Zugl.: Berlin, Charité, Univ.-Med., Diss., 2008

Unklarheit herrscht bis dato über die genauen Zusammenhänge bei der Pathogenese der SSc. T-Zellen scheinen allerdings eine entscheidende Rolle in der Entstehung dieser Autoimmunerkrankung zu spielen. Zur Untersuchung dieses Aspekts wurde in dieser Arbeit eine Charakterisierung peripher zirkulierender T-Zellen sowie eine Überprüfung der Funktionalität von regulatorischen T-Zellen vorgenommen. Generell zeigte sich in den peripheren CD4+ und CD8+ T-Zellen der SSc-Patienten ein höheres Maß an Inflammationsbereitschaft und Immunoseneszenz. Dies spiegelte sich einerseits durch niedrigere Proportionen von naiven CD4+ und CD8+ T-Zellen und größeren Mengen an Gedächtnis-T-Zellen wider. Andererseits zeigte sich, dass gerade die bei SSc-Patienten vermehrt vorkommenden CD4+ Gedächtnis-T-Zellen durch Produktion von TNF-α, einem proinflammatorischen Zytokin, zur vermehrten proinflammatorische Bereitschaft der T-Zellen bei SSc-Patienten beitragen könnten. CD8+ Effektor und Gedächtniszellpopulationen zeigten im Gegensatz zu den CD4+ T-Zellen keine vermehrte Produktion von proinflammatorischen Zytokinen wie TNF-α und IFN-γ. Allerdings konnten sie als Produzenten von in der Literatur als profibrotisch beschriebenen Zytokinen wie IL-13 und IL-4 identifiziert werden. Besonders bei Patienten mit der diffusen Form der SSc zeigten sich die beschriebenen Auffälligkeiten in deutlicherem Ausmaß als bei den Patienten mit der limitierten kutanen Form, die mit einem leichteren klinischen Phänotyp einhergeht. Eine besonders in den Fokus gerückte Population der CD4+ T-Zellen sind die Th-17 Zellen, denen vor allem proinflammatorische Aspekte und Beteiligung an der Pathogenese verschiedener Autoimmunerkrankungen zugeschrieben wird. Hier konnte gezeigt werden, dass Th-17 vor allem bei SSc-Patienten mit schwereren Phänotypen der Erkrankung in vermehrtem Maße zu finden sind und dass diese im Vergleich zu gesunden Probanden auch vermehrt Interleukin-17 produzieren, was als Leitzytokin der Th17 gilt und starke inflammatorische Effekte bedingt. Regulatorische T-Zellen, die man als Gegenpol der inflammatorischen T-Zellen sieht, scheinen in Patienten mit SSc zwar vermehrt vorhanden zu sein, allerdings zeigten sich die suppressiven Effekte der Tregs bei SSc-Patienten vermindert. Dies könnte zum Beispiel an der hier gezeigten verminderten Produktion von IL-10 durch Tregs bei SSc-Patienten liegen. Eine Stabilisierung des Treg-Phänotyps, wie sie bereits experimentell bei GVHD-Patienten bzw. bei Patienten mit chronischen Abstoßungsreaktionen nach Organtransplantationen durchgeführt wird, könnte nach Interpretation unserer Ergebnisse ebenfalls bei der SSc einen Versuch wert sein. Außerdem könnten Studien zur Effektivität von bereits bei anderen Autoimmunerkrankungen erprobten Antikörpern gegen IL-17A und IL-13 bei SSc-Patienten erfolgversprechend sein, da in der Literatur der negative Einfluss dieser profibrotischen Zytokine auf das Fortschreiten der Erkrankung suggeriert wird und in dieser Arbeit die vermehrte Produktion der zwei Zytokine durch verschiedene T-Zell-Subpopulationen bei SSc-Patienten gezeigt wurde. / There is still ambiguity about the exact links in the immunopathogenesis of SSc. T-cells seem to play a crucial role in the emergence of this autoimmune disease. To investigate this aspect, a characterization of circulating peripheral T-cells and examination of the functionality of regulatory T-cells was performed in this project. Generally, a higher level of disposition for inflammation, as well as immunosenescence was shown in peripheral CD4+ and CD8+ T-cells in SSc-patients. This could be reflected through lower proportions of naïve CD4+ and CD8+ T-cells and higher amounts of memory T-cells in SSc-patients. Otherwise, it was shown here, that especially CD4+ memory T-cells, which appear in higher proportions in SSc-patients, may have a significant impact on the disposition for inflammation through production of the proinflammatory cytokine TNF-α. CD8+ effector and memory T-cell populations showed no elevated levels in production of proinflammatory cytokines such as TNF-α and IFN-γ in comparison to CD4+ T-cells. Nevertheless, they could be identified as producers of the most likely profibrotic cytokines IL-13 and IL-4. Especially in patients with the diffuse form of SSc all the previously described features were seen in a larger extent, as in patients with limited cutaneous SSc, the less severe clinical phenotype of the disease. An especially interesting population of CD4+ T-cells are Th-17 cells that seem to play important roles in the development of autoimmune disorders through proinflammatory mechanisms. Here, we showed that this population of T-cells was primarily occurring in higher proportions in SSc-patients with the more severe phenotype of the disease. Also, we showed that Th-17 T-cells of SSc-patients produce larger proportions of IL-17, the most important and inflammatory cytokine of this population of T-cells. Regulatory T-cells, as a counterpart of inflammatory T-cells seemed to appear in higher proportions in SSc-patients but showed less suppressive effects in SSc-patients. This may be explained due to diminished production of IL-10 by Tregs in SSc-patients that was shown here. A stabilization of the Treg-phenotype in SSc-patients that is already beeing tested in GVHD-patients and patients with chronic organ-rejection problems after organ-transplantation, may contribute to treatment of SSc. Besides, studies to test the effectiveness of antibodies against IL-17A and IL-13 that were already tested in other autoimmune disorders should be done, because the present literature suggests a negative influence of these two cytokines on the progression of SSc and our data show the increased production of those two cytokines by T-cell-populations that were investigated in this thesis.

Systemic scleroderma (SSc) is a systemic connective tissue disease affecting skin and internal organs. The pathogenesis of SSc is characterized by inflammation, vasculopathy and fibrosis. No agent has been proven effective in the treatment of SSc. There is a lack of suitable biomarkers for monitoring the disease activity or the response to the treatment of SSc. Therefore our aim was to analyse the extracellular levels of S100A4, Hsp90 (Heat shock protein 90) and IL-35 (interleukin-35) in SSc. S100A4 and Hsp90 have been initially studied in tumours; in some of them considered as suitable prognostic markers and candidates for future therapies. We have recently described the profibrotic role of S100A4 and Hsp90 in the pathogenesis of SSc. Our results showed that inactivation of S100A4 and Hsp90 effectively prevented the development of experimental skin fibrosis. This was consequently confirmed by the analysis of S100A4 and Hsp90 in the peripheral blood of patients with SSc, where significant associations with disease activity and organ involvement were detected. IL-35 may become another potential biomarker of SSc. We detected increased expression of IL-35 in the affected skin, dermal fibroblasts and in serum of patients with SSc. Moreover, the main profibrotic mediator transforming growth factor...

