In-vitro-Untersuchungen zu antifibrotischen Wirkungen von β-Adrenozeptoragonisten und Glucocorticoiden in primären equinen Bronchialfibroblasten: In-vitro-Untersuchungen zu antifibrotischen Wirkungenvon β-Adrenozeptoragonisten und Glucocorticoidenin primären equinen Bronchialfibroblasten

Einleitung: Die Pathogenese chronisch entzündlicher Atemwegserkrankungen ist mit zunehmender Schädigung und fibrotischen Umbauvorgängen und daraus resultierenden Einschränkungen physiologischer Funktionen verbunden. Bei der Recurrent Airway Obstruction (RAO) des Pferdes sind solche strukturellen Veränderungen häufig assoziiert mit Verdickung der Atemwegswand, subepithelialer Fibrose und Obstruktion der Atemwege. Bei RAO besteht die Standardtherapie darin, die Bronchokonstriktion mit β2-Agonisten und die Entzündung mit Glucocorticoiden aufzuhalten. In den letzten Jahrzehnten konnte jedoch gezeigt werden, dass nicht alle Patienten mit der empfohlenen Therapie ausreichend behandelt werden können und neue Ansatzpunkte der Therapie gefunden werden müssen. Daher konzentrieren sich neuere Forschungsarbeiten auf strukturelle Alterationen in den Atemwegen, das sogenannte Airway-Remodelling. Zielsetzung: In der vorliegenden Arbeit sollen zunächst primäre equine Bronchialfibroblasten (EBF) isoliert, charakterisiert und kultiviert werden. Im nächsten Schritt sollen in diesen Zellen die β2-Rezeptorexpression und –eigenschaften charakterisiert werden. Anschließend soll die Eignung dieser Zellen als Zellmodell zur Untersuchung der zellulären Proliferation und Transformation sowie der Regulation der de-novo-Synthese von extrazellulärer Matrix und deren Beeinflussung durch β2-Agonisten und Glucocorticoide allein oder in Kombination sowie TGF-β überprüft werden. Material und Methoden: Mittels enzymatischer Verdauung mit 0,25 % Trypsin werden die EBF aus den Bronchien von 10 gesunden Schlachtpferden isoliert und in DMEM kultiviert. Diese Zellen werden morphologisch, immunzytochemisch und funktionell in deren Eigenschaften in An- oder Abwesenheit von fetalem bovinem Serum (FBS) oder Pferdeserum (HS) charakterisiert. Die Dichte und Subtypverteilung von β-Adrenozeptoren wird mittels Radioligandbindungsstudien mit [125I]-(-)-Iodocyanopindolol in Gegenwart von Rezeptorsubtyp-selektiven β-Antagonisten (β2: ICI 118,551 und β1: CGP 20712A) in EBF untersucht. Der Einfluss von β2-Agonisten auf die Proliferation und Differenzierung der EBF sowie die Kollagensynthese wird mittels [3H]-Thymidineinbauassay, Bestimmung von Gesamtprotein und α-Smooth Muscle Aktin (α-SMA) mit Lowrymethode und Western Blot-Analyse bzw. [3H]-Prolininkorporationsassay ermittelt. Die statistische Signifikanz wird über einen t-Test für verbundene Stichproben oder eine One-Way-ANOVA mit nachfolgendem Dunnett’s Test ermittelt und das Signifikanzniveau wird P ≤ 0,05 festgelegt. Ergebnisse: EBF können im DMEM-Medium nur in Gegenwart von Serum langfristig wachsen und kultiviert werden. In serum-freiem Medium und unter vorübergehendem Serumentzug können EBF nicht anhaften bzw. lösen sie sich ab. Die Effekte von FBS und HS auf EBF sind allerdings unterschiedlich. FBS fördert die Zellproliferation und -verdopplungsrate sowie die Zellpassage bis zur Passage 20 signifikant besser als HS (max. 9 Passagen). Unter FBS entwickeln EBF eine für Fibroblasten charakteristische spindelförmige Morphologie aber eine schwache α-SMA-Expression, während unter HS die Zellen eine atypische, polygonale Morphologie zeigen, jedoch mit signifikant hohem α-SMA und Proteingehalt. Radioligandenbindungsstudien zeigen, dass EBF lediglich den β2-Adrenozeptorsubtyp mit einer maximalen Rezeptorendichte (Bmax) von 5037 ± 494 Bindungsstellen/Zelle exprimieren. Die Behandlung der EBF mit β-Agonisten (Clenbuterol, Salbutamol, Isoproterenol) führt konzentrationsabhängig zur Abnahme dieser Anzahl der Rezeptoren mit unterschiedlicher Wirkungsstärke (Clenbuterol > Salbutamol > Isoproterenol), wobei Dexamethason diese nicht verändert. Diese Agonisten sowie auch Dexamethason hemmen die Proliferation der EBF, und dies kann in Gegenwart von ICI 118,551 aber nicht von CGP 20712A gehemmt werden, was auf den Einfluss des β2-Adrenozeptors hinweist. β2-Agonisten und Dexamethason gemeinsam resultieren in einer verstärkten Hemmung der EBF-Proliferation. Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) stimuliert die Transformation von EBF zu Myofibroblasten mit einer erhöhten Expression von α-SMA in EBF, welches eher durch Dexamethason als durch Clenbuterol gehemmt wird. Die Kollagensynthese wird nur durch Dexamethason signifikant gehemmt. Schlussfolgerung: Das erstmalig etablierte EBF-Kulturmodell dient der Erforschung von Signalwegen und neuen Arzneimitteltargets im Zusammenhang mit der Pathogenese der equinen RAO insbesondere dem Atemwegs-Remodelling. So kann gezeigt werden, dass die Verwendung von β2-Agonisten allein oder in Kombination mit Glucocorticoiden eine Hemmung der Proliferation und Transformation von EBF in vitro bewirkt. Dies deutet auf einen zusätzlichen therapeutischen Nutzen von Clenbuterol und Glucocorticoiden hin und impliziert die Notwendigkeit eines frühzeitigen Einsatzes dieser Pharmaka bei der RAO des Pferdes