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Kollagenosen Arbeitsgruppe zur Erforschung der Pathomechanismen bei systemischem Lupus erythematodes und Systemischer Sklerodermie Martin Aringer, Eva Feierl , Georg Stummvoll, Thomas Karonitsch
Bei unseren Bemühungen, die
Pathomechanismen systemischer Autoimmunerkrankungen besser zu verstehen
und dadurch auch die Therapiemöglichkeiten zu verbessern, konzentrieren
wir uns auf zwei Krankheitsbilder, nämlich den Systemischen Lupus
erythematodes (SLE) und die Systemische Sklerose (SSc). Unsere Arbeit
beinhaltet klinische und immunologische Aspekte, die zum Teil bereits
eng verwoben sind. Bei PatientInnen mit SLE erheben wir seit Jahren
neben den Routineparametern prospektiv wesentliche Aktivitätsscores
(SIS, SLEDAI, ECLAM) und sind dabei, eine elektronische Datenbank
aufzubauen. Da wir bei den relativ seltenen Kollagenosen nicht
ausreichend auf kontrollierte Studien zurückgreifen können, versuchen
wir im Rahmen retrospektiver und historisch prospektiver Studien,
Wirksamkeit und Nebenwirkungen neuer Therapieansätze kritisch zu
hinterfragen. Unter anderem
Alle diese Arbeiten dienen primär einem besseren Verständnis der nach wie vor weitgehend unklaren Pathogenese dieser schweren Autoimmunerkrankungen, mit dem Ziel, die Betreuung und Therapie unserer PatientInnen zu verbessern. Schon daraus ergibt sich, dass wir klinisch wie wissenschaftlich eng mit anderen Kliniken und klinischen Abteilungen und Instituten zusammenarbeiten, aber auch international gerne und erfolgreich kooperieren.
Eva Feierl begann ihre wissenschaftliche Tätigkeit in der Kollagenose- Arbeitsgruppe bereits während des Medizinstudiums mit Schwerpunkt auf den Systemischen Lupus erythematodes (SLE). Der SLE ist eine Autoimmunerkrankung, bei der es zur Bildung zahlreicher Autoantikörper kommen kann. Durch die Ablagerung von Antikörpern und daraus entstehender Immunkomplexe kommt es zu ausgeprägten Entzündungsreaktionen und zu Zell- und Gewebszerstörung, die in unterschiedlichem Ausmaß alle Organe betreffen können. Am häufigsten manifest ist die Beteiligung von Haut, Blutzellen, Lunge, Niere und Gehirn. Eine mögliche Ursache für die Entstehung von Autoantikörpern dürfte in Problemen mit dem Abbau abgestorbener Zellen bestehen. Die aktivierten Lymphozyten im Rahmen des SLE haben auch eine erhöhte Tendenz zur Apoptose (programmierter Zelltod), zumindest in vitro. Dieses Thema ist der Hauptschwerpunkt von Eva Feierl. Sie beobachtet das Apoptoseverhalten von Blutzellen von Lupus-Patienten und untersucht auch Zusammenhänge mit Zytokinen, unter anderem mit dem Tumor Nekrose Faktor (TNF). So konnten wir zeigen, dass TNF im Blut von Lupus-Patienten erhöht und auch biologisch wirksam ist (Aringer M, Feierl E, Steiner G, Stummvoll GH, Hofler E, Steiner CW, Radda I, Smolen JS, Graninger WB. Increased bioactive TNF in human systemic lupus erythematosus: associations with cell death. Lupus. 2002;11(2):102-8.). Derzeit konzentriert sich ihr Interesse auf die Reaktion von Lymphozyten auf andere Zytokine, nämlich die Interleukine 2, 4, 7, 9, 15 und 21, die alle eine gemeinsame Rezeptorkette verwenden. Diese Zytokine führen in ihrer Signaltransduktion zu Phosphorylierung von Stat5, das wir durchflusszytometrisch nachweisen können. Gleichzeitig versucht Eva Feierl das LE-Zell-Phänomen genauer zu charakterisieren. Bei diesem SLE-spezifischen Test handelt es sich um Granulozyten, die kernhaltiges Material aufnehmen. Georg Schett konnte zeigen, dass Antikörper gegen das Histon H1 dem zu Grunde liegen. Eva Feierl untersucht derzeit das Bindungsverhalten dieses Antikörpers auf durch Apoptose oder Nekrose untergegangene Zellen, was einerseits die Natur des phagozytierten Materials klären und andererseits neue Rückschlüsse auf den Zelltod bei SLE zulassen wird.