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2009

Introduction: Systemic sclerosis (SSc) is a generalized connective tissue disease affecting the skin and internal organs. The pathogenesis of SSc is characterized by inflammation, vasculopathy and fibrosis. To date, none of the tested drugs have demonstrated convincing efficacy in the treatment of SSc. S100A4 is involved in the regulation of cell motility, proliferation, apoptosis, angiogenesis and remodeling of the extracellular matrix. It was originally described as a promoter of metastasis in tumors, however, its pro-inflammatory properties have recently been demonstrated in inflammatory rheumatic diseases. The aim of this study was to assess the role of S100A4 in pathological activation of fibroblasts in SSc and in experimental models of dermal fibrosis. Results: The expression of S100A4 was increased in the skin of SSc patients, in SSc fibroblasts and in experimental fibrosis in a TGF-β / Smad dependent manner. Overexpression of S100A4 or stimulation with recombinant S100A4 induced an activated phenotype in resting normal fibroblasts. In contrast, inhibition of S100A4 or its complete deficit abrogated the pro-fibrotic effects of TGF-β and decreased the release of collagen. S100A4 knock-out mice (S100A4-/- ) were protected from bleomycin-induced skin fibrosis with reduced dermal thickening,...

Introduction: Systemic sclerosis (SSc) is a generalized connective tissue disease affecting the skin and internal organs. The pathogenesis of SSc is characterized by inflammation, vasculopathy and fibrosis. To date, none of the tested drugs have demonstrated convincing efficacy in the treatment of SSc. S100A4 is involved in the regulation of cell motility, proliferation, apoptosis, angiogenesis and remodeling of the extracellular matrix. It was originally described as a promoter of metastasis in tumors, however, its pro-inflammatory properties have recently been demonstrated in inflammatory rheumatic diseases. The aim of this study was to assess the role of S100A4 in pathological activation of fibroblasts in SSc and in experimental models of dermal fibrosis. Results: The expression of S100A4 was increased in the skin of SSc patients, in SSc fibroblasts and in experimental fibrosis in a TGF-β / Smad dependent manner. Overexpression of S100A4 or stimulation with recombinant S100A4 induced an activated phenotype in resting normal fibroblasts. In contrast, inhibition of S100A4 or its complete deficit abrogated the pro-fibrotic effects of TGF-β and decreased the release of collagen. S100A4 knock-out mice (S100A4-/- ) were protected from bleomycin-induced skin fibrosis with reduced dermal thickening,...

Title: The effect of aerobic training in patients with systemic sclerosis - literature review Objective: Main aim of this diploma thesis is to evaluate the effect of aerobic training in individuals with systemic sclerosis, to assess whether aerobic training has an impact on quality of life of these patients, and find out which methods are used to assess aerobic fitness in these individuals. Furthermore, the work is focused on summarizing the existing knowledge about the disease itself. Methodics: Thesis is written in the form of a systematic review according to the specified methodological parameters. Results: Studies have shown that aerobic training or aerobic training in combination with resistant training has a positive effect on the aerobic capacity of individuals with systemic scleroderma, the trend to improve quality of life was found in all studies and the methods used to determine aerobic fitness in all studies were cardiopulmonary stress tests. In the case of three studies, a six-minute walk test was also evaluated, the results of which were determined in two studies as the primary values for determining the effectiveness of training. Keywords: systemic sclerosis, scleroderma, physical exercise, aerobic exercise, aerobic training

Introduction: This work focused on two rare rheumatic diseases systemic sclerosis (SSc) and idiopathic inflammatory myopathies (IIM). Skin and musculoskeletal involvement in patients with SSc leads to disability and loss of functional abilities of an individual. Chronic inflammation of the muscles, subsequent muscle atrophy and permanent muscle damage in patients with IIM are the cause of a decrease in muscle strength and endurance. Moreover, both diseases also affect internal organs and manifest often with impaired lung and heart function. All of these involvements in both diseases lead to a decrease in the quality of life of patients. The data on efficacy of non-pharmacological care in SSc and IIM are very limited due to the heterogeneity of the studied interventions and/or outcomes. However, due to limitations in pharmacological therapy, non-pharmacological interventions could help bring patients back into their everyday life and improve their quality of life. Objectives: The main objective of this project was to evaluate the impact of physical intervention on disease course and activity in a substantial number of SSc and IIM patients, with the aim of minimizing the limitations of available studies, thereby improving the quality and reliability of the obtained results. Methods: This is a...

