gms | German Medical Science

Fragestellung: Nach einem mechanisch induzierten Muskeltrauma wandern Leukozyten in das zerstörte Gewebe ein. Dabei sind neutrophile Granulozyten die ersten, die im geschädigten Muskel erscheinen, gefolgt von Monozyten und dendritischen Zellen und Lymphozyten. Die Leukozyten spielen eine wichtige Rolle bei der Regeneration des Gewebes. Die Chemokine CXCL1 und CCL2 rekrutieren neutrophile Granulozyten bzw. Monozyten, während CCL3 für die Anlockung von dendritischen Zellen und Lymphozyten verantwortlich ist. Bei Gewebeschädigung werden intrazelluläre Moleküle freigesetzt und wirken als Gefahrensignale (DAMP). In dieser Studie wurden die Mechanismen, die nach mechanischem Trauma an der Rekrutierung der Leukozyten in den Skelettmuskel beteiligt sind, näher untersucht. Insbesondere wurden die Chemokinproduktion und die Rolle von Hitze-Schockprotein (HSP) 70 als DAMP analysiert.

Methodik: Ein geschlossenes Trauma der Gastrocnemiusmuskeln von männlichen 10-12 Wochen alten BALB/c Wildtypmäusen oder HSP70 transgenen Mäusen wurde mit Hilfe eines Fallgewichtes induziert. Der Gehalt an CXCL1, CCL2 und CCL3 in den Homogenaten der Muskeln wurde zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach Trauma mittels ELISA bestimmt. Für ein in vitro Traumamodell wurden C2C12 Myoblasten zu Myozyten differenziert. Debris von Myozyten wurde durch Kratzen mit einem Zellschaber hergestellt. Debris wurde in verschiedenen Mengen auf intakte Myozyten gegeben und die Produktion von CXCL1, CCL2 und CCL3 nach unterschiedlichen Zeitpunkten in den Überständen bestimmt. Debris alleine diente als Kontrolle. In weiteren Ansätzen wurden Myozyten mit rekombinantem HSP70 oder Debris mit HSP70 versetzt und die Chemokinproduktion quantifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach Trauma wurden CXCL1, CCL2 und CCL3 im Skelettmuskel in unterschiedlicher Kinetik gebildet. Die Menge an CXCL1 erreichte 3 h nach Trauma ein Maximum und sank innerhalb von 24 h auf den Normalwert zurück. CCL2 lag bereits 3 h nach Trauma signifikant erhöht vor und stieg weiter an bis 2 Tage nach Trauma bevor es an Tag 7 wieder den Normalwert erreichte. Die Menge an CCL3 überstieg erst an Tag 2 nach Trauma den Normalwert und sank anschließend innerhalb von 24 h wieder ab. Im Vergleich zu Wildtyptieren war die Menge an CXCL1 und CCL2 in den Muskeln der HSP70 transgenen Tiere nach Trauma um das 2,2- bzw. 1,3-fache erhöht. Die Zugabe von Debris stimulierte Myozyten dosisabhängig innerhalb von 1 bzw. 3 h zur Freisetzung von CXCL1 und CCL2, jedoch nicht von CCL3. Rekombinantes HSP70 alleine induzierte keine Bildung der Chemokine. HSP70 wirkte in Kombination mit Debris synergistisch auf Myozyten und verstärkte die Bildung von CXCL1, aber nicht von CCL2.

Myozyten dienen als Sensor für den Schaden benachbarter Myozyten und können über die rasche Produktion von CXCL1 und CCL2 die frühe Rekrutierung von Leukozyten, eine Voraussetzung für die Regeneration, initiieren. Als Signal für den Gewebeschaden in der Umgebung dient unter anderem HSP70, das von geschädigten Zellen freigesetzt wird.