Immunohistochemical characterization of endometriosis-associated smooth muscle cells in human peritoneal endometriotic lesions

Einleitung: Endometriose ist eine gutartige, chronische, Östrogen-abhängige gynäkologische Erkrankung, von der viele Frauen im reproduktiven Alter betroffen sind. Die meisten Patientinnen leiden unter zyklusabhängigen Symptomen wie Dysmenorrhoe und Unterbauchschmerzen, wobei 50% von ihnen Langzeitbehandlungen wie z.B. wiederkehrende Operationen und/oder kontinuierliche Hormonbehandlungen benötigen. Die Entwicklung geeigneter Therapien wird solange nicht möglich sein, bis die Pathogenese der Endometriose, insbesondere die der Endometriose-assoziierten Schmerzentstehung, vollständig geklärt ist. In diesem Zusammenhang stellen die glatten Muskelzellen in Endometrioseläsionen einen vielversprechenden Forschungsansatz dar. Glatte Muskelzellen treten häufig in Endometrioseläsionen auf und konnten bereits in peritonealen, ovarialen und tief-infiltrierenden Endometrioseherden nachgewiesen werden. Bis heute ist der Ursprung dieser Endometriose-assoziierten glatten Muskelzellen völlig ungeklärt. Jedoch gibt es Hinweise darauf, dass sie metaplastischen Ursprungs sind. Des Weiteren ist auch ihre biologische Funktionalität noch immer nicht vollständig bekannt. Aus diesem Grund wird der Differenzierungsgrad dieser Endometriose-assoziierten glatten Muskelzellen in der vorliegenden Studie näher untersucht. Methoden: Es wurden Biopsien von peritonealen Endometrioseläsionen (n = 60) und gesunde Peritonealproben von Patientinnen ohne Endometriose (Kontrollgewebe, n = 10) gesammelt. Das Kontrollgewebe stammte aus Hysterektomien von Patientinnen ohne Endometriose oder Adenomyose. Im Rahmen der Studie wurden immunhistochemische Untersuchungen mit Antikörpern gegen Oxytocinrezeptoren (OTR), Vasopressinrezeptoren (VPR) und Smooth Muscle Myosin Heavy Chains (sm-MHC) durchgeführt. Zur Identifizierung glatter Muskelzellen und zur Untersuchung ihres Differenzierungsgrades kamen Antikörper gegen Smooth Muscle Actin (smActin), Desmin (Des) und Caldesmon (Cal) zur Anwendung. Ergebnisse: Glatte Muskelzellen konnten in sämtlichen Endometrioseläsionen nachgewiesen werden. Der Muskelzellgehalt in peritonealen Endometrioseläsionen (38%) war signifikant höher als im Peritoneum von Frauen ohne Endometriose (6%; p < 0,001). Die Endometriose-assoziierten glatten Muskelzellen zeigten verschiedene Differenzierungsgrade in Abhängigkeit von ihrer Lokalisation zur Endometrioseläsion. Hierbei konnten intrastromale glatte Muskelzellen, Stroma-assoziierte glatte Muskelzellen und periphere Muskelzellen unterschieden werden. Im Vergleich zu intrastromalen und Stroma- assoziierten glatten Muskelzellen zeigten peripher gelegene Muskelzellen den höchsten Differenzierungsgrad (p < 0,001). In Abhängigkeit von ihrem Differenzierungsgrad wiesen die Muskelzellen den größten Gehalt des Muskelzellfunktionalitätsmarkers sm-MHC und der uterinen Markermoleküle OTR und VPR auf. OTR und VPR konnten nur in vollständig ausdifferenzierten glatten Muskelzellen nachgewiesen werden. Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie gibt einen ersten Hinweis auf einen möglichen metaplastischen Ursprung der Endometriose-assoziierten glatten Muskelzellen. Der Nachweis von OTR und VPR legt die Hypothese nahe, dass Endometriose-assoziierte glatte Muskelzellen funktionell aktiv sein könnten und damit an der Entstehung von Endometriose- assoziierten Schmerzen beteiligt sind.Introduction: Endometriosis is a benign, chronic, estrogen-dependent gynaecologic disease affecting millions of women of reproductive age. Most of the patients suffer from cycle-dependent symptoms, such as dysmenorrhoea and pelvic pain, whereby 50% of them require long-term treatment including recurring surgery and/or continuous hormonal treatment. Developing suitable healing options will not be feasible as long as the pathogenesis of endometriosis, especially the pathogenesis of pain generation, is not fully understood. In this perspective the smooth muscle cells in endometriotic lesions have become a promising research area. Smooth muscle cells are common components of endometriotic lesions and have been characterizied previously in peritoneal, ovarian and deep infiltrating endometriotic lesions. To date, the origin of these endometriosis-associated smooth muscle cells is still unclear. However, there is some evidence that they are of metaplastic origin. Furthermore, their biological functionality is still not fully known. Therefore, this retrospective study aims for investigating the differentiation level among endometriosis-associated smooth muscle cells in peritoneal endometriotic lesions. Methods: Biopsies from peritoneal endometriotic lesions (n = 60) and healthy peritoneum from patients without endometriosis (control tissue, n = 10) were obtained. The controls were hysterectomy specimens from patients without endometriosis or adenomyosis. An immunhistochemical examination of peritoneal specimens using antibodies against oxytocin receptor (OTR), vasopressin receptor (VPR) and smooth muscle myosin heavy chain (sm- MHC) was performed during this study. To identify smooth muscle cells and their level of differentiation, antibodies for smooth muscle actin (smActin), desmin (Des) and caldesmon (Cal) were used. Results: Smooth muscle cells were detected in all endometriotic lesions. They were more abundant in the peritoneum of women with endometriosis (38%) compared with women without endometriosis (6%; p < 0,001). Endometriosis-associated smooth muscle cells were differentiated based on their association with the endometriotic lesion. Intrastromal smooth muscle cells, stroma surrounding smooth muscle cells and peripheral smooth muscle cells could be distinguished. The peripheral smooth muscle cells contained an increased number of differentiated cells compared with intrastromal and stroma surrounding smooth muscle cells (p < 0,001). Depending on the level of differentiation, smooth muscle cells stained for sm- MHC, OTR and VPR. OTR and VPR were only detected in fully differentiated smooth muscle cells. Conclusions: The present study provides first evidence for a possible metaplastic origin of endometriosis-associated smooth muscle cells. The identification of OTR and VPR leads to the hypothesis that endometriosis-associated smooth muscle cells might be functionally active and possibly involved in the generation of pain associated with endometriosis