(Wien, 08-08-2024) Forscher:innen der Medizinischen Universität Wien haben in einer aktuellen Studie die zellulären und molekularen Grundlagen der idiopathischen subglottischen Trachealstenose (ISGS) untersucht und bestimmte Zellen identifiziert, die zur Krankheitsentwicklung beitragen. Die ISGS ist eine seltene Erkrankung, welche zu einer Verengung der oberen Luftröhre durch Narbenbildung führt und vor allem Frauen betrifft. Diese Krankheit äußert sich in Symptomen wie pfeifenden Atemgeräuschen und möglichen Stimmveränderungen, kann aber auch zu ernstzunehmender Atemnot führen.
Um die bisher unbekannten pathologischen Aspekte der ISGS zu identifizieren, setzte das Forschungsteam um den Erstautor Martin Direder (Universitätsklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie) sowie die Studienleiter Hendrik J. Ankersmit (Universitätsklinik für Thoraxchirurgie) und Michael Mildner (Universitätsklinik für Dermatologie) die Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNAseq) ein. Diese innovative Methode ermöglicht eine detaillierte Analyse der Zelltypen und deren Genexpression im Gewebe und ermöglicht somit, ein präzises Bild der zellulären Zusammensetzung des fibrotischen Gewebes zu zeichnen. Fibrose bezeichnet die krankhafte Vermehrung von Bindegewebe bzw. überschießende Narbenbildung, die in verschiedenen Organen auftreten kann.
Die Analyse ergab, dass das fibrotische Gewebe der ISGS eine bestimmte Untergruppe von Fibroblasten – Zellen, die für die Bildung von Narbengewebe verantwortlich sind – sowie Schwann Zellen in einem aktivierten Zustand enthält. Schwann Zellen spielen normalerweise eine wichtige Rolle für die Funktion von Nerven und unterstützen bei Verletzungen die Nervenregeneration. Diese Zellen zeigten ein spezifisches Genexpressionsmuster, das auf ihre Beteiligung an der Matrixbildung hinwiest. Die Involvierung von Schwann Zellen in der Narbenbildung bzw. in fibrotischen Prozessen wurde von der Arbeitsgruppe erst vor kurzem erstmalig in der Haut beschrieben. Die vorliegende Studie bestätigt daher die zuvor aufgestellte Hypothese, dass Schwann Zellen in fibrotischen Erkrankungen verschiedenster Organe eine wichtige Rolle spielen können. Darüber hinaus wurde eine erhöhte Anzahl von Plasmazellen festgestellt, die für die Produktion von Antikörpern zuständig sind. Plasmazellen, die in spezifischen Bereichen des fibrotischen Gewebes konzentriert waren, zeigten eine Überexpression von Genen, die für die Bildung von Immunoglobulin G (IgG) wichtig sind. Eine Anreicherung dieser Zellen konnte bereits in anderen fibrotischen Erkrankungen beobachtet werden, was auf eine ähnliche Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten der ISGS hindeutet.
„Die Untersuchung der Einzelzell-Transkriptionsprofile ermöglicht es uns, die pathologischen Zustände und die veränderte zelluläre Umgebung in der ISGS besser zu verstehen“, so Erstautor Martin Direder. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass in ISGS fortlaufende fibrotische Prozesse stattfinden und dass Fibroblasten, Schwann Zellen und Plasmazellen maßgeblich zur Krankheitsentwicklung beitragen“, erklärt Co-Studienleiter Hendrik Jan Ankersmit, „dieses Wissen könnte entscheidend für die Entwicklung zukünftige Diagnose- und Behandlungsmethoden sein.“
Die Erkenntnisse dieser Studie tragen dazu bei, die komplexen Mechanismen der ISGS besser zu verstehen und könnten die Grundlage für die Entwicklung gezielter therapeutischer Ansätze bilden, die die krankhafte Aktivität der beteiligten Zelltypen modulieren. Die Studie wurde von der Aposcience AG, der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft und der Wiener Wirtschaftsagentur gefördert.
Publikation: Frontiers in Cell and Developmental Biology
Transcriptional profiling sheds light on the fibrotic aspects of idiopathic subglottic tracheal stenosis
Martin Direder, Maria Laggner, Dragan Copic, Katharina Klas, Daniel Bormann, Thomas Schweiger, Konrad Hoetzenecker, Clemens Aigner, Hendrik Jan Ankersmit und Michael Mildner; Front. Cell Dev. Biol. 12:1380902
DOI 10.3389/fcell.2024.1380902