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Die rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit bevorzugtem Befall der Gelenke. Es bestimmen Knorpel- und Knochendestruktionen das Krankheitsbild. Eine Schlüsselrolle in der Pathogenese nehmen proliferierende, synoviale Fibroblasten (RASF) durch Auflösung der extrazellulären Matrix (EZM), durch Interaktion mit immunkompetenten Zellen und durch Produktion pro-inflammatorischer Zytokine ein. Die vorliegende Arbeit zeigt die Migrationseigenschaften von RASF und zwei verschiedenen murinen (LS48) und humanen (TK188) Fibroblastenzelllinien in einem In-vitro-Migrationsassay. Es wird der Einfluss von Antikörpern sowie verschiedener EZM-Komponenten auf die Migration der Zelllinien untersucht. Die nachfolgende Analyse phänotypischer Charakteristika stellt dabei die besondere Rolle der genannten Fibroblastenzelllinien heraus, welche eine Reihe von Gemeinsamkeiten untereinander und mit RASF besitzen. Sie zeigen ebenso erhöhte Migrationsaktivität unter dem Einfluss eines Chemoattraktants und besitzen ähnliche Destruktionsmuster von Kollagenmatrizen. Beide Zellreihen exprimieren mehr RASF-typische Proteasen, Adhäsionsmoleküle und immunologisch agierende Proteine als nicht pathologisch transformierte Fibroblasten. Ebenso weisen sie eine gesteigerte Stoffwechselaktivität und Proliferationstätigkeit auf. Diese in vitro erbrachten Hinweise auf mögliche Knorpeldestruktionen sollten Anlass für weitere In-vivo-Studien zu den genannten Zelllinien geben.

Hintergrund: Der Einfluss von rheumatoider Arthritis auf Psyche, Lebensqualität und Alltag der Patienten ist groß. Für eine positive Langzeitprognose sind frühzeitige Diagnosestellung und Therapieeinleitung entscheidend. Diese werden maßgeblich von den strukturellen Gegebenheiten der ambulanten rheumatologischen Versorgung beeinflusst. Hier zeigen sich trotz großer Fortschritte in den letzten Jahren weiterhin Defizite. Anhand einer Patientenbefragung in Leipzig sowie ländlichen Gebieten Sachsens sollen regionale Unterschiede und eventuelle Mängel in der ambulanten Versorgung sowie deren Einfluss auf die Lebensqualität, psychische Gesundheit und Entscheidungsfindungsprozesse untersucht werden. Methoden: Aus sechs Praxen in der Stadt Leipzig und drei Praxen in Kleinstädten (Naunhof, Plauen und Hoyerswerda) wurden Patienten mit der Erstdiagnose rheumatoide Arthritis im ersten Quartal 2011 mittels Fragebögen zu psychischer Gesundheit (Hospital Anxiety and Depression Scale und Short-Form-36-Health-Survey) sowie Entscheidungsfindungsprozessen (Decision Making Preference Scale) befragt. Ein eigens entwickelter Fragebogen erhob Beschwerde- und Behandlungsdauer sowie allgemeine medizinische Daten und Medikation. Ergebnisse: 19 Land- und 38 Stadtpatienten wurden eingeschlossen. Landpatienten suchten signifikant später den Hausarzt auf (Land 15, Stadt 12 Monate, p= .023). Die hausärztliche Behandlungsdauer bis zur Überweisung zum Rheumatologen betrug auf dem Land 5,4 und in der Stadt 2,4 Monate. Bei 70% der Stadt- und 40% der Landpatienten erfolgte die Überweisung innerhalb der ersten sechs Wochen. Die Gesamtdauer von Beschwerdebeginn bis zur Überweisung zum Rheumatologen war mit 20 Monaten auf dem Land signifikant länger als in der Stadt (15 Monate, p= .043). Die Wahl der Medikation durch den Rheumatologen hing signifikant mit der Herkunft der Patienten zusammen (p= .006). Nach Erstkontakt erhielten 65% der Land- und 55% der Stadtpatienten ein DMARD. In beiden Regionen wurde überwiegend mit Glukokortikoiden behandelt (Stadt 82%, Land 71%). Auf dem Land zeigten die Patienten weniger Interesse an Mitwirkung im partizipativen Entscheidungsfindungsprozess und waren mehrheitlich bereit, sich der Meinung des Arztes auch gegen den