Den Schwerpunkt der wissenschaftlichen Tätigkeit Georg Stummvolls bildeten und bilden die als Kollagenosen bezeichneten systemischen Erkrankungen, in erster Linie die Systemische Sklerose (auch SSc oder Sklerodermie) und der Systemische Lupus Erythematodes (SLE). Gegenstand von bereits publizierten sowie zurzeit bearbeiteten Projekten ist die Erforschung lymphozytärer Besonderheiten dieser chronisch-entzündlichen Autoimmunerkrankungen. Insbesondere wurden dabei die gestörte Apoptose von CD4+Lymphozyten bei der SSc (eine mögliche Erklärung der bei diesen Patienten typischerweise erhöhten CD4/CD8 Ratio im peripheren Blut) und die in vitro gesteigerte transendotheliale Migration von CD4+ Lymphozyten bei der SSc (die zu den typischen lymphozytären Hautinfiltraten beitragen könnte) untersucht und beschrieben. Georg Stummvoll arbeitete auch an Projekten mit, die sich mit der Bestimmung von pro-inflammatorischen Zytokinen und deren Zusammenhang mit klinischer Aktivität bei SLE Patienten befassten. Die Proliferation von SLE-Lymphozyten auf gereinigte Histon-Antigene, der Zusammenhang mit dem Auftreten von anti-Histon-Antikörpern im Serum (die ihrerseits wieder mit der klinischen Aktivität und anti-dsDNAAnitkörper-Spiegeln korrelieren), sowie die Generierung von Histon-H1-spezifischen T-Zell-Klonen und deren phänotypische Charakterisierung ist Inhalt eines in Abschluss befindlichen Projekts. Neben der Grundlagenforschung bildet aber auch die klinische Forschung einen Teil der wissenschaftlichen Tätigkeit: In Zusammenarbeit mit der klinischen Abteilung für Nephrologie beschäftigte sich Georg Stummvoll mit der Immunadsorption (IAS), einer selektiven, extrakorporalen Methode, potentiell pathogene Immunglobuline (darunter auch Auto-Antikörper) zu entfernen, ein Verfahren das im AKH als ultima ratio in Fällen von schwerem, therapierefraktärem und damit lebensbedrohlichem SLE angewandt wird. Durch die IAS konnten Serum-Spiegel von anti-dsDNA-Antikörpern, die Krankheitsaktivität und vor allem die Proteinurie gesenkt werden, ohne zu einer erhöhten Infektionsneigung zu prädisponieren. Ein weiterer Aspekt der klinisch-wissenschaftlichen Tätigkeit ist die Beobachtung rheumatischer Krankheitsbilder als Folge paraneoplastischer Vorgänge; das Wissen um diese Krankheitsbilder ermöglicht eine frühe, oft quoad vitam entscheidende Diagnose.
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Forschung |
konnten
wir in diesem Rahmen zeigen, dass die Kombination von Zyklophosphamid (Endoxan)-Therapie
und Plasmapherese eine sehr hohe Infektionsgefahr ohne klaren Nutzen mit
sich bringt, während wir in letzter Zeit für die spezifischer wirkende
Immunadsorption wenig ernsthafte Nebenwirkungen und deutliche Hinweise
auf einen therapeutischen Effekt erkennen konnten. Diese Ergebnisse
beeinflussen die Behandlung unserer PatientInnen wesentlich.
Immunologisch erforschen wir den Einfluss verschiedener Zytokine auf das
Krankheitsgeschehen als Ganzes und auf den physiologischen Zelltod (Apoptose)
von Abwehrzellen im Speziellen. Ausgegangen sind wir von der
Beobachtung, dass das Onkogen-Protein Bcl-2 in T-Lymphozyten von aktiven
SLE-PatientInnen erhöht ist, was autoimmune Zellen „vorschriftswidrig“
am Leben halten könnte. Wir konnten zeigen, dass ein vergleichbares Bild
in gesunden Zellen durch die Zugabe von bestimmten Interleukinen
(Interleukin-2 (IL-2), IL-4, IL-7, IL-15) hervorgerufen wird, und damit
auch die Apoptoserate senken. In der Folge haben wir gefunden, dass
IL-15 im Serum vieler SLE-PatientInnen deutlich erhöht ist, und dass die
hohen IL-15-Spiegel tatsächlich mit der Expression von Bcl-2
korrelieren, aber nicht mit der Krankheitsaktivität. Dabei hat sich
herausgestellt, dass ein anderes Zytokin, der Tumor Nekrose Faktor (TNF),
genau diese Korrelation mit der Aktivität der Erkrankung in einem sehr
hohen Ausmaß zeigt. In der Folge konnten wir zeigen, dass TNF in
SLE-Seren tatsächlich bioaktiv ist, was bis dahin bezweifelt wurde. Auch
im Rahmen der Lupus-Nephritis fanden wir eine deutliche und
aktivitätsassoziierte TNF-Expression, sodass wir uns als weltweit erste
Gruppe entschlossen, die bei anderen rheumatischen Erkrankungen
bewährten TNF-Blocker auch bei SLE-PatientInnen einzusetzen. Die erste
unkontrollierte Sicherheitsstudie zeigte trotz einem vorübergehenden
