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Fragestellung: Eine gestörte Regulation der Fibroblasten-Differenzierung zu Myofibroblasten korreliert ursächlich mit der Pathogenese fibrotischer Erkrankungen, so auch des Morbus Dupuytren (MD). In früheren Studien konnten wir mit gesunden Fibroblasten, aber auch mit Fibroblasten der Palmaraponeurose von MD-Patienten zeigen, dass eine temporäre, durch verwendung elektromagnetischer Strahlung induzierte Hemmung des Komplexes I der Atmungskette eine starke inhibierende Wirkung auf die spontane sowie faktorinduzierte Myofibrogenese hatte. In dem hier vorgestellten Projekt untersuchten wir erstmals die modulative Wirkung sowie den möglichen molekularen Mechanismus von exogen zugesetztem sowie enzymatisch generiertem Stickstoffmonoxid (NO), einem bekannten Modulator der mitochondrialen Atmungskettenaktivität, auf das myofibrogenetische Potential humaner Fibroblasten.

Methodik: Die Induktion der Myofibrogenese primärer humaner Hautfibroblasten erfolgte durch eine dreitägige Inkubation mit TGF-beta(2 ng/ml). Die mRNA sowie Proteinexpression des Myofibrogenesemarkers alpha smooth muscle actin (alpha-SMA) und der induzierbaren NO-Synthase erfolgte mittels rtPCR bzw. der Western-Blot-Technik. Als NO-Donor wurde der NO-Donor DETA-NO in nicht toxischen Konzentrationen (30–300 µM. verwendet. Die iNOS-induktion erfolgte durch Inkubation der Zellen mit IL-1-beta, TNF-alphaund gamma-IFN (jeweils 100 U/ml) und die Inhibition der iNOS-Aktivität erfolgte durch Verwendung des spezifischen iNOS-Inhibitors L-NIO (1 mM). Die Analyse der Schlüsselparameter der mitochondrialen Atmung sowie der Glykolyse erfolgte mit Hilfe der SeaHorse-Technologie von Agilent. Die statistische Auswertung der Daten (1-way ANOVA gefolgt von einem post-hoc multiple comparison test (Tukey); student's t-test) wurde mit Hilfe der Prism 8-Software durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Inkubation der Fibroblastenkulturen mit TGF-beta führte zu einer signifikanten Erhöhung der Myofibrogenese. In Anwesenheit des exogen zugesetzten NO war die Fibroblastendifferenzierung signifikant erniedrigt. Eine analoge Inhibition der induzierten Myofibrogenese konnten wir ebenfalls in iNOS-exprimierenden und NO-produzierenden Fibroblastenkulturen beobachten, jedoch nicht nach Inhibition der iNOS-Aktivität nach Zugabe des iNOS-Inhibitors L-NIO. Die NO-abhängige Inhibition der Myofibrogenese korrelierte mit einer reversiblen NO-induzierten Reduktion der mitochondrialen Atmung sowie Glykolyse und konnte auch durch Verwendung spezifischer Inhibitoren der beiden energiegewinnenden Systeme erreicht werden. Die Behandlung sklerotischer Komplikationen mit NO-freisetzenden Substanzen kann aufgrund der Myofibroblastengenese-inhibierenden Wirkung des NO sowie der vergleichbar hohen Eindringtiefe von NO in biologische Gewebe eine effektive und nebenwirkungsarme Therapieoption in der Prophylaxe und Behandlung sklerotischer Erkrankungen, so auch von Narben, Keloiden und des Morbus Dupuytren darstellen.