Team: Vera Grotheer, Carina Jaekel, Lisa Oezel, Simon Thelen

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1 Morbus Dupuytren Team: Vera Grotheer, Carina Jaekel, Lisa Oezel, Simon Thelen Die Bedeutung des latency associated peptide-transforming growth factor-b (LAP- TGF-b) in der Pathogenese des Morbus Dupuytren Ethikvotum: Ein Ethikvotum zur Erstellung einer Biobank zur Erforschung des Morbus Dupuytren (Studiennummer: 5882R) liegt vor. Einleitung: Der Morbus Dupuytren (MD) ist eine altersabhängige fibroproliferative Erkrankung der Palmaraponeurose. Die Bildung von Knoten und Strängen entlang der Palmaraponeurose führt zu einer Kontraktur einzelner oder mehrerer Finger. Wie andere Myofibrosen ist auch der MD durch eine veränderte Gen- und Proteinexpression gekennzeichnet, welche mit einem erhöhten Anteil von Myofibroblasten einhergeht. Es werden drei Phasen (Proliferations-, Involutions- und Residualphase) unterschieden, im Zuge derer es zur Myofibroblastendifferenzierung und damit zur erhöhten Expression des α-smooth muscle actins (α-sma) kommt. Trotz sowohl konservativer als auch operativer Therapiemöglichkeiten zeichnet sich die Erkrankung durch Progression und hohen Rückfallraten aus [1]. Die Ätiologie der Erkrankung ist weitestgehend ungeklärt. Während eine genetische, autosomal-dominante Ursache mittlerweile als erwiesen gilt, gibt es ebenso diverse sporadische Fälle. Eine unklare Penetranz sowie diskutierte Zusammenhänge mit den Human Leukocyte Antigen-Genen als auch mit mitochondrialen Genmutationen wurden beschrieben [2, 3]. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist von einer multifaktoriellen Interaktion auszugehen, bei welcher sowohl genetische- als auch Lebensstilfaktoren (z. B. Alkoholabusus, Diabetes mellitus) sowie ischämische Veränderungen und Assoziationen mit immunologischen Erkrankungen (z. B. human immunodeficiency virus (HIV)) eine Rolle spielen könnten. Fragestellung:

2 Intrazellulär wurden in MD-Geweben erhöhte Level von Transforming growth factor β (TGF)- β1 sowie TGF-β2 nachgewiesen, welche proliferationsfördernd auf Myofibroblasten wirken und die Differenzierung von Fibroblasten zu Myofibroblasten induzieren [4-7]. Überdies ist bekannt, dass TGF-β die Expression von α-sma in Myofibroblasten und Fibroblasten initiiert [8] und mitverantwortlich für die gestörte und vermehrte Myofibroblastengenese ist. TGF-b wird als inaktives Propeptid zusammen mit dem Latency Associated Peptide (LAP) in die extrazelluläre Matrix sezerniert. Das LAP und TGF-b werden als Small latent complex (SLC) beschrieben. Häufig ist dieser Komplex zusätzlich an das Latent TGF-binding-protein (LTBP) gebunden, welches die Bindung an die extrazelluläre Matrix erleichtert und zusammen mit dem SLC den Large Latent Complex (LLC) ergibt. Die Freisetzung des TGF-b aus diesem Komplex ist notwendig, damit TGF-b an die entsprechenden Rezeptoren binden kann und somit seine zelluläre Funktion erfüllen kann, weshalb dieser Vorgang auch als Aktivierung bezeichnet wird. Diese Aktivierung kann durch verschiedene Faktoren wie z. B. durch unterschiedliche Integrine, Matrix-Metallo-Proteasen, Plasmin und Thrombospondin 1 induziert werden. Vorergebnisse unserer Arbeitsgruppe konnten erhöhte Level von LAP-TGFb im MD nachweisen und nach exogener Zugabe von Plasmin, welches die Freisetzung des TGF-b aus seinem Komplex bewirkt, eine verringerte a-sma Expression beobachten. Im Rahmen der aktuellen Forschungsarbeit soll untersucht werden, welche Funktion die Aktivierung des LAP-TGF-b in der Pathogenese des MD übernimmt. Im Rahmen des Projektes haben wir uns folgende Aufgaben zum Ziel gemacht: Geplant ist eine vergleichende Untersuchung der Proteinexpression mittels Western Blot, um zu evaluieren, ob Proteine, welche an der Aktivierung von LAP-TGF-b beteiligt sind, differenziell exprimiert werden. Basierend auf eigenen Vorarbeiten und entsprechenden Forschungserkenntnissen, wird der Fokus in dieser Arbeit zu Beginn auf folgende Proteine gelegt: Integrinanb6, Plasmin und Thrombospondin-1. Zusätzlich ist eine Gensequenzierung des LAP-TGF-b geplant, um zu beurteilen, ob eine Genmutation die Prozessierung des LAP- TGF-b durch z. B. die oben genannten Proteine verhindert.

