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Fragestellung: Arthrose zeichnet sich durch eine Zerstörung des Knorpels aus, die durch Faktoren wie mechanischen Stress und chronische Gelenksentzündung ausgelöst wird. Die Entzündungsreaktion wird durch Zytokine wie z.B. IL-1β vermittelt. Neben einem Ungleichgewicht zwischen anabolen und katabolen Prozessen können bei arthrotischen Chondrozyten auch Veränderungen in der Organisation des Zytoskeletts beobachtet werden. Das Zytoskelett ist an der Signaltransduktion und Kommunikation mit der extrazellulären Matrix beteiligt. In dieser Studie wurden die Effekte von IL-1β auf Zytoskelett-Komponenten mittels Genexpressionsanalyse untersucht.

Methodik: Aus Knorpelgewebe von Arthrosepatienten wurden nach etablierten Methoden Chondrozyten isoliert und nach Adhärenz eingefroren. Nach Auftauen, Regenerierung und einer Ruhephase in serumfreiem Medium wurden die Zellen 4 h bzw. 24h mit 10ng/ml IL-1β stimuliert, wobei ein Teil der Zellen einer 15minütigen Vorinkubation mit dem p38 MAPK-Inhibitor SB203580 (10µM) unterzogen wurde. Unbehandelte Zellen dienten als Kontrolle. Auf der Grundlage der Ergebnisse eines genomweiten Microarrays wurde ein Set von Genen für die quantitative PCR ausgewählt, die in der Organisation des Zytoskeletts eine Rolle spielen. Des Weiteren wurde die Morphologie und das Zytoskelett kultivierter Chondrozyten in Abhängigkeit von IL-1β durch Phalloidin-Färbung mikroskopisch untersucht.

Ergebnisse: In der Microarray-Analyse gehörte das Zytoskelett zu den am stärksten IL-1β-beeinflussten Bereichen. Es konnte gezeigt werden, dass IL-1β die Expression von vier Genen reguliert, die LIM-Domänen enthalten. Bei Fhl1, Fhl2 und Lasp1 konnte dieser Effekt sowohl nach 4 h als auch nach 24 h IL-1β-Stimulation beobachtet werden während Pdlim1 nur nach 24 h signifikant schwächer exprimiert wurde. Des Weiteren zeigte sich ein signifikanter Effekt von IL-1β auf die Expression von Tubulin B (Tubb), Vimentin (Vim) und Integrin beta 3 (Itgb3). Dem Einfluss von IL-1β auf die Fhl2- und Tubb-Expression konnte durch Inhibition der p38 MAPK mit SB203580 signifikant entgegengewirkt werden. Mikroskopische Studien ließen nach 24 h Stimulation einen Einfluss von IL-1β auf die Morphologie und das Aktin-Zytoskelett von kultivierten Chondrozyten erkennen, der jedoch nicht durch p38 MAPK-Inhibition verhindert werden konnte.

Schlussfolgerungen: Unsere Ergebnisse zeigen einen Einfluss von IL-1β auf verschiedene Gene auf, die mit dem Zytoskelett in Zusammenhang stehen. Diese umfassten neben häufiger untersuchten Zytoskelett-Komponenten auch eine Gruppe von LIM-Proteinen, deren Genexpression und IL-1β-Regulation bisher nicht in Chondrozyten beschrieben wurde. Die biologische Funktion dieser Proteine im Bereich der Signaltransduktion legt eine Beteiligung des Zytoskeletts bei IL-1β-vermittelten Effekten nahe. Dies könnte für die Pathogenese der Arthrose eine wesentliche Rolle spielen.