Anstieg von Autoantikörpern keine wesentlichen Nebenwirkungen, aber
erfreulicherweise einen raschen und zum Großteil über nunmehr zwei Jahre
anhaltenden Therapieeffekt auf die pathologische Eiweißausscheidung als
Maß der glomerulären Schädigung. Wir arbeiten derzeit daran, eine
kontrollierte klinische Prüfung vorzubereiten, die diesen Effekt
hoffentlich beweisen wird. Neben TNF ist IL-18 eines der anderen
Zytokine, die im Serum von SLE-PatientInnen erhöht ist. Auch IL-18
korreliert mit der Krankheitsaktivität, aber weniger gut als TNF. Durch
serielle Messungen der Serum-IL-18 Spiegel von mit TNF-Hemmern
behandelten SLE-PatientInnen konnten wir zeigen, dass IL-18 wesentlich
von TNF beeinflusst wird. Daneben wird auch IL-18 demnächst direkt
therapeutisch beeinflussbar sein, es ist daher wichtig, seine Bedeutung
so gut wie möglich zu verstehen. IL-18 fördert vor allem die Bildung von
Interferon-gamma (IFNg), das wahrscheinlich ein weiteres pathogenetisch
wichtiges Zytokin im Rahmen des SLE ist. Wir haben uns in letzter Zeit
verstärkt auch auf die Signaltransduktionswege in Abwehrzellen
konzentriert, die im Fall von Interferonen zentral über das
Stat1-Molekül laufen. Das Stat1-Protein wird durch Interferone über
einen Zeitraum von einigen Tagen hinaufreguliert. Für seine Aktivierung
als Transkriptionsfaktor entscheidend ist aber die bereits wenige
Minuten nach Interferon-Stimulation erfolgende Phosphorylierung. Dabei
konnten wir in letzter Zeit einen chronischen Interferon-Effekt auf
Lymphozyten und Monozyten nachweisen, die wesentlich heftiger auf IFNg
reagieren als gesunde Zellen. Wir versuchen gerade, die zu Grunde
liegenden Mechanismen aufzudecken. In ähnlicher Weise untersuchen wir
auch die Phosphorylierung von Stat5, vor allem durch die Interleukine 2,
7, und 15, was Rückschlüsse über die Zellaktivierung ermöglicht und
ebenfalls therapeutische Anwendungen haben könnte. Ähnliche Ansätze
verwenden wir auch in der Erforschung der Pathomechanismen der
Systemischen Sklerose (SSc). Obwohl diese Erkrankung vermutlich vor
allem eine zellulär vermittelte Schädigung der Endothelzellen
hervorruft, die sich deutlich von den Pathomechanismen des SLE
unterscheidet, konnten wir bei PatientInnen mit SSc teilweise ähnliche
Veränderungen der Zytokinmuster und der Apoptose-Regulation in
Lymphozyten finden wie bei SLE-PatientInnen. Daneben konnten wir
immunologische Einflüsse der Photopherese, einer experimentellen
Therapie für diese schwer behandelbare Erkrankung, nachweisen. Die
beteiligten Zytokine sind aber noch nicht hinreichend geklärt und
könnten therapeutische Möglichkeiten für diese seltenen, aber schweren
Krankheitsbilder eröffnen. Zytokine und ihre Rezeptoren sind daher ein
wesentlicher Schwerpunkt unserer SSc-Projekte. Da die Systemische
Sklerose eine seltene Erkrankung darstellt, ist es nur in Zusammenarbeit
mit anderen Zentren möglich, ausreichende epidemiologische und klinische
Daten zu sammeln. Im Rahmen der European League Against Rheumatism (EULAR)
wurde daher die EULAR Scleroderma Trials and Research Group (EUSTAR)
gegründet, an der wir von Beginn an aktiv beteiligt waren. Ziel dieser
europaweiten Arbeit ist es, möglichst alle PatientInnen mit Systemischer
Sklerose zu erfassen, gemeinsame Standards für die bestmögliche
Evaluation und Therapie zu entwickeln und aussagekräftige
Therapiestudien sowie epidemiologische und immunologische Studien zu
ermöglichen. Ein wesentlicher Aspekt für alle Kollagenosen ist die
Entwicklung und Testung von Biomarkern. Alle diese Arbeiten basieren auf
einer sorgfältigen, standardisierten Betreuung und fortlaufenden
Dokumentation unserer PatientInnen. In erster Linie kommen derzeit
Autoantikörper als Biomarker in Frage. Gemeinsam mit der serologischen
Arbeitsgruppe unter Prof. Günter Steiner erarbeiten wir die Bedeutung
neuer und etablierter Autoantikörper für Diagnose, Organbeteiligung und
Verlaufskontrolle und versuchen auch, die daran beteiligten T-Zellen zu
charakterisieren und zu klonieren. Dabei ergeben sich Überschneidungen
mit der Regulation von Zytokinen und Zytokinrezeptoren, die zum Teil
ebenfalls als Aktivitätsmarker in Betracht kommen, aber auch mit der
Steuerung des Zelltodes, da viele Autoantigene für das Immunsystem erst
durch diesen Prozess erkennbar werden.