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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2016)

25.10. - 28.10.2016, Berlin

Molekulare und morphologische Analyse mitochondrialer und autophagischer Prozesse des Fibromylagiesyndroms im Mausmodell

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Lisa Oezel - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Anna Lena Jung - Universität Marburg, UGMLC, iLung-Institue for Lung Research, Marburg, Germany
  • Matthias Ocker - Bayer Pharma AG, Molekulare Onkologie und translationale klinische Forschung, Berlin, Germany
  • Ralf Kinscherf - Universität Marburg, Institut für Anatomie und Zellbiologie, Marburg, Germany
  • Gabriel Bonaterra - Universität Marburg, Institut für Anatomie und Zellbiologie, Marburg, Germany
  • Pascal Jungbluth - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Joachim Windolf - Universitätsklinikum Düsseldorf, Klinik für Unfall- und Handchirurgie, Düsseldorf, Germany
  • Pietro Di Fazio - Universitätsklinikum Marburg, Chirurgische Forschung, Marburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016). Berlin, 25.-28.10.2016. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2016. DocPO30-966

doi: 10.3205/16dkou788, urn:nbn:de:0183-16dkou7887

Published: October 10, 2016

© 2016 Oezel et al.
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Text

Fragestellung: Das Fibromyalgiesyndrom (FMS) stellt eine chronisch generalisierte Tendomyopathie dar, die durch großflächige muskuloskeletale Schmerzen charakterisiert ist. Ursache und Ätiopathogenese dieser Erkrankung sind bislang unbekannt. Vorangegangene klinische Studien zeigten, dass mitochondriale Dysfunktionen und autophagische Prozesse grundlegende Bedeutung in der Pathogenese des FMS haben könnten. Ziel dieser tierexperimentellen Studie war die Evaluation des Einflusses mitochondrialer und autophagischer Vorgänge auf die Pathogenese des FMS im Mausmodell.

Methodik: Es wurden Gewebeproben von insgesamt 36 C57BL/6J Mäusen (18 weiblich/18 männlich) untersucht. Um bei den 18 für das Behandlungsschema vorgesehenen Mäusen eine fibromyalgie-ähnliche Schmerzsymptomatik auszulösen, wurden diese 3 Tage lang intermittierendem Kältestress (ICS) ausgesetzt. Weitere 18 Mäuse ohne Kältestressinduktion dienten als Kontrollgruppe. Nach zervikaler Dislokation, erfolgte bei allen Tieren die Isolation intakter Mitochondrien aus Muskelgewebe. Histologische Untersuchungen umfassten die Bestimmung des Glykogengehaltes in Muskel- und Lebergewebe sowie die Bestimmung von Sarkomerlängen im Muskelgewebe. Die Aktivität der Lactat-Dehydrogenase wurde in mitochondrialen Extrakten gemessen. Die Untersuchung von mitochondrialen und autophagischen Proteingehalten und Genexpressionen erfolgte mittels Western-blot und qRT-PCR. Immunhistochemie und Elektronenmikroskopie kamen bei der präziseren Beurteilung autophagischer Prozesse zur Anwendung. Die statistischen Auswertungen erfolgten mittels ungepaartem T-Test. Signifikanz wurde für p<0,05 angenommen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Lichtmikroskopisch zeigten männliche ICS-Tiere im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikante Reduktion des Glykogengehaltes im Lebergewebe. Die LDH-Aktivität in mitochondrialen Proben männlicher ICS-Tiere war signifikant erhöht.In mitochondrialen Proteinproben konnte eine verminderte Expression von COQ10B und COX4I1 in allen ICS-Tieren festgestellt werden. Elektronenmikroskopische Analysen wiesen deutliche Anzeichen ablaufender Autophagie auf, die wiederum durch molekularbiologische Verfahren verifiziert wurden. qRT-PCR-Analysen zeigten in den ICS-Tieren signifikant erhöhte Expressionen der Autophagie-relevanten Gene mikrotubulus- assoziiertes Protein 1 light chain 3b (Map1lc3) und Beclin1 (Becn1). Zudem wies MAP1LC3B immunhistochemisch eine deutlich aggregierte Distribution in ICS-Tieren auf, die für das vermehrte Vorkommen von Autophagosomen im Rahmen autophagischer Prozesse spricht.

Insbesondere die verminderte Expression von COQ10B und COX4I1 bei gleichzeitiger Induktion von Map1lc3 und Becn1 weist auf die entscheidende Rolle mitochondrialer Dysfunktionen sowie autophagischer Prozesse in der Pathogenese des FMS hin. Weitere Studien zur Entschlüsselung der Bedeutung dieser Zellabläufe könnten zum Aufschluss der Pathophysiologie des FMS führen und ferner die Entwicklung effektiver Therapieoptionen initiieren.