Entschlüsselung oxidierter Biomoleküle in der Gelenkflüssigkeit und Synovialmembran als Quelle entzündungsassoziierter molekularer Muster (DAMPs) bei rheumatoider Arthritis

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Hoffmann; Privatdozent Dr. Jürgen Schiller; Professor Dr. Ulf Wagner
• Fachliche Zuordnung: Rheumatologie ; Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264172152

"Rheuma" ist eine der großen Volkskrankheiten in den Industrieländern. Allein in Deutschland gibt es etwa zwei Millionen Patienten, die von Knorpelabbau und/oder Funktionseinschränkungen eines oder mehrerer Gelenke betroffen sind. Dies ist eine gewaltige Belastung der Krankenkassen, insbesondere da die Zahl der Betroffenen kontinuierlich ansteigt. Die Generierung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), wie beispielsweise Hypochlorsäure (HOCl) und Hydroxyl-Radikale, ist ein Charakteristikum entzündlicher Erkrankungen und die Relevanz dieser Spezies ist insbesondere bei rheumatoider Arthritis (RA) gegeben. ROS reagieren mit nahezu allen Biomolekülen: Dies wurde für isolierte Proteine und Glykosaminoglykane (GAG, die bedeutendsten Kohlenhydrate in der extrazellulären Matrix des Knorpels) sowie für (mehrfach) ungesättigte Fettsäurereste von Phospholipiden (PL) eindeutig belegt. Weitaus weniger gut untersucht sind jedoch die Produkte, die zwischen oxidierten und nativen Biomolekülen entstehen, so z.B. bei der Reaktion zwischen oxidierten Phospholipiden (mit reaktiven Aldehydgruppen) und den Aminogruppen von Proteinen bzw. GAG. Dies ist von hoher Relevanz, da durch ROS-modifizierte endogene Moleküle (sogenannte "damage-associated molecular patterns"; DAMPs) an bestimmte zelluläre Rezeptoren binden und so die inflammatorische Aktivität steigern. Die Hypothese des vorliegenden Projektantrags, dass DAMPs maßgeblich zur Pathogenese von Entzündungsreaktionen beitragen, basiert auf definierten Oxidationsprodukten, welche die Pathogenese entzündlicher Erkrankungen erheblich beeinflussen und damit sowohl von diagnostischer als auch therapeutischer Bedeutung sind. Wir planen diese Thematik auf verschiedenen Ebenen zunehmender Komplexität zu untersuchen: Erstens sollen ausgewählte oxidierte und chlorierte Fettsäuren (FS) sowie PL synthetisiert werden. In diesem Zusammenhang müssen hochauflösende chromatographische, massenspektrometrische und NMR-spektroskopische Verfahren zur Charakterisierung der Produkte entwickelt bzw. vorhandene Methoden spezifisch adaptiert werden. Diese Methodenentwicklung ist insbesondere für die Analyse und Identifizierung der Reaktionsprodukte von oxidierten FS, PL und GAG mit ausgewählten, den reaktiven Zentren relevanter Proteine (Lubricin, Aggrecan) nachempfundener Peptide, entscheidend. Zweitens möchten wir die in Schritt 1 etablierten, oxidierten Verbindungen in Gelenkflüssigkeit bzw. in Gewebeextrakten aus den Synovialmembranen von Patienten mit rheumatischen Erkrankungen in Abhängigkeit vom Schweregrad der Erkrankung nachweisen. Drittens sollen die Einflüsse ausgewählter oxidierter PL, GAG und (oxidierter) DAMPs auf die zelluläre Immunantwort untersucht werden. Dazu werden T-Zellen, Antigen präsentierende Zellen und Monozyten, die aus rheumatoiden Synovialmembranen isoliert wurden, mit den entsprechenden Verbindungen inkubiert und die Freisetzung von Entzündungsmarkern und Zytokinen gemessen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen