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Fragestellung: In der Pathogenese des Morbus Dupuytren spielt anscheinend eine Störung der Fibroblasten-Homöostase eine essenzielle Rolle. Ursächlich sind eine vermehrte Einwanderung und Proliferationsrate von Fibroblasten, eine erniedrigte Apoptoserate von Fibroblasten und Myofibroblasten sowie eine vermehrte Differenzierungsrate von Fibroblasten (FB) zu Myofibroblasten (MyFB). In früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass eine Reduktion der Aktivität von Komplex I (NADH:Ubichinon-Oxidoreduktase, NDH I) der Atmungskette mit einer signifikanten Reduktion der TGF β-induzierten Myofibrogenese korrelierte. In der aktuellen Studie haben wir in einem zellbasierten in-vitro-Ansatz mit humanen FB-Kulturen untersucht, inwiefern eine therapeutische Nutzung von CO₂ die Aktivität der NDH I modulieren und die TGF β -induzierte FB-Differenzierung (FBD) zu MyFB beeinflussen kann.

Methodik: Für diese Versuchsreihe wurden FB aus Reduktionsplastiken isoliert und in Kultur gebracht. Anschließend wurden sie mit 20.000 Zellen pro Well auf einer 24 Well platte ausgesät. Das Nährmedium DMEM wurde mit Hilfe eines speziellen Gerätes mit CO₂ angereichert (bis 1000 mg/L). Die Zellen wurden mit je 2 ml dieses CO₂-Mediums für jeweils 1, 2.5, 10, 15 und 60 min bei 37°C inkubiert und danach mit 0,5 ml Nährmedium bzw. mit 5 ng/ml TGF β-versetztem Nährmedium über Nacht inkubiert. Hierbei wurde auch eine Kontrolle mitgeführt, die nicht mit dem CO₂-Medium behandelt wurde. Diese Behandlung wurde an 3 Tagen wiederholt, sodass die Zellen also insgesamt 0, 3, 7,5, 15, 45 und 180 min mit dem CO₂-Medium und ca. 72 h mit dem jeweiligen Nährmedium inkubiert wurden. Nach dieser 3-tägigen Behandlung wurden die Zellen geerntet und mittels Western Blot auf die Quantität des Proteins α-SMA hin untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Wir konnten beobachten, dass bereits eine kurzzeitige Behandlung der Fibroblasten mit dem CO₂-gesätigtem Medium zu einer signifikanten Abnahme der TGF β-induzierten Differenzierung von FB zu MyFB führte. So sank bereits nach einer Minute Behandlungsdauer pro Tag die Expression des αSMA-Proteins bei den mit TGF β-inkubierten Zellen um mehr als 50%. Bei längeren Expositionszeiten konnte eine Reduktion der FB-Differenzierung bis auf einen Zehntel des Ausgangswertes reduziert werden. Diese Imposante Reduktion der Myofibrogenese korrelierte zudem mit einer signifikanten und reversiblen Reduktion der NDH I-Aktivität der CO₂-exponierten Zellkulturen. Interessanterweise, konnte auch bei den längsten hier verwendeten Expositionszeiten (60 Minuten Täglich) keine signifikant erhöhte Toxizität der Zellen beobachtet werden, wohl aber eine leicht erniedrigte Proliferationsrate. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine CO₂-basierte Therapie eine neuartige und effektive Behandlungsoption von sklerotischen Erkrankungen, so auch des Morbus Dupuytren darstellen könnte.