Rheumatoide Arthritis: Proteomische Analyse von Serum und synovialen Fibroblasten zur Detektion von Biomarkern
Rheumatoid arthritis: proteomic analysis of serum and synovial fibroblasts for the detection of biomarkers
by Jan-Hendrik Streich
Date of Examination:2009-04-22
Date of issue:2009-06-23
Advisor:PD Dr. Hassan Dihazi
Referee:Prof. Dr. Sigrid Hoyer-Fender
Referee:Prof. Dr. Uwe Groß
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-343
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Description:Dissertation
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Abstract
English
The rheumatoid arthritis (RA) is a chronic systematic inflammatory disorder that affects primarily the peripheral joints and will lead to a progressive destruction of the articular cartilage and ankylosis.. About 1 % of the world s population is affected by RA whereas women are affected three times more often than man. The onset is most frequent in 40 to 50 years. Although there are specific immunological blood tests (anti-CCP and anti-MCV) and the diagnosis is fairly well categorized by the criteria for the classification of rheumatoid arthritis the confirmation of the diagnosis strikes often too late for a matutinal therapy. This circumstance leads to an arising need for valid biomarkers in order to diagnose this disease as early as possible. In this work human serum and activated synovial fibroblasts were analysed via a two step proteomic approach to discover a protein-based marker for the RA. In the first step activated synovial fibroblasts were obtained by digest with collagenase of human synovia, cultivated and analyzed by 2D-SDS-PAGE. Specific fragments of vimentin were significantly regulated and could only be detected in the fibroblasts of RA-patients. Vimentin is aspersed to be a mediator in the inhibition of the release of p53 and could modulate the resistence against apoptosis in these cells. The second step human serum was analysed by DIGE. Prior to analysis the serum was depleted using a MARC (multiple affinity removal column) in oder to visualise low abundant proteins. Serum amyloid A protein (SAA) was significantly upregulated in the sera of RA compared to the sera of osteoarthritis (OA) patients. SAA is a key mediator in the release of matrix-metallo-proteases, modulates the release of inflammatory cytokines and could emerge to take an active part in the pathogenesis of the RA. Furthermore a fractionation technique based on reverse-phase chromatography was developed to enhance the visualisation of low abundant proteins.
Keywords: biomarker; proteomics; rheumatoid arthritis
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Die rheumatoide Arthritis (RA) ist eine systemische, chronisch inflammatorische Autoimmunkrankheit, die in der Regel mit dem Befall der peripheren Gelenke beginnt. Der Verlauf der Krankheit ist progressiv und führt zu einer Zerstörung der betroffenen Gelenke. Ungefähr 1 % der Weltbevölkerung ist betroffen, wobei Frauen drei Mal so häufig betroffen sind wie Männer. Das Hauptmanifestationsalter ist zwischen dem 40. und 50. Lebensjahr festzusetzen. Trotz großer Fortschritte im Bereich der klinischen Routinediagnostik durch hochspezifische, immunologische Marker (Anti-CCP und Anti-MCV) bleibt die RA eine im Gros zu spät diagnostizierte Krankheit des rheumatischen Formenkreises. Therapieerfolge setzen daher eine möglichst frühe Diagnose voraus. Dieser Missstand begründet die Notwendigkeit eines weiteren, proteinogenen Biomarkers für die Frühdiagnose der RA. In dieser Arbeit wird dieses Ziel durch zwei unterschiedliche proteomische Ansätze verfolgt. Im ersten, artikulären Ansatz wurden synoviale Fibroblasten durch Verdau mit Kollagenase aus Synovia gewonnen, kultiviert und die Lysate dieser Zellen mittels 2D-Gelelektrophorese analysiert. Es konnten spezifische Vimentinfragmente detektiert werden, die nur bei RA-Patienten vorkamen. Vimentin steht hierbei im Verdacht, die Verfügbarkeit vom p53 zu beeinflussen und könnte somit die Apoptoseresistenz dieser Zellpopulation erklären. Im zweiten, globalen Ansatz wurde humanes Serum durch Differenzielle-In-Gel-Elektrophorese (2D-DIGE) untersucht. Zuvor wurden high abundand Proteine durch den Einsatz einer MARC (multiple affinity removal column) abgereichert, um die low abundand Proteine besser visualisieren zu können. Dabei konnte in den Seren von RA-Patienten das Serum Amyloid A Protein (SAA) als signifikant hochreguliertes Protein identifiziert werden. Es konnte gezeigt werden, dass SAA die Freisetzung diverser Zytokine und Matrix-Metallo-Proteasen (MMPs) induziert. Es könnte daher eine aktive Rolle in der Pathogenese der RA einnehmen. Des Weiteren wurde eine HPLC-basierte Methode zur Fraktionierung von Serum entwickelt, um die Detektion von low abundand Proteinen nochmals zu verbessern
Schlagwörter: Biomarker; Proteomics; Rheumatoide Arthritis