eigenen Willen anzuschließen. In der Stadt war der Wunsch nach aktiver Teilhabe an medizinischen Entscheidungen bei jüngeren und höher gebildeten Patienten signifikant größer als bei älteren oder bildungsfernen Erkrankten. Mit 21% wiesen tendenziell mehr Landpatienten depressive Symptome auf als in der Stadt (14%). Auf dem Land bestand häufiger der Verdacht auf krankheitsassoziierte Angststörungen. Zusätzlich litten die Patienten hier signifikant stärker unter ihren Schmerzen als in der Stadt (p= .026), wobei sich kein grundsätzlicher Unterschied in der gesundheitsbezogenen Lebensqualität ergab. Schlussfolgerung: In Stadt und Land zeigen sich Defizite in der ambulanten rheumatologischen Versorgung, wobei der Grad der Unterversorgung mit der Herkunft assoziiert ist und Landpatienten signifikant länger bis zum ersten Rheumatologenkontakt brauchen. Maßgeblich verantwortlich hierfür ist die verspätete Vorstellung der Patienten beim Hausarzt ebenso wie die ungleiche Facharztverteilung in Stadt und Land. Patienten auf dem Land sind tendenziell depressiver, passiver und schmerzgeplagter, wobei sich keine grundsätzlichen Unterschiede in der gesundheitsbezogenen Lebensqualität ergeben. Die Ergebnisse spiegeln Ärztemangel und infrastrukturelle Probleme wider. Weiterer Schulungs- und Aufklärungsbedarf zur verstärkten Bildung eines öffentlichen Bewusstseins für die Erkrankung rheumatoide Arthritis wird ebenso deutlich wie die Notwendigkeit für die Bahnung schnellerer Zugangswege zu rheumatologischer Behandlung.

Monocytes and macrophages are mediator cells of cartilage and bone erosion in the synovia of rheumatoid arthritis (RA) patients due to secretion of the inflammatory cytokine Interleukin-1β (IL-1β). Calcium, phosphate and fetuin are liberated from the affected bone matrix, and the formation of calciproteinparticles (CPPs) is likely. IL-1β production in monocytes in vitro is stimulated by high concentrations of extracellular calcium. Additionally, the rise of extracellular calcium concentrations leads to increased macropinocytosis in mononuclear phagocytes. Flow cytometry analyses in this study show that peripheral blood monocytes from patients with RA perform more calcium stimulated macropinocytosis of the fluorescent dye calcein than monocytes from healthy donors. Stimulation of monocytes with calcium and preformed CPPs leads to more IL-1β production, quantified using ELISA, by monocytes from RA patients. Experiments with macrophages show similar results. Furthermore calcium-stimulated macropinocytosis and IL-1β secretion are significantly positively correlated. However, there was no connection of in vitro findings and the severity of RA in patients.:Abbildungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis VI Abkürzungsverzeichnis VII 1 Einleitung 1 1.1 Rheumatoide Arthritis 1 1.1.1 Epidemiologie und Klinik der rheumatoiden Arthritis 1 1.1.2 Ätiopathogenese der rheumatoiden Arthritis 1 1.2 Monozyten und Makrophagen 3 1.2.1 Inflammasomaktivierung und Interleukin-1β-Sekretion in Monozyten und Makrophagen 4 1.2.2 Makropinozytose in Monozyten und Makrophagen 6 1.2.3 Beitrag der Monozyten und Makrophagen zur rheumatoiden Arthritis 7 1.3 Kalzium – lokale Dysregulation trotz systemischer Regulation 9 1.3.1 Entstehung von Kalziumproteinpartikeln 10 1.3.2 Kurzportrait des G-Protein-gekoppelten Kalziumrezeptors CaSR 11 2 Fragestellungen 13 3 Forschungsdesign, Material und Methoden 15 3.1 Forschungsdesign 15 3.2 Materialien 15 3.2.1 Laborgeräte 16 3.2.2 Verbrauchsmaterialien 17 3.2.3 Materialien und Chemikalien 17 3.2.4 Medien, Lösungen und Puffer 19 3.2.5 Stimulanzien und Inhibitoren 20 3.2.6 Fluoreszenzfarbstoffe 20 3.2.7 Software 20 3.3 Methoden 21 3.3.1 Separation von PBMCs mittels Ficolldichtegradientenzentrifugation 