befunden heraus wurde ein durch PAD4 beeinflussbares Modell der Blutgerinnung und Fibrinolyse postuliert. Da etwa 30–40% der Patienten mit CU nicht auf etablierte Therapien ansprechen, ist der Bedarf an weiterführenden Behandlungsmaßnahmen groß. Der zweite Projektteil befasste sich daher mit der Evaluation eines potenziellen neuartigen Medikaments. Voclosporin ist ein Strukturanalogon zum Calcineurininhibitor Cyclosporin A, welcher seit Jahrzehnten off label bei therapierefraktärer CU eingesetzt wird, aber aufgrund nephrotoxischer Nebenwirkungen eine engmaschige Kontrolle erfordert. Aufgrund seines geringeren Toxizitätspotenzials könnte Voclosporin eine vielversprechende Alternative zu Cyclosporin A darstellen. In Zellkulturexperimenten wurde eine vergleichbare Wirkeffizienz der beiden Substanzen bei der Unterdrückung der T-Zellaktivierung gefunden. Beide konnten im murinen Colitismodell vor Gewichtsverlust und Gewebeschädigungen schützen. Diese Arbeit zeigt, dass NET-Bildung und durch neutrophile Granulozyten vermittelte PAD4-Aktivität zur Hämostase der ulzerierten Darmschleimhaut von Patienten mit CU beiträgt, indem die Umstrukturierung von Blutgerinnseln hin zu fibrinösen Belägen gefördert wird, wodurch ein weiterer Blutverlust verhindert und die Wundheilung unterstützt wird. Zudem konnte Voclosporin als potenzielles nebenwirkungsärmeres Therapeutikum für bislang therapierefraktäre CU identifiziert werden, welches für diese Anwendung weiter erforscht werden sollte.