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Fragestellung: Trotz des hohen Heilungspotentials der Skelettmuskulatur ist ab einer gewissen Verletzungsschwere ein insuffizienter Regenerationsprozess zu verzeichnen. Unterschiedliche therapeutische Ansätze zur Verbesserung der Muskelregeneration fokussieren auf die Applikation von Wachstumsfaktoren oder Zellen. In einem muskulären Quetschtrauma im Tiermodell konnten wir in früheren Arbeiten zeigen, dass die lokale Transplantation von mesenchymalen Stammzellen (MSC) zu einer signifikanten Verbesserung der Muskelheilung führt und diese Ergebnisse bereits in einer klinischen Phase I Studie bestätigen. Trotz der vielversprechenden MSC-Anwendung sind die zugrunde liegenden Mechanismen, speziell das komplexe Zusammenspiel zwischen adaptiver Immunität und dem verletzten Muskelmilieu weitestgehend unbekannt. Aufgrund von Ergebnissen früherer Studien, welche auf ein dezidiertes Zusammenspiel zwischen dem immunologischen und muskulären System hinweisen, war das Ziel dieser Studie die Untersuchung der Interaktion von MSC auf die adaptive Immunantwort.

Methodik: In einem von unserer Arbeitsgruppe etablierten muskulären Quetschtrauma (M. soleus) im Tiermodell (Ratte) erfolgte der longitudinale Vergleich zwischen den systemischen und lokalen Immunzelllevel. Zuvor wurden die MSC aus den Tibiae der Tiere entnommen. Zur funktionellen Überprüfung der Muskelregeneration erfolgte eine Muskelkraftmessung. Des Weiteren wurde die gezielte (systemische) Depletion von CD4+ sowie CD8+ Zellen durchgeführt und deren Einfluss auf die Muskelheilung untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der longitudinale Vergleich der Immunzelllevel im traumatisierten Muskel mit den korrespondierenden systemischen Blutwerten sowie der Zellzusammensetzung im unverletzten Muskel zeigte eine Akkumulation von konventionellen CD8+ und regulatorischen CD4+ T-Zellen im verletzten Muskelmilieu, welche mit einer Abnahme des regenerativen Potentials korreliert. Die Transplantation von MSC führte zu einer Reduktion der lokalen CD8+ T-Zell Konzentrationen und einer signifikanten funktionellen Verbesserung des Heilungsergebnisses. Die systemische Depletion von CD8+ (anti-CD8, OX-8) sowie von CD8+ Effektor T-Zellen (anti-CD45RC; OX-22) mittels spezifischer Neutralisierungsantiköper führte nahezu zu einer vollständigen Regeneration der verletzten Muskulatur. Die systemische Depletion von CD4+ T Zellen (anti-CD4; OX-38) zeigte keinen positiven Effekt auf die Muskelheilung.

Unsere Ergebnisse widerlegen die bisher verbreitete Meinung, dass sich konventionelle CD8+ Zellen ausschließlich bei systemischen (chronisch proinflammatorischen) Grunderkrankungen im Muskelmilieu wiederfinden lassen. Zusätzlich bestätigen unsere Versuche die entscheidende Rolle, welche regulatorische CD4+ T Zellen im Rahmen der Muskelheilung übernehmen. Die lokale Reduktion von konventionellen T-Zellen durch systemische Depletion und gleichzeitige Anreicherung regulatorischer T-Zellen stellt somit einen vielversprechenden Therapieansatz zur Regeneration verletzter Skelettmuskulatur dar.