21 3.3.2 Separation von Monozyten mittels negativer Magnetseparation 22 3.3.3 Differenzierung von Monozyten zu Makrophagen in Zellkulturbeuteln 23 3.3.4 Makropinozytose von Monozyten und Makrophagen in der Durchflusszytometrie 23 3.3.4.1 Makropinozytose von Calcein in Monozyten 24 3.3.4.2 Makropinozytose fluoreszenzgefärbter Kalziumproteinpartikel in Monozyten und Makrophagen 25 3.3.4.3 Inhibition der Makropinozytose in Monozyten 26 3.3.4.4 Auswertung der am Durchflusszytometer generierten Rohdaten mit FlowJo 26 3.3.5 Makropinozytose von Monozyten in der Fluoreszenzmikroskopie 28 3.3.6 Bestimmung der Interleukin-1β-Produktion von Monozyten und Makrophagen mittels ELISA 29 3.3.7 Erhebung des DAS28 33 3.3.8 Bestimmung von Laborparametern 33 3.4 Statistische Auswertung 33 4 Ergebnisse 35 4.1 Charakterisierung der Kohorten 35 4.2 Vorversuche zur Auswahl eines geeigneten Fluoreszenzfarbstoffes für die Detektion der Makropinozytose 37 4.3 Stimulation von Monozyten mit Kalzium zur Makropinozytose und Interleukin-1β-Produktion 39 4.3.1 Kalziumstimulierte Calceinaufnahme von Monozyten 39 4.3.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Produktion von Monozyten 44 4.4 Stimulation von Monozyten mit Kalzium zur Makropinozytose und Interleukin-1β-Produktion unter Zugabe von Kalziumproteinpartikeln 47 4.4.1 Kalziumstimulierte Aufnahme fluoreszierender Kalziumproteinpartikel 47 4.4.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Produktion in Monozyten unter Zugabe von Kalziumproteinpartikeln 51 4.5 Stimulation von Makrophagen mit Kalzium zur Makropinozytose und Interleukin-1β-Produktion 53 4.5.1 Kalziumstimulierte Makropinozytose von fluoreszierenden Kalziumproteinpartikeln in Makrophagen 53 4.5.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Produktion mit und ohne Zugabe von Kalziumproteinpartikeln in Makrophagen 54 4.5.3. Visualisierung von Monozyten und Makrophagen nach 16 Stunden Inkubation 57 4.6 Korrelation zwischen kalziumstimulierter Makropinozytose und Interleukin-1β-Sekretion 59 5 Diskussion 61 5.1 Kalziumstimulierte Makropinozytoseaktivität von Monozyten und Makrophagen 61 5.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Sekretion von Monozyten und Makrophagen 64 5.2.1 Auswirkung der Phosphatkonzentration im Zellkulturmedium auf die kalziumstimulierte Interleukin-1β-Sekretion von Monozyten und Makrophagen 65 5.2.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Sekretion von Monozyten und Makrophagen von RA-Patienten und Kontrollprobanden 66 5.3 Zusammenhang von kalziumstimulierter Makropinozytose und Interleukin-1β-Sekretion in Monozyten und Makrophagen von RA-Patienten und Kontrollprobanden 70 5.4 Ausblick und offene Fragen 71 6 Zusammenfassung der Arbeit 73 8 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 88 9 Danksagung 89

Fragestellung: Die Studie soll die Frage klären, ob sich mit der elektronischen plantaren Fußdruckmessung (elektronische plantare Pedobarographie) bei Probanden mit Rheumatoider Arthritis Veränderungen der Druckverteilung an der Fußsohle nachweisen lassen. Obwohl sich Geräte zur elektronischen Fußdruckmessung seit einigen Jahren auf dem Markt befinden, gehört ihr Einsatz bei weitem noch nicht zum Standard bei der Optimierung und Kontrolle der Therapie von Fußerkrankungen. Methode: In dieser Studie werden die statischen und dynamischen Druckverteilungsmuster einer Gruppe von dreiunddreißig Rheumatikern erfasst. Diesen wird eine Vergleichgsgruppe Fußgesunder mit einunddreißig Probanden gegenübergestellt. Die Messung des Plantardruckes erfolgte mit dem elektronischen Parotec(R) – System. Ergebnisse: Die Ergebnisse der statischen Messungen zeigen eine deutliche Tendenz der Rheumatiker zur Ausbildung eines Pes planovalgus. Über eine Quotientenbildung