Inhibition des TLR-3 Signalwegs schützt vor post-traumatischer Arthrose

Fragestellung Der Toll-like Rezeptor 3 (TLR3) bindet u.a. an freien Nukleinsäuren und führt zu einer Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFkB. Im Gelenk löst dies eine Entzündungsreaktion aus. Aus eigenen Arbeiten können wir zeigen, dass ein Gelenkstrauma zu einer plötzlichen Freisetzung von genomischer DNS aus Knorpelzellen führt. Unsere Hypothese besagt, dass diese freien Nukleinsäuren über die Aktivierung von TLR3 eine Entzündungsreaktion auslösen können und somit zur Entstehung der post-traumatischen Arthrose (ptOA) beitragen.

Methodik Humaner Knorpel von OA-Patienten wurde immunhistochemisch auf TLR3 und mit TUNEL Färbung auf apoptotische Chondrozyten untersucht. Die humane Knorpelzelllinie (C28/I2) wurden mit 0, 40 und 500 ng/ml proteinfreier chromosomaler DNS stimuliert und anschließend der Effekt mittels NFkB Luciferase Reporter Assay, qRT-PCR, IFNB Sekretion und Western Blot für TLR3 gemessen. Außerdem wurde der DNS Gehalt des Mediums nach Apoptoseinduktion in der C28/I2 Zelllinie durch Staurosporine mit dem PicoGreen Assay untersucht. Die DNS Freisetzung wurde auf gleiche Art und Weise in Synovialflüssigkeiten von OA-Patienten bestimmt. Mittels Destabilisierung des medialen Meniskus (DMM) wurde der Effekt von TLR3 im Knockout auf die Arthroseentstehung nach 4 (n=7) und 8 Wochen (n=8) in vivo untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung Im Knorpel von OA-Patienten fanden wir 62% apoptotische Zellen. In der immunhistochemischen Färbung zeigten sich signifikant mehr TLR3 positive Zellen im Vergleich zu gesundem Knorpel (OARSI Grad 0-1) (p<0,01). Die Stimulation von C28/I2 mit DNA führte zu einer Verdopplung der TLR3 mRNA-Expression (n=7; p<0,05), einem fünffachen Anstieg auf Proteinebene (n=3; p<0,05) und einer 15% erhöhten NFkB-Aktivität (n=3; p<0,01). Zum Nachweis der direkten TLR-3 Abhängigkeit konnten wir einen signifikanten Anstieg der IFNB Sekretion nach DNS Stimulation nachweisen. In C28/I2-Zellen zeigte sich nach Apoptoseinduktion ein dosisabhängiger Anstieg der DNS Freisetzung (n=3; p<0,0001). TLR3-/- Mäuse zeigten 4 und 8 Wochen nach DMM signifikant weniger ptOA im Vergleich zur Wildtypkontrolle (p<0.05). Die Pathogenese der ptOA ist weiterhin nicht vollständig geklärt. Unsere Arbeit zeigt erstmalig, dass TLR3 zur Pathogenese der ptOA beiträgt. TLR3 Inhibierung ist ein möglicher klinischer Behandlungsansatz der ptOA und wird in zukünftigen Studien untersucht.

Stichwörter Arthrose, DAMPs, Toll-like Rezeptor 3

Publication History

Article published online:
15 October 2020