Einfluss von Interleukin 17 auf chondrogene Vorläuferzellen in der rheumatoiden Arthritis
Influences of interleukin 17 on chondrogenic progenitor cells in rheumatoid arthritis
by Jens Johannleweling
Date of Examination:2014-02-10
Date of issue:2014-02-06
Advisor:Prof. Dr. Nicolai Miosge
Referee:Prof. Dr. Nicolai Miosge
Referee:PD Dr. Kaomei Guan-Schmidt
Referee:Prof. Dr. Rainer Mausberg
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Name:Doktorarbeit Jens Johannleweling 2014 Endver...pdf
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Format:PDF
Abstract
English
Rheumatoid Arthritis is a chronic inflammatory joint disease of still unknown etiology leading to progressive joint destruction. Immunoregulatory cells, synoviocytes and cartilage cells were previously shown to play an important pathogenic role in rheumatoid arthritis. Further it was shown that the amount of the proinflammatory cytokine Interleukin 17 (IL17) is increased in synovial fluid of patient with rheumatoid arthritis. Therefore it is suggested that IL17 is playing an important role in the pathology of rheumatoid arthritis. Recently, a novel chondrogenic progenitor cell population were isolated from cartilage tissue of patient with rheumatoid arthritis.. It was shown that chondrogenic progenitor cell populations are expressing an IL17 receptor complex on its surface. Therefore we suggest to see an effect of IL17 stimulation on this specialized cell population . Method: Chondrogenic progenitor cells could be generated from human cartilage tissue of patient with rheumatoid arthritis. The cells were incubated with IL17 and further analysis were demonstrated by cell culter analysis, real-time PCR, fluorescence microscopy and western blot. Results: We could show an effect of IL17 stimulation on cell growth of chondrogenic progenitor cells in the first days of cell culture. The gene expression of chondrogenic progenitor cells revealed the following mRNA-molecules: IL6, IL1, MMPs (MMP3, MMP14,MMP15, MMP17) and following: NFkB, , MAPK1, IL1, Aggrecan, ADAMTS-5 and TIMP3. After IL17 stimulation we could show increased expression of MMP3, IL6, MMP17 and NFKb in chondrogenic progenitor cells, whereas there was no significant change in expression of MMP14, MMP15. We could demonstrate the expression of IL6 and MMP3 within the chondrogenic progenitor cells on protein level due to western blot and fluorescence microscopy. An interleukin 17 antibody was capeable of blocking the previously shown effects of IL17 stimulation on IL 6 expression in chondrogenic progenitor cells. Conclusion:IL17 seems to play an important role in the pathology of rheumatoid arthritis. Chondrogenic progenitor cells happen to have a certain reaction pattern on IL17 stimulation, which seems to results in further progression of rheumatoid arthritis. Blocking this shown IL17 effects in rheumatoid arthritis could be one further target in the rheumatoid arthritis therapy. But that has to be proofed in further studies.
Keywords: rheumatoid arthritis+chondrogenic progenitor cells+IL17+MMP3+IL6
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Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch entzündliche Gelenkentzündung, deren Ursachen bis dato ungeklärt bleibt. Der Verlauf der Erkrankung führt zu irreversiblem Zerstörung von Knorpel, Knochen und umgebenden Geweben in den betroffenen Gelenken. Es scheint jedoch klar, dass Synovialzellen, Knorpelzellen und Zytokine eine entscheidende Rolle im Fortschreiten der Erkrankung spielen. IL17 ist ein kürzlich entdecktes Zytokine, welches im besonderen Maßen mit der rheumatoiden Arthritis in Verbindung gebracht wird. Es liegt in der Synovialflüssigkeit und im Serum von Patienten mit rheumatoider Arthritis in deutlich höherer Konzentration vor als in anderen Gelenks-zerstörenden Erkrankungen wie z.B. der Osteoarthritis. Eine kürzlich entdeckte Zellpopulation konnte als chondrogene Vorläuferzellen charakterisiert werden. Da sie einen IL17-Rezeptorkomplex exprimieren, ist anzunehmen, dass eine IL17 Stimulation der chondrogenen Vorläuferzellen zu Veränderungen in deren Synthesemustern führt. Methode: Chondrogenen Vorläuferzellen konnten aus menschlichem Knorpel von Patientin mit rheumatoider Arthritis gewonnen und in Kultur gehalten werden. Die Zellen wurden mit IL17 inkubiert und deren Reaktion durch Zellkulturstudien, real-time-PCR, Immunfluoreszenz und western blot untersucht. Ergebnisse: Die IL17 Stimulation der chondrogenen Vorläuferzellen führte zu einer Suppression des Zellwachstums in den ersten Tagen der Zellkultur. Folgende mRNA Moleküle konnten erstmals in den chondrogenen Vorläuferzellen nachgewiesen werden: IL6, IL1,MMP3, MMP14,MMP15, MMP17 NFkB, , MAPK1, IL1, Aggrecan, ADAMTS-5 und TIMP3. Die IL17 Stimulation führte zu einer Erhöhung der Expression von MMP3, MMP17, IL6 und NFkB in den chondrogenen Vorläuferzellen. MMP14 und MMP15 zeigten sich nicht beeinflusst in ihrem Expressionsmuster. Anschließend konnten die Proteine MMP3 und IL6 stellvertretend in den chondrogenen Vorläuferzellen nachgewiesen werden. Ein IL17 Antikörper konnte den zuvor gezeigten Effekt von IL17 auf die IL6 Expression erfolgreich blocken. Schlussvolgerung: chondrogenen Vorläuferzellen scheinen in einem bestimmten Expressionsmuster auf die IL17 Stimulation zu reagieren. Gerade diese Reaktion scheint zum weiteren Fortschreiten der rheumatoiden Arthritis zu führen. Aufgrund der vielen bereits gezeigten Effekte von IL17 auf Gewebe in der rheumatoiden Arthritis scheint IL17 ein vielversprechendes Ziel in der zukünftigen Therapie der Erkrankung darzustellen.
Schlagwörter: Rheumatoide Arthritis+chondrogene Vorläuferzellen+IL17+MMP3+IL6