aus zu Sensorgruppen zusammengefasstem Druckarealen können als Spreiz-, Senkfuß- und Valgusindex die entsprechenden pathologischen Veränderungen quantifiziert werden. In der dynamischen Belastung zeigt sich im Längsgewölbebereich eine Annäherung der Plantardrücke beider Gruppen. In der Referenzgruppe treten sogar vereinzelt höhere Mittelwerte auf, als bei den Rheumatikern. Dies wird hauptsächlich durch eine räumliche und zeitliche Modifikation der Gangkinematik durch den Rheumatiker erzielt: ein langsameres Gehen; eine kleinere Schrittlänge; die relative Vergrößerung der plantaren Druckverteilungsfläche durch relativ verkürzte monopedale bzw. verlängerte bipedale Belastung ; eine Modifikation der Abrollbewegung des Rheumatikers mit Reduktion der Belastung in drucksensiblen peripheren, insbesondere distalen Bereichen, vor allem im Bereich des Metatarsalköpfchen I. Folgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass es deutliche Plantardruckunterschiede in beiden Gruppen gibt, mit Tendenz zur aequibaren Plantardruckverteilung des Rheumatikers im Sinne eines Pes planovalgus. Die funktionelle Auswirkung struktureller Veränderungen des rheumatischen Fußes lassen sich mit dem von uns verwendeten Meßsystem quantifizieren. Durch die Quantifizierbarkeit der pathologischen Veränderungen eignet sich dieses Messverfahren zur Optimierung und Kontrolle der operativen und konservativen Therapie nicht nur von rheumatischen Veränderungen des Fußes. / Question: The study shall clarify the question, whether changes of the pressure distribution at the sole of the foot can be verified by means of electronic plantar foot measurement (electronic plantar pedobarography) in probands suffering from rheumatoid arthritis. Although there are devices of electronic foot measurement on the market, the use is not standard yet in view of the optimisation and check of pedopathy therapies. Method: This study includes the static and dynamic pressure distribution patterns of a group of thirty-three rheumatics. A comparing group of thirty-one probands with healthy feet is compared with it. The measuring of the plantar pressure took place by means of the electronic Parotec(R) system. Results: The results of the static measuring turn out a clear tendency of the rheumatics to the formation of pes planovalgus. The appropriate pathologic changes can be quantified as splayfoot, flatfoot, and valgus index by means of a quotient formation of pressure areas combined in sensor groups. In the event of dynamic load, a convergence of the plantar pressures of both groups is noticed in the area of the longitudinal arch of the foot. The reference group even shows isolated higher mean average values compared with the rheumatics. This is mainly obtained by means of a spatial and temporal modification of the rheumatic’s gait kinematics: slower walking; shorter length of stride; relative increase of the plantar pressure distribution area by means of relatively shortened monopedal, resp. lengthened bipedale load; a modification of the rheumatic’s heel-toe walking motion with reduction of the load in peripheral and distal areas in particular that are sensible to pressure, especially within the area of the metatarsal head I. Conclusion: The results turn out that there are clear differences regarding the plantar pressure of both groups with a tendency to aequibar plantar pressure distribution of the rheumatic within the sense of pes planovalgus. The functional effect of structural changes of the rheumatic foot can be quantified by means of our used measuring system. This measurement method also is suitable for the optimisation and check of operative and conservative therapies other than rheumatic changes of the foot because pathologic changes are quantifiable.

