Einleitung: Humane Sehnen müssen hohen mechanischen Beanspruchungen
standhalten und weisen einen hyporegeneratorischen Stoffwechsel auf. Die
Regulation von Komplementfaktoren und Zytokinen durch Anaphylatoxine ist im
Sehnengewebe bislang unklar, könnte aber auf die Sehnenheilung und
Narbenbildung Einfluss nehmen. Ziel dieser Arbeit ist es gewesen, den Einfluss
der Aktivierung des Komplementsystems durch die Effekte des Anaphylatoxins C3a
und durch eine direkte Verletzung von Tendozyten im in-vitro
Sehnenverletzungsmodell (IVM) auf Tendozyten zu untersuchen. Methodik: Für die
Analysen wurden primäre humane Tendozyten mit dem Anaphylatoxin C3a und dem in
dieser Arbeit entwickelten IVM behandelt. Es wurde eine RTD-PCR-Analyse der
Genexpressionsveränderungen der Komplementrezeptoren C3aR (CD88), C5aR, der
Matrix-Metalloprotease (MMP)-1, der Komplement regulatorischen Proteine (CRP)
CD46, CD55 sowie der proinflammatorischen Zytokine TNFα, IL-1β und IL-6 in mit
C3a und IVM stimulierten Tendozyten im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen
durchgeführt, n=4 für C3a, n=5 für IVM. Immunhistologische Färbungen
ermöglichten eine semiquantitative Auswertung der Expression von C5aR, CD55,
TNFα und MMP-1. Statistik: students t-test, Signifikanzniveau p<0,05.
Ergebnisse: Für den C3aR und C5aR konnte nach C3a-Stimulation eine
Genexpressionsinduktion gezeigt werden. Die CRP CD46 und CD55 sowie die MMP-1
waren in ihrer Genexpression supprimiert. Für die proinflammatorischen
Zytokine TNFα und IL-1β konnte eine Genexpressionsinduktion nachgewiesen
werden. Im IVM zeigte sich für den C3aR eine Induktion, während der C5aR im
IVM in seiner Expression gehemmt wurde. Die komplementinhibitorischen Proteine
CD46 und CD55 zeigten im IVM eine Expressionssteigerung. Auch konnte
nachgewiesen werden, dass die Genexpression der MMP-1 durch die Verletzung
induziert wurde. Die Immunfluoreszenzfärbungen konnten für den C5aR eine
verminderte und für CD55 eine erhöhte Proteinexpression nach Verletzung
nachweisen, während nach C3a-Stimulation die Expression von C5aR und TNFα
erhöht und von CD55 supprimiert war. Schlussfolgerungen: Die Induktion der
Anaphylatoxinrezeptoren C3aR und C5aR durch C3a, für C3aR auch durch das IVM,
spricht für eine erhöhte Sensitivität der Tendozyten gegenüber einer
Komplementaktvierung. Die Suppression der beiden komplementinhibitorischen
Proteine CD46 und CD55 durch C3a kann einen, die Aktivität des
Komplementsystems begünstigenden Effekt ausüben. Ferner deutet die Induktion
der beiden proinflammatorischen Zytokine TNFα und IL-1β eine durch C3a
ausgelöste proinflammatorische Reaktion der Tendozyten an. Der Anstieg von
zytoprotektivem CD46 und CD55 kann bei mechanischen Verletzungen eine
Komplementaktivierung sowie die damit einhergehende chemotaktische Anlockung
von immunkompetenten Zellen im Sehnengewebe vermindern. Zusammenfassend konnte
in der vorliegenden Arbeit eine Regulation des Komplementsystems durch
Komplementspaltprodukte sowie durch mechanische Verletzungen nachgewiesen
werden. Eine Komplementdysregulation oder -aktivierung könnte als
Pathomechanismus bei Sehnenerkrankungen und Narbenbildung relevant sein und
muss in zukünftigen Studien weiter erforscht werden.Introduction: Human tendons have to sustain high mechanical stresses and
strains and exhibit a typical hyporegenerative metabolism. The regulation of
complement factors and cytokines by complement split fragments such as
anaphylatoxins is completely unclear in tendons. The aim of this work was to
investigate the interplay between the anaphylatoxin C3a, complement regulatory
proteins and cytokines, which could be involved in tendon healing and scar
formation. Furthermore, the impact of direct mechanical injuries of human
tenocytes was characterized using an in-vitro Cell-Injury-System (CIS).
Methods: Primary human tenocytes were either treated with recombinant C3a or
applied to the developed CIS. RTD-PCR analyses were performed to identify
possible changes in gene expression of the anaphylatoxin receptors C3aR, C5aR,
the complement regulatory proteins (CRP) CD46, CD55, the matrix
metalloprotease MMP-1, the pro-inflammatory cytokines TNFα, IL-1β, and IL-6 of
C3a- and CIS-stimulated tenocytes in comparison to untreated controls.
Immunohistological staining of tenocytes and paraffin sections of tendons
allowed a semiquantitative evaluation of C5aR (CD88), CD55, TNFα and MMP-1.
Statistic: students t-test, significance level p<0.05. Results: After
stimulation with C3a, the gene expression of the C3aR and C5aR was
significantly increased, whereas the expression of CD46, CD55 and MMP-1 was
suppressed. For the proinflammatory cytokines TNFα and IL-1β an induction of
their gene expression could be observed. In the CIS the C3aR showed an
enhanced gene expression, whereas C5aR was inhibited. Interestingly, the CRP
CD46 and CD55 as well as MMP-1 displayed an increased gene expression in the
CIS. The immunofluorescence staining revealed for the C5aR a reduced and for
the CRP CD55 an elevated protein expression after injury in CIS, whereas after
C3a stimulation C5aR and TNFα were elevated and CD55 was suppressed.
Conclusions: The induction of the anaphylatoxin receptors C3aR and C5aR by
C3a, for C3aR also verified in the CIS, suggests an increased sensitivity of
the tenocytes towards an activated complement system. Suppression of the
complement inhibiting proteins CD46 and CD55 by C3a can probably enhance the
complement activity. The elevated gene expression of TNFα and IL-1β could
reflect a proinflammatory response of the tenocytes induced by C3a. Induced
expression of cytoprotective CD46 and CD55 can possibly reduce an activation
of the complement system in injured tendons. In summary, the present work
shows a regulation of complement by complement split fragments and in injured
cells. Dysregulated or activated complement could be a pathomechanism in
tendon scar formation and diseases and needs to be further investigated