3 Bereits veröffentlichte Publikationen: Illuminating the effect of beneficial blue light and ROS-modulating enzymes in Dupuytren's disease Carina Jaekel, Simon Thelen, Lisa Oezel, Marie H Wohltmann, Julia Wille, Joachim Windolf, Vera Grotheer; PLoS One Jul 16;16(7):e Blue light irradiation and its beneficial effect on Dupuytren's fibroblasts Julia Krassovka, Annika Borgschulze, Benita Sahlender, Tim Lögters, Joachim Windolf, Vera Grotheer; PLoS One Jan 11;14(1) ):e New insights into the Tissue Homeostasis between TIMP and MMP in Dupuytren s Disease Annika Borgschulze, Benita Sahlender, Tim Lögters, Joachim Windolf and Vera Grotheer* Borgschulze et al., Cell Biol (Henderson, NV) 2017, 6:1 DOI: / Brown, J.J., et al., Positive association of HLA-DRB1*15 with Dupuytren's disease in Caucasians. Tissue Antigens, (2): p Badalamente, M.A., et al., The role of transforming growth factor beta in Dupuytren's 5. Leask, A. and D.J. Abraham, TGF-beta signaling and the fibrotic response. Faseb j, 6. LeRoy, E.C., M.I. Trojanowska, and E.A. Smith, Cytokines and human fibrosis. Eur 7. Serini, G., et al., The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype 8. Desmoulière, A., et al., Transforming growth factor-beta 1 induces alpha-smooth

4 3. Brown, J.J., et al., Positive association of HLA-DRB1*15 with Dupuytren's disease in Caucasians. Tissue Antigens, (2): p Badalamente, M.A., et al., The role of transforming growth factor beta in Dupuytren's 5. Leask, A. and D.J. Abraham, TGF-beta signaling and the fibrotic response. Faseb j, 6. LeRoy, E.C., M.I. Trojanowska, and E.A. Smith, Cytokines and human fibrosis. Eur 7. Serini, G., et al., The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype 8. Desmoulière, A., et al., Transforming growth factor-beta 1 induces alpha-smooth 3. Badalamente, M.A., et al., The role of transforming growth factor beta in Dupuytren's 4. Leask, A. and D.J. Abraham, TGF-beta signaling and the fibrotic response. Faseb j, 5. LeRoy, E.C., M.I. Trojanowska, and E.A. Smith, Cytokines and human fibrosis. Eur 6. Serini, G., et al., The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype 7. Desmoulière, A., et al., Transforming growth factor-beta 1 induces alpha-smooth 2. Badalamente, M.A., et al., The role of transforming growth factor beta in Dupuytren's 3. Leask, A. and D.J. Abraham, TGF-beta signaling and the fibrotic response. Faseb j, 4. LeRoy, E.C., M.I. Trojanowska, and E.A. Smith, Cytokines and human fibrosis. Eur 5. Serini, G., et al., The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype 6. Desmoulière, A., et al., Transforming growth factor-beta 1 induces alpha-smooth

5 4. Serini, G., et al., The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype 5. Desmoulière, A., et al., Transforming growth factor-beta 1 induces alpha-smooth 4. Serini, G., et al., The fibronectin domain ED-A is crucial for myofibroblastic phenotype