Ungefähr 1% der Bevölkerung der westlichen Welt leidet an rheumatoider Arthritis (RA). In einem T-Zellrezeptor transgenen Mausmodell, dem K/BxN Modell, wird die ubiquitär exprimierte Glukose-6-phosphat Isomerase (G6PI) von autoreaktiven T- und B-Zellen erkannt. Diese Mäuse entwickeln spontan eine antikörpervermittelte Arthritis, die viele Gemeinsamkeiten mit der humanen RA aufweist. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob die Immunisierung mit G6PI eine Arthritis auch in nicht-transgenen Mäuse induzieren kann. Die Immunisierung mit heterologer humaner G6PI führte zur Entwicklung einer peripheren symmetrischen Polyarthritis in über 95% der DBA/1 Mäuse. Damit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass eine Immunreaktion gegen ein systemisches exprimiertes Antigen zur einer organspezifischen Erkrankung in normalen nicht-transgenen Mäusen führt. Die Tiere entwickeln nach 9 Tagen eine Arthritis, die bis Tag 15 ihr Maximum erreicht hat und dann langsam abnimmt. Histologisch ist die Arthritis durch eine frühe Synovitis charakterisiert, gefolgt von massiven Erosionen des Knorpel und Knochens und anschließenden Reparaturprozessen, inklusive Fibrose. Obwohl die Tiere hohe Antikörpertiter entwickeln, kann die Arthritis nicht durch aufgereinigte Antikörper kranker Mäuse transferiert werden. Trotzdem spielen Antikörper eine große Rolle, da FcR-gamma-Kette defiziente Mäuse eine Arthritis mit geringer Inzidenz und mildem Verlauf entwickeln. Die Depletion der CD4 positiven Zellen verhindert die Entwicklung der Arthritis völlig, und eine Depletion während der Erkrankung führt zur schnellen Heilung. Daneben ist für die Entwicklung der Arthritis auch das Komplementsystem und TNF-alpha entscheidend, was durch Depletion von C5 bzw. durch Blockade von TNF-alpha gezeigt wurde. Zusätzlich wurde die Rolle der G6PI bei der Pathogenese der RA im Menschen untersucht. RA-Patienten zeigten keine erhöhte Frequenz von CD4 positiven T-Zellen, die nach Restimulation mit G6PI TNF-alpha oder IFN-gamma produzierten. Außerdem konnten keine erhöhten anti-G6PI Titer in Patienten mit RA oder anderen rheumatischen Erkrankungen detektiert werden. / About 1% of the of the population of the western world suffers from rheumatoid arthritis (RA). In a T-cell receptor transgenic mouse model, the K/BxN model, the ubiquitously expressed glucose-6-phosphate isomerase (G6PI) is recognized by autoreactive T- and B-cells. These mice do develop an antibody dependent arthritis which show a lot of features of human RA. In this study it was examined whether arthritis could be induced in normal non-transgenic mice by immunization with G6PI. Immunization with heterologous human G6PI induces a symmetric polyarthritis in over 95% of DBA/1 mice. Therewith showing for the first time that an immune reaction against an systemic expressed antigen will lead to the development of an organ specific disease in normal non-transgenic mice. The mice develop arthritis 9d after immunization, reach their maximum at d15 and then arthritis slowly resolve. Histologically, the disease is characterized by early synovitis followed by massive cartilage destruction and erosions of the bones and later repair processes including fibrosis. Although antibody titers in the mice are high, transfer of purified anti-G6PI antibodies of sick mice alone do not transfer disease. Anyway, antibodies seem to play a major role since FcR-gamma-chain deficient mice develop disease with a much lower frequency and reduced severity. Depletion of CD4 positive T cells completely prevents disease and depletion during disease leads to an rapid resolution of arthritis. Aside this, complement and TNF-alpha is critical for the development of arthritis, which could shown by depletion of C5 and blockade of TNF-alpha. In addition, the role of G6PI in the pathogenesis of RA in humans was examined. RA patients do not show a higher frequency of CD4 positive T-cells which produce TNF-alpha and IFN-gamma after restimulation with G6PI. Furthermore, no elevated anti-G6PI titers could be detected in RA patients and in patients with other rheumatic diseases.