Hintergrund: Systemische Sklerose (SSc) ist eine seltene, progressive Bindegewebserkrankung mit derzeitig begrenztem Wissen über die Zusammenhänge zwischen klinischen Anzeichen, körperlichen Einschränkungen, Lebensqualität und depressiven Symptomen. Während die Prävalenz von Depressionen in der deutschen Allgemeinbevölkerung bei 8,5% (Stein et al., 2014) und in der polnischen Allgemeinbevölkerung bei 4,8% liegt (Hapke et al., 2019), schwankt sie bei Patienten mit SSc zwischen 23% und 46% (Matsuura et al., 2003; Müller et al., 2012, „Corrigenda“, 2022; Jewett et al., 2013; Kwakkenbos et al., 2013; Nguyen et al., 2014; Faezi et al., 2017; March et al., 2019). Dies legt nahe, dass eine Definition der Determinanten von Depression und Lebensqualität erforderlich ist. Hypothese: Das Ziel der Studie bestand darin, soziodemographische, klinische, psychologische und therapeutischen Parameter sowie die gesundheitsbezogene Lebensqualität, subjektiver Gesundheitszustand, Depressionsneigung, körperliche Einschränkungen, Schmerzen, Krankheitssymptome und -merkmale, subjektive und objektive Krankheitsaktivität von Patienten mit SSc mittels einer quantitativen Analyse zu erfassen und Abhängigkeiten untereinander darzulegen. Des Weiteren sollte geprüft werden, ob bei den untersuchten Patienten mit SSc eine höhere Prävalenz für Depressionsneigung, ein häufigeres Vorliegen von körperlichen Einschränkungen, verminderte gesundheitsbezogene Lebensqualität und verminderter subjektiver Gesundheitszustand im Vergleich zur allgemeinen Bevölkerung vorliegt und welche Einflussfaktoren diese beeinträchtigen. Die sich hieraus ergebenden Erkenntnisse könnten die zukünftige Behandlung von Patienten mit systemischer Sklerose wesentlich beeinflussen. Methoden: Es wurde eine Querschnittsanalyse von 79 Patienten in Dresden und 10 Patienten in Breslau zwischen 2016 und 2018 durchgeführt, sodass länderspezifische Charakteristika identifiziert und verglichen werden konnten. Darüber hinaus wurde eine Längsschnittanalyse von 33 Patienten aus Dresden mit Daten aus dem Jahr 2008 und aus 2018 ausgewertet, um den Verlauf der Parameter zu beurteilen. Mittels eines Patientenfragebogens wurden unter anderem soziodemographische Daten, Schmerzangaben, sowie subjektive Krankheitsschwere (PGA), körperliche Einschränkung durch die Erkrankung (HAQ), gesundheitsbezogene Lebensqualität (EQ-5D-3L), subjektiver Gesundheitszustand (EQ-5D-VAS) und Depressionsneigung (CES-D) erfasst. Mittels Arztfragebogen wurden unter anderem die Diagnoseform, Dauer der Erkrankung, Organbeteiligung, Symptome, Therapie und mittels EUSTAR-Score die Krankheitsaktivität erfasst. Die Datenanalyse erfolgte deskriptiv und explorativ. Kreuztabellen, Chi-Quadrat-Test und T-Test wurden für Berechnungen verwendet, die Pearson-Korrelation zur Messung von Abhängigkeiten und logistische Regressionsanalysen für kategorisierte Parameter. Ergebnisse: Da die limitierte kutane systemische Sklerose die häufigste Diagnose darstelle, waren vor allem muskulokutane Symptome führend. Bei den Breslauer Patienten zeigten sich zudem häufiger Lungen- und Ösophagusbeteiligungen, eine höhere Krankheitsaktivität sowie höhere subjektive Krankheitsschwere. Die Dresdner Patienten gaben hingegen stärkere Schmerzen an. Die körperlichen