Therapie ischämischer Läsionen bei der Systemischen Sklerose

Die systemische Sklerose (SSc) ist eine autoimmune, entzündliche Bindegewebserkrankung, die durch vaskuläre Veränderungen, perivaskuläre mononukleäre Zellinfiltrate und Fibrose in der betroffenen Haut und inneren Organen gekennzeichnet ist. Ein frühes charakteristisches Merkmal ist eine Schädigung der kleinen Blutgefäße, die zur Reduktion des Blutflusses und in Folge zu Gewebehypoxie führt. Unter normalen physiologischen Verhältnissen induziert Gewebehypoxie eine Neubildung von Blutgefäßen (Angiogenese). Dieser Mechanismus ist in der SSc jedoch gestört, wodurch Fingerkuppenulcera entstehen, die derzeit noch nicht zufriedenstellend therapiert werden können. Ein sehr potenter Mediator der Angiogenese ist der Endothelzellwachstumsfaktor VEGF (vascular endothelial growth factor). In SSc-Patienten erfolgt die VEGF-Expression unkontrolliert und chronisch, wobei jedoch eine sehr stark erhöhte VEGF-Expression bei SSc-Patienten mit dem Fehlen von Fingerkuppenulcera assoziiert ist. Deshalb scheint eine lokale VEGF-Applikation eine sinnvolle Therapieoption zur Verhinderung von Fingerkuppen-nekrosen zu sein. Diesen Therapieansatz möchten wir in UCD-200 und 206 Hühnern, dem einzigen spontanen Tiermodell, welches alle wesentlichen Merkmale der humanen SSc aufweist und somit für die Überprüfung neuer Therapiekonzepte bestens geeignet ist, untersuchen. Um die Bindung von VEGF an extrazelluläre Matrix und eine kontrollierte Freisetzung durch zellassoziierte proteolytische Spaltung, wie man es in der Natur findet, zu imitieren, werden wir modifiziertes VEGF121 kovalent an eine Fibrinmatrix koppeln bevor es auf Kamm- und Nackenhautläsionen appliziert wird. Dies ermöglicht eine kontrollierte lokale Freisetzung von VEGF nach Bedarf der Zellen, was für die Bildung reifer, stabiler Blutgefäße notwendig ist. Im Rahmen dieser Studie sollen folgende Fragen geklärt werden: 1. Können durch die Applikation von VEGF121 -modifiziertem Fibrin ischämische Läsionen geheilt bzw. deren Entstehung verhindert werden? 2. Welche Wirkung hat VEGF121 -Fibrin auf Endothelzellapoptose und Angiogenese? 3. Beeinflußt die Verabreichung von VEGF121 -Fibrin die Entstehung der Fibrose? Eine erfolgreiche Therapie ischämischer Läsionen mit VEGF121 -Fibrin in unserem Tiermodell hätte nicht nur Auswirkungen auf die Therapie SSc-bedingter Läsionen sondern auch auf die Therapie von chronischen Wunden und diabetischen Fußulcera.

Im Rahmen des vorliegenden Projekts ist es gelungen, eine effiziente Therapie zur Behandlung ischämischer Läsionen in einem Tiermodell für die systemische Sklerose (SSc) zu entwickeln. SSc ist eine schwere autoimmune Bindegewebserkrankung, die durch strukturelle und funktionelle Gefäßschäden, perivaskuläre Entzündung und Bindegewebsvermehrung (Fibrose) in Haut und inneren Organen gekennzeichnet ist. Ein frühes charakteristisches Merkmal ist eine Schädigung der kleinen Blutgefäße, die zur Reduktion des Blutflusses und in Folge zu Gewebehypoxie führt. Unter normalen physiologischen Verhältnissen induziert Gewebehypoxie eine Neubildung von Blutgefäßen (Angiogenese). Dieser Mechanismus ist bei der SSc gestört, wodurch Fingerkuppenulcera entstehen. Ein sehr potenter Mediator der Angiogenese ist der Endothelzellwachstumsfaktor VEGF (vascular endothelial growth factor), sofern dieser zeitlich und räumlich streng kontrolliert exprimiert wird. In SSc-Patienten erfolgt die VEGF-Expression jedoch unkontrolliert und chronisch. Das Resultat sind morphologisch chaotische Blutgefäße und schwer zu therapierende digitale Ulcera (Geschwüre). Um dieses therapeutische Dilemma zu lösen, haben wir einen neuen Ansatz gewählt, bei dem eine VEGF-Variante verwendet wird, die kovalent an Fibrin gebunden werden kann. Dies ermöglicht eine kontrollierte Freisetzung von VEGF durch einsprossende Endothelzellen nach deren Bedarf. Wir haben diesen neuen therapeutischen Ansatz in UCD-206 Hühnern, einem spontanen Tiermodell, das alle wesentlichen Merkmale der humanen Erkrankung zeigt, getestet. Zu diesem Zweck wurde VEGF-Fibrin-Gel lokal auf Kamm- und Nackenhautläsionen aufgetragen. Die behandelten Stellen wurden nach einer Woche klinisch beurteilt und die zugrundeliegenden Mechanismen analysiert. Die lokale Therapie mit VEGF-Fibrin-Gel erwies sich als äußerst erfolgreich. Wurden frühe ödematöser Läsionen behandelt, verhinderte dies beim Großteil die Entstehung ischämischer Ulcera. Bei bereits bestehenden Kamm- und Nackenhautgeschwüren hatte die Therapie mit VEGF-Fibrin-Gel einen heilenden Effekt. Insgesamt zeigten 79.3% der VEGF-Fibrin-behandelten Läsionen eine deutliche klinische Verbesserung. Im Gegensatz dazu verschlechterten sich 71.0% der Fibrin-behandelten und 93.1% der unbehandelten Kontrollen. Dies ging einher mit einer signifikant gesteigerten Bildung neuer stabiler Blutgefäße, einer Normalisierung der VEGF-Rezeptor-Expression und einer vermehrten endogenen VEGF-Expression durch Endothelzellen - alles Hinweise darauf, dass die zellvermittelte Freisetzung von VEGF aus der Fibrinmatrix eine kontrollierte Angiogenese induziert und somit zu einer dauerhaften Revaskularisierung führt. Die Ergebnisse dieser Studie könnten auch für die Behandlung chronischer Wunden (z.B. venöse Ulcera, Druckgeschwüre und diabetischer Fuß) von großer Bedeutung sein.