Obwohl B-Zellen in der Pathogenese der Rheumatoide Arthritis (RA) eine wichtige Rolle spielen, ist über ihre Aktivierung und Differenzierung im Synovialgewebe (SG) nicht viel bekannt. Ein Merkmal von RA ist das Auftreten von Autoantikörpern (auto-AK). Trotz dessen sind bisher kaum Daten über den Einfluss des SG auf die auto-AK-Produktion und die Frequenz autoreaktiver synovialer B-Zellen bekannt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung der synovialen B-Zell-Antwort und der Spezifität synovialer B-Lymphozyten. Dazu wurden B- und Plasmazellen (PC) aus dem Synovialgewebe von RA-Patienten mittels Mikrodissektion und Durchflusszytometrie isoliert und ihr Immunglobulin(Ig)-Repertoire bestimmt. Die Analyse der VH-Gene zeigte, dass sowohl naive als auch Gedächtnis-B-Zellen in das SG einwandern können. Ein Vergleich der VDJ-Rearrangements aus B-Zellen und PC belegte, dass hauptsächlich Gedächtnis-B-Zellen Antigen-abhängig aktiviert werden, klonal expandieren und zu PC differenzieren. Dabei können aktivierte B-Zellen ihre Ig-Klasse wechseln. Im Gegensatz dazu wurden nur rudimentäre Anzeichen somatischer Hypermutation nachgewiesen. Um die Spezifität synovialer B-Lymphozyten zu ermitteln, wurden rekombinante AK aus synovialen B-Zellen und PC generiert. Der Polyreaktivitätstest zeigte, dass naive B-Zellen aus dem SG einen hohen Anteil polyreaktiver Zellen besitzen. Im Gegensatz dazu ist die Frequenz von autoreaktiven Gedächtnis-B-Zellen und PC gegenüber naiven B-Zellen erhöht. Daneben konnten auch spezifische AK gegen bakterielle Antigene (insbesondere gegen Parodontitis-auslösende Bakterien) und gegen das Auto-Ag MCV identifiziert werden. Eine Affinitätsmessung des MCV-spezifischen Auto-AK zeigte, dass im SG sezernierte Auto-AK eine sehr hohe Affinität erreichen können. Die hier gewonnenen Daten verdeutlichen, dass B-Lymphozyten entscheidend an der Aufrechterhaltung oder gar Entstehung von RA beteiligt sind / Although B cells have an important impact on the pathogenesis of Rheumatoid arthritis (RA) still surprisingly little is known about their activation and differentiation within the inflamed synovial tissue (ST). A hallmark of RA is the presence of auto-antibodies (auto-Ab). However, still little is known about the frequency of self reactive synovial lymphocytes and it is unclear to which extent the inflamed ST contributes to auto-Ab production. These thesis deals with the characterization of the synovial B cell response and the specificity of synovial B lymphocytes. B and plasma cells (PC) from RA patients were isolated either by Laser Capture Microdissection or by FACS and their immunoglobulin(Ig)-repertoire was determined. The analysis of the VH-genes revealed that both naïve and memory B cells can immigrate the ST. A comparison of VDJ-rearrangements of B cells and PC showed that in ST without ectopic germinal centres mainly memory B cells become activated, expand clonally and differentiate into PC. During this process B cells can switch their Ig-class but do only hypermutate slightly. To determine the specificity of synovial B lymphocytes, recombinant Ab from synovial B cells and PC were generated. The polyreactivity assay showed that particularly naïve B cells were polyreactive. In contrast, the frequency of autoreactive memory B cells and PC was much higher than that of naïve B cells. In addition, Ab specific for bacterial antigens (especially for periodontal bacterias) and for the autoantigen MCV were identified. The affinity measurement of the MCV-specific autoantibody revealed that auto-Ab secreted in the ST can exhibit very high affinities. The data presented here show that B cells seem to play an important role in the maintenance and possibly the development of RA.