Einschränkungen durch die Erkrankung, gesundheitsbezogene Lebensqualität und subjektiver Gesundheitszustand waren bei den Breslauer Patienten ausgeprägter und die Depressionsneigung im Vergleich zu den Dresdner Patienten erhöht. Beide Kohorten zeigten im Vergleich zur durchschnittlichen Bevölkerung höhere Raten an Patienten mit Depressionsneigung, eine niedrigere gesundheitsbezogene Lebensqualität und einen schlechteren subjektiven Gesundheitszustand. Es konnten jeweils hochsignifikante Zusammenhänge zwischen gesundheitsbezogener Lebensqualität, subjektivem Gesundheitszustand, körperlichen Einschränkungen, Depressionsneigung und Schmerzen gezeigt werden. Bei den Dresdner SSc-Patienten konnten weitere signifikante Korrelation der körperlichen Einschränkung mit dem Vorliegen einer ausgeprägten Sklerodermie (mRSS>14) und eines schlechten subjektiven Gesundheitszustandes mit der Beteiligung des Kauorgans gezeigt werden. Es fanden sich weiterhin signifikante Korrelationen von Depressionsneigung bei den SSc-Patienten in Dresden mit pulmonaler Hypertonie, Dyspnoe sowie Muskelschwäche. Letzteres war auch bei den Breslauer SSc-Patienten feststellbar ebenso wie weitere signifikante Korrelationen zwischen der Depressionsneigung und Kontrakturen, Pits sowie erhöhter Erkrankungsaktivität (EUSTAR>3). In der Längsschnittstudie der 33 Dresdner SSc-Patienten zeigte sich eine signifikante Zunahme der Krankheitsaktivität, der Schmerzangabe, der körperlichen Einschränkung durch die Erkrankung sowie der Patientenzahl mit Depressionsneigung, wobei eine in 2008 festgestellte Depressionsneigung mit einer BMI-Zunahme über den Krankheitsverlauf einherging. Es wurde eine Zunahme der subjektiven Krankheitsschwere sowie eine Abnahme der gesundheitsbezogenen Lebensqualität und des subjektiven Gesundheitszustandes beobachtet. Schlussfolgerungen: Diese Studie zeigt, dass fast die Hälfte der SSc-Patienten unter Depressionsneigung litt, was etwa fünfmal mehr ist als der durchschnittliche Wert in der deutschen Allgemeinbevölkerung. Im Verlauf der Erkrankung nahmen die Depressionsneigung, Schmerzen und körperliche Einschränkungen zu. Die gesundheitsbezogene Lebensqualität und der Gesundheitszustand nahmen ab, was darauf hindeutet, dass eine frühzeitige Erkennung der Krankheit und eine präventive interdisziplinäre Behandlung der körperlichen und psychischen Symptome erforderlich sind.:1. Abbildungsverzeichnis IV-V 2. Tabellenverzeichnis VI 3. Abkürzungsverzeichnis VII-VIII 4. Einleitung 1-11 4.1 Medizinische Kenntnisse zur Systemischen Sklerose 1-9 4.1.1 Manifestation, Prävalenz, Inzidenz 1 4.1.2 Klassifikation und Symptomatik 2-4 4.1.3 Pathogenese 4-6 4.1.4 Diagnostik 6-7 4.1.5 Therapie 8-9 4.2 Systemische Sklerose und Depression 10-11 4.3 Ziele der Studie 11 5. Methoden 12-18 5.1 Allgemeine Voraussetzungen und Zustimmung der Ethikkommission 12 5.2 Studiendesign 12 5.3 Einschluss der Patienten 12-13 5.4 vorbestehende Daten 13 5.5 Daten weiterer Studienzentren 13 5.6 Methoden zur Datenerhebung 13-16 5.6.1 Patientenfragebogen 13-15 5.6.2 Arztfragebogen 16 5.7 Statistische Analyse 17-18 6.Ergebnisse 19-40 6.1 Allgemein 20 6.2 Längsschnittstudie Dresden 20-27 6.2.1 Soziodemographische Daten 20 6.2.2 Charakteristika der Erkrankung, Diagnostik und Therapie 20-22 6.2.3 