Erbliche Risikofaktoren für insuffiziente Sehnenheilung

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1 Erbliche Risikofaktoren für insuffiziente Sehnenheilung Kluger R, Huber KR, Seely PG, Berger CE, Frommlet F. Novel Tenascin-C Haplotype Modifies the Risk for a Failure to Heal After Rotator Cuff Repair. Am J Sports Med Nov;45(13):

2 Hintergrund Bekannte Risikofaktoren für eine fehlende Anheilung der Supraspinatussehne am humeralen footprint (Reruptur) sind: fettige Infiltration und Muskelatrophie (chronische Ruptur) Rupturgrösse (Retraktion), Patientenalter (inkl. Osteoporose u.a.) Fokale Tendinose/ Tendinopathie (MRI, Histologie) Fragiles Sehnenmaterial (Intraoperative Beobachtung) Bestimmte Muster lokaler Genexpression

3 Hintergrund SNP rs (exon 10) verändert das TNC Protein am FNIII-5 Segment und ist mit degenerativer Supraspinatussehnenruptur assoziiert. Assembly Domain EGFL repeats D fbg Assembly Domain EGFL repeats fbg

4 Ziel der Studie Jene 15 TNC SNPs, die mit degenerativer Supraspinatussehnenruptur assoziiert sind, sollen auf genetische Assoziation mit Rerupturen / insuffiziente Sehnenheilung untersucht werden. TNC SNP rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs13321 rs

5 Material und Methoden 302 Patienten (inkl. 92 Patienten aus der 2011er Langzeitstudie) aus dem Raum Wien mit europäisch kaukasischer Abstammung (Alter 59.4 ± 8.9 a; 48% weiblich): davon 182 Patienten mit geheilten Knochen/Sehnen interfaces. 21 Patienten mit neuerlichem Sehnendefekt < 200 mm 2 99 Patienten mit neuerlichem Sehnendefekt > 200 mm 2

6 Ergebnisse Nach Bonferroni Korr. waren 8 der 15 Risiko SNPs signigikant mit dem Phenotyp fehlende Sehnenanheilung assoziiert. EXON 10 EXON 17 TNC SNP pval OR1 OR2 R rs rs LG2 < rs rs LG rs LG rs LG rs rs LG2 < rs LG2 < rs rs LG rs rs LG2 < rs rs

7 Ergebnisse Multinomiale logistische Regressionsanalyse Signifikant assoziiert 8 genetische RisikoLoci (davon 2 missense Mutationen) Rupturgrösse Nicht assoziiert Alter Geschlecht Body Mass Index Rauchen dominanter Arm

8 Kleine Rerupturen vs. geheilt T-Allel; rs [C>T] grosse Rerupturen vs. geheilt (OR = 0.16; (0.09, 0.31) Kleine Rerupturen vs. geheilt Ursprüngliche Rissgrösse grosse Rerupturen vs. geheilt

9 TNC SNP pval Das genetische Risiko für eine ReRuptur > 200mm 2 ist mit der Kombination der Risikoallelen CAG assoziiert. rs rs LG2 <.0001 rs rs LG rs LG rs LG rs rs LG2 <.0001 rs LG2 <.0001 rs rs LG rs rs LG2 <.0001 rs rs rs [C>T] TNC SNP Hap-Freq p-val rs [A>T] rs [A>G] Risk Haplotyp C A G <0.001 Exon 10 Exon 17 Intron 18

10 Veränderungen auf Aminosäureebene (Protein) durch 2 missense Mutationen: rs (C>T) und rs [A>T] Assembly Domain EGFL repeats D fbg Assembly Domain EGFL repeats fbg

11 Lange TNC Isoform: wird nur während aktiver Gewebeheilung exprimiert; fördert Zell Migration und Proliferation von Myofibroblasten (Fibroblasten), verhindert Zell Adhäsionen Assembly Domain EGFL repeats D fbg

12 Lange TNC Isoform: wird nur während aktiver Gewebeheilung exprimiert; fördert Zell Migration und Proliferation von Myofibroblasten (Fibroblasten), verhindert Zell Adhäsionen Assembly Domain EGFL repeats TNC Variante Die Auswirkung von Histidin (statt Arginin) an der Stelle 1066 ( rs ) ist unsere Erstbeschreibung D TNC 6 Variante 7 8 fbg Leucin (statt Isoleucin) an der Stelle 1677 (..rs ) schwächt die strukturelle Stabilität der FNIII D Region. Assoziiert mit Asthma, chronischer Rhinoconjunctivitis (PARSIFAL study), chronischer Entzündung der Achillessehne und Rotatorenmanschettenerkrankung.

13 Kurze TNC Isoform: bindet besonders stark an Fibronectin, Perlecan, Periostin, Contactin. Fördert Anhaftung von Zellen an Fibrillen durch fokale Adhäsionen, die Steifigkeit der ECM nimmt durch nicht kovalente Matrixquervernetzungen zu. Assembly Domain EGFL repeats fbg FNIII5 PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PDGF-DD, VEGF-A165, VEGF-B, VEGF-C, PlGF-2, PlGF-3, β-fgf, FGF-4, FGF-6, FGF-7, FGF-8, FGF-10, FGF-17, FGF-18, TGFβ1, TGF-β2, (BMP)-2 IGF-BP3, IGF-BP5, neurotrophin-3 (NT- 3), brain- derived growth factor, heparin, various integrins. In der Remodeling Phase der Sehnen/Knochen Heilung benötigt das neu gebildeten Gewebe Stabilität.

14 Ausblick Die zum RerupturRisiko-Haplotyp CAG komplementäre Allelkombination TTA zeigte entsprechende Assoziation mit erfolgreicher Sehnenheilung. Im Bereich der Regenerativen Medizin sollten TNC Sequenzen (Protein Engineering) welche die Sehnenheilung fördern näher untersucht werden.

15 Ausblick rs ist mit Asthma und chronischer Rhinoconjunctivitis assoziiert. Im Zusammenhang mit chronischen Entzündungen der Achillessehne ist rs (TNC) Teil eines Risiko SNP clusters, zu dem auch SNPs im ECM synthese protein Col27A1, SNPs im cell signaling pathway proteins IL6, IL-1b, und CASP8 gehören.* Möglicherweise polygenes Modell bei erblichen Achillessehnenerkrankungen. *Saunders CJ, et al Extracellular matrix proteins interact with cell-signaling pathways in modifying risk of Achilles tendinopathy. J Orthop Res. 2015;33(6):

16 Konklusion Erstbeschreibung einer erblichen Proteinvariante im Zusammenhang mit der insuffizienten Heilung von chirurgisch reparierten Sehnenrissen der Rotatorenmanschette.