Die rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit bevorzugtem Befall der Gelenke. Es bestimmen Knorpel- und Knochendestruktionen das Krankheitsbild. Eine Schlüsselrolle in der Pathogenese nehmen proliferierende, synoviale Fibroblasten (RASF) durch Auflösung der extrazellulären Matrix (EZM), durch Interaktion mit immunkompetenten Zellen und durch Produktion pro-inflammatorischer Zytokine ein. Die vorliegende Arbeit zeigt die Migrationseigenschaften von RASF und zwei verschiedenen murinen (LS48) und humanen (TK188) Fibroblastenzelllinien in einem In-vitro-Migrationsassay. Es wird der Einfluss von Antikörpern sowie verschiedener EZM-Komponenten auf die Migration der Zelllinien untersucht. Die nachfolgende Analyse phänotypischer Charakteristika stellt dabei die besondere Rolle der genannten Fibroblastenzelllinien heraus, welche eine Reihe von Gemeinsamkeiten untereinander und mit RASF besitzen. Sie zeigen ebenso erhöhte Migrationsaktivität unter dem Einfluss eines Chemoattraktants und besitzen ähnliche Destruktionsmuster von Kollagenmatrizen. Beide Zellreihen exprimieren mehr RASF-typische Proteasen, Adhäsionsmoleküle und immunologisch agierende Proteine als nicht pathologisch transformierte Fibroblasten. Ebenso weisen sie eine gesteigerte Stoffwechselaktivität und Proliferationstätigkeit auf. Diese in vitro erbrachten Hinweise auf mögliche Knorpeldestruktionen sollten Anlass für weitere In-vivo-Studien zu den genannten Zelllinien geben.

Die rheumatoide Arthritis ist eine chronisch-entzündliche Bindegewebserkrankung mit symmetrischem Befall der Gelenke. Die genaue Ätiologie ist bisher unbekannt. Aktivierte synoviale Fibroblasten sollen durch gesteigerte Adhäsion und Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und Matrix-lysierenden Proteasen maßgeblich an der Gelenkdestruktion beteiligt sein. Ziel dieser Arbeit war es, ein neues in-vivo-Knorpeldestruktions-Modell zu etablieren, in welchem unter immunkompetenten Bedingungen, die Invasion und Destruktion von Gelenkknorpel durch die Fibroblasten-Zelllinie LS48 über einen längeren Zeitraum simuliert werden kann. Die am Institut für klinische Immunologie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig etablierte Zelllinie LS48 wurde in die ipsilateralen Kniegelenke von BALB/c-Mäusen injiziert. Die dadurch induzierte Gewebsdestruktion wurde über zehn Wochen in zweiwöchigem Abstand histopathologisch beurteilt und klassifiziert. Als vergleichende Fibroblasten-Zelllinie wurden nicht-invasive NIH/3T3-Zellen eingesetzt. An Hand der Score-Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion wurde eine mäßige bis schwer-wiegende Gewebsdestruktion durch die LS48-Zellen bereits ab der zweiten Untersuchungswoche lichtmikroskopisch nachgewiesen, ohne dass dabei pathologische Effekte in den kontralateralen Kniegelenken aufgetreten sind. Polarisationsmikroskopisch wurden für den Parameter Knorpeldestruktion vergleichbare Ergebnisse erzielt. Damit wurde gezeigt, dass das Modell BALB/c LS48 ein erfolgversprechendes Instrument darstellt, das zur Testung neuer therapeutischer Strategien gegen die Gelenkdestruktion verwendet werden kann. Inwieweit die Auseinandersetzung der LS48-Zellen mit dem spezifischen Immunsystem der BALB/c-Maus Auswirkungen auf den Verlauf der Gewebsdestruktion hat, sollte in weiterführenden Experimenten untersucht werden.:Bibliographische Zusammenfassung II Inhaltsverzeichnis III Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung 1 1.1 Rheumatische Erkrankungen 1 1.2 Die rheumatoide Arthritis 2 1.2.1 Immunologische Grundlagen der rheumatoiden Arthritis 2 1.2.1.1 Hypothese der Fibroblasten-Abhängigkeit 3 1.2.1.2 Hypothese der T-Zell-Abhängigkeit 4 1.3 Allgemeine Anatomie und Histologie des Kniegelenks 6 1.4 Die Histopathologie der rheumatoiden Arthritis 9 1.4.1 Verschiedene Synovialmembrantypen bei rheumatoider Arthritis 10 1.5 Tiermodelle zur Untersuchung der rheumatoiden Arthritis 11 1.5.1 Das Tiermodell der Fibroblasten-induzierten Gelenkdestruktion