Schmerzen und deren Verlauf 22-23 6.2.4 Subjektive Krankheitsschwere und deren Verlauf 23 6.2.5 Körperlichen Einschränkung und deren Verlauf 24 6.2.6 Gesundheitsbezogene Lebensqualität und deren Verlauf 24-25 6.2.7 Subjektiver Gesundheitszustand und dessen Verlauf 25 6.2.8 Depressive Symptome, BMI und deren Verlauf 25-27 6.3 Querschnittstudie Dresden 28-37 6.3.1 Soziodemographische Daten 28 6.3.2 Charakteristika der Erkrankung, Diagnostik und Therapie 28-29 6.3.3 Schmerzen 29-31 6.3.4 Subjektiven Krankheitsschwere 32 6.3.5 Körperlichen Einschränkung und deren Einflussfaktoren 32 6.3.6 Gesundheitsbezogene Lebensqualität und deren Einflussfaktoren 32-34 6.3.7 Subjektiver Gesundheitszustand und dessen Einflussfaktoren 34-35 6.3.8 Depressive Symptome und deren Einflussfaktoren 36-37 6.4 Querschnittstudie Breslau 38-40 6.4.1 Soziodemographische Daten 37-38 6.4.2 Charakteristika der Erkrankung, Diagnostik und Therapie 38 6.4.3 Schmerzen 38 6.4.4 Subjektive Krankheitsschwere 39 6.4.5 Körperlichen Einschränkung und deren Einflussfaktoren 39 6.4.6 Gesundheitsbezogene Lebensqualität und deren Einflussfaktoren 39 6.4.7 Subjektiver Gesundheitszustand und dessen Einflussfaktoren 39 6.4.8 Depressive Symptome und deren Einflussfaktoren 40 7.Diskussion 41-54 7.1 Allgemein 40 7.2 Längsschnittstudie Dresden 41-44 7.3 Querschnittstudie Dresden und Breslau 44-51 7.4 Stärken und Grenzen der Studie 52-53 7.5 Auswirkungen auf die klinische Praxis und die zukünftige Forschung 53 7.6 Weiterführende Überlegungen 53-54 8. Zusammenfassung 55-59 9. Literaturverzeichnis 60-70 10. Anhang 71-116 10.1 Abbildungen 70-83 10.2. Tabellen 84-116 11. Anlagen 117-122 11.1 Darstellung des Eigenanteils 117 11.2 Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 118-119 11.3 Erklärung über die Einhaltung der aktuellen gesetzlichen Vorgaben im Rahmen einer Dissertation 120 11.4 Curriculum vitae 121 11.5 Verzeichnis der wissenschaftlichen Veröffentlichungen 122 12. Danksagung 123

Systemic sclerosis (SSc) is immune-mediated fibrotic disease of unknown aetiology. Among the dominant pathogenic manifestations of SSc belong vascular changes, production of autoantibodies, activation of innate and adaptive immune responses and fibrotic processes. Transforming growth factor beta (TGF-β) has been identified as a central profibrotic factor stimulating fibroblasts to produce collagen. There are, however, a number of other mediators involved in the pathogenesis of SSc. Mutual activation and amplification of these molecules and their cascades may be a central mechanism of the SSc pathogenesis. Hedgehog (Hh) canonical signalling pathway plays an important role in the development and progression of fibrotic diseases. Expression of Hh target genes can be regulated through a canonical or non-canonical signalling cascade. The non-canonical activation of GLI transcription factors by TGF-β has not yet been investigated in SSc. The substantial part of this thesis is focused on the study of the mutual interaction of TGF-β and Hh signalling pathway. In vitro analysis confirmed TGF- β/SMAD3 dependent activation of GLI2 in dermal fibroblasts. Fibroblasts specific knockout of GLI2 prevented the development of experimental fibrosis in vivo. Combined targeting of canonical and non-canonical Hh...