in der BALB/c-Maus 12 1.6 Histopathologische Score-Systeme der rheumatoiden Arthritis in Tiermodellen 13 1.7 Ziel 13 1.7.1 Fragestellungen 14 2 Material und Methoden 16 2.1 Zelllinien und Versuchstiere 16 2.1.1 Die Fibroblasten-Zelllinie NIH/3T3 16 2.1.2 Die Fibroblasten-Zelllinie LS48 16 2.1.3 Die BALB/c-Maus 17 2.2 Tierversuchsplan 18 2.3 Zellkultur 19 2.3.1 Geräte und Verbrauchsmaterialien 19 2.3.2 Reagenzien 20 2.3.3 Durchführung 21 2.4 Isolation der murinen Kniegelenke 22 2.5 Histologische Aufarbeitung 23 2.5.1 Geräte und Verbrauchsmaterialien 23 2.5.2 Reagenzien 24 2.5.3 Entkalkung, Entwässerung, Einbettung und Schneiden der Präparate 26 2.5.4 Azanfärbung nach Heidenhain (Kernechtrubin-Anillinblau-Orange G-Färbung) 27 2.6 Klassifikation mit dem Durchlichtmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (Balb/c-LS48) 29 2.7 Klassifikation mit dem Polarisationsmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (Balb/c-LS48) 29 2.8 Statistik 30 3 Ergebnisse 31 3.1 Score-Erhebung mit dem Lichtmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 31 3.1.1 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Zellinvasion 32 3.1.2 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Pannusformation 35 3.1.3 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Knorpeldestruktion 38 3.2 Datenanalyse der lichtmikroskopisch untersuchten Parameter Zellinvasion, Pannusformation und Knorpeldestruktion für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 41 3.2.1 Zellinvasion 41 3.2.2 Pannusformation 45 3.2.3 Knorpeldestruktion 48 3.2.4 Gesamtscore 51 3.3 Score-Erhebung mit dem Polarisationsmikroskop für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 56 3.3.1 Bewertungsmodus für den Score-Parameter Knorpeldestruktion 56 3.4 Datenanalyse des polarisationsmikroskopisch untersuchten Parameters Knorpel-destruktion für das Modell der Fibroblasten-induzierten Knorpeldestruktion (BALB/c-LS48) 59 3.5 Statistischer Vergleich der licht- und polarisationsmikroskopischen Analysemethoden für den Parameter Knorpeldestruktion 62 3.6 Statistischer Vergleich der medialen und lateralen histologischen Sagittalschnitte der Kniegelenke 63 4 Diskussion 64 4.1 Die Bedeutung der histopathologischen Score-Parameter für das Modell der Fibroblasten-induzierten Gelenkdestruktion in der BALB/c-Maus 65 4.1.1 Der Score-Parameter Zellinvasion 65 4.1.1.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Zellinvasion 67 4.1.1.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Zellinvasion für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 69 4.1.2 Der Score-Parameter Pannusformation 70 4.1.2.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Pannusformation 71 4.1.2.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Pannusformation für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 73 4.1.3 Der Score-Parameter Knorpeldestruktion 74 4.1.3.1 Die pathophysiologische Bedeutung des Score-Parameters Knorpeldestruktion 75 4.1.3.2 Interpretation der lichtmikroskopischen Befunde des Score-Parameters Knorpeldestruktion für die Zelllinie LS48 im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 76 4.1.4 Interpretation des lichtmikroskopisch erhobenen Gesamtscores für das Knorpeldestruktionsmodell (BALB/c-LS48) im ipsilateralen Kniegelenk im Verlauf von zehn Wochen 78 4.1.4.1 Verlaufsvergleich zu anderen Tiermodellen 81 4.2 Die histopathologischen Auswirkungen der Zelllinien LS48 und NIH/3T3 im ipsilateralen Kniegelenk der BALB/c-Maus im Vergleich 83 4.3 Vergleich der medialen und lateralen Sagittalebenen der histologischen Präparate der Kniegelenke 85 4.4 Beurteilung histopathologischer Veränderungen in den kontralateralen Kniegelenken im Verlauf von zehn Wochen 86 4.5 Vergleich der licht- und polarisationsmikroskopischen Untersuchungsergebnisse 87 4.6 Schlussfolgerungen und Ausblick 89 Zusammenfassung 94 Literaturverzeichnis 99 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis 116 Eigenständigkeitserklärung VIII Danksagung IX