Die Rolle der Calcium-bindenden Proteine in der Endometriose-assoziierten Innervation

Abstract

Jüngste Studien haben die Beteiligung von Nervenfasern (NF) und Neurotrophinen in der Pathogenese der Endometriose (EM) gezeigt. Die Beteiligung Calcium- bindender Proteine (CaBP) an entzündlichen Prozessen ist bereits bekannt. Das Ziel dieser Arbeit lag in der Charakterisierung von Nervenfasern (NF) in den läsionsnahen und peripheren (EM-freien) Anteilen peritonealer (pEL) und rectovaginaler (rEM) EM und dem Nachweis der CaBP in NF der pEL und rEM sowie den Peritonealflüssigkeiten (PF) von EM-Patientinnen, um die Rolle der CaBP in der Endometriose-assoziierten Innervation und der Schmerzpathogenese der EM zu analysieren. Es erfolgte der Nachweis von PGP 9.5 (Marker intakter NF) und GAP43 (neuronaler Wachstumsmarker) sowie der CaBP S100B, Calbindin, Calretinin, Calmodulin, Parvalbumin in NF der läsionsnahen und peripheren Anteile der pEL (n=20), des gesunden Peritoneums von Patientinnen ohne EM (n=10) sowie in den Schichten der rEM (n=20), gesunden Darms und gesunder Vagina von Patientinnen ohne EM (n=7). Mittels Western-Blot-Analyse erfolgte der Nachweis CaBP in PF von Patientinnen mit (n=33) und ohne (n=11) EM und in neuronalen PC12-Zellen, die in PF von EM-Patientinnen (n=30) inkubiert wurden. Ein neuronaler Wachstums-Assay und Immunfluoreszenz sensibler Hinterwurzelganglien (DRG) zum Nachweis CaBP wurde ebenfalls durchgeführt. In den peripheren Anteilen der pEL ergab sich im Vergleich zu den läsionsnahen Anteilen sowie zum gesunden Peritoneum eine signifikant niedrigere Dichte intakter NF. Im Verhältnis zeigte sich jedoch eine größtenteils signifikant höhere Dichte S100B-, Calbindin-, Calretinin-, Calmodulin- und Parvalbumin- positiver NF in der pEL und auch der rEM. Hinsichtlich der Schmerzintensität ergab sich für Calbindin in der pEL eine erhöhte NF-Dichte für Patientinnen mit leichter Schmerzintensität sowie eine signifikant erniedrigte Calmodulin- positive NF-Dichte für Patientinnen mit starker Schmerzintensität. GAP43 ließ sich in NF der pEL signifikant erhöht nachweisen. S100B, Calbindin und Calretinin konnten gleichermaßen in PF von Patientinnen mit und ohne EM nachgewiesen werden. Für S100B und Calretinin ergab sich hinsichtlich der Schmerzintensität eine signifikant erhöhte Expression in PF von EM- Patientinnen mit leichten Schmerzen. In PC12-Zellen, die in PF von EM- Patientinnen inkubiert wurden, ließen sich eine erniedrigte Calretinin- Expression sowie eine erhöhte Expression von Calbindin, mit höchster Ausprägung im Rahmen leichter Schmerzintensität im Vergleich zur Kontrollgruppe nachweisen. In PF von EM-Patientinnen inkubierte DRG zeigten ein stärkeres Neuritenwachstum und CaBP-Expression als DRG, die in PF von Patientinnen ohne EM inkubiert wurden. CaBP werden in Endometriose- assoziierten Nervenfasern verstärkt exprimiert. Ebenso scheinen Peritonealflüssigkeiten von EM-Patientinnen Einfluss auf die Expression von CaBP in neuronalem Gewebe zu nehmen. Basierend auf diesen Ergebnissen scheint eine Rolle der CaBP in den chronisch entzündlichen Prozessen und der Schmerzpathogenese der EM möglich.

Recent studies demonstrated the involvement of nerve fibres and neurotrophines in the pathogenesis of endometriosis. The involvement of calcium-binding proteins (CaBP) in inflammatory processes is already known. The aim of this study was to characterize nerve fibres subpopulations in the proximal and distal area of the peritoneal endometriotic (pEL) and rectovaginal (rEM) lesions and to demonstrate the expression of CaBP in endometriosis-associated nerve fibres and also in peritoneal fluid of women with endometriosis, in order to study their role in endometriosis-associated innervations and pain pathogenesis in EM. Nerve fibres near endometriotic lesions (proximal area) in pEL (n=20), the matching unaffected peritoneum (distal area) and healthy peritoneum of patients without EM (n=10) and in the different layers of rEM (n=20), healthy bowel and vagina of patients without EM (n=7) were characterized with PGP 9.5 (neuronal panmarker) and GAP43 (marker for neuronal regeneration) and the CaBP S100B, calbindin, calretinin, calmodulin, parvalbumin. Peritoneal fluids (PF) of women with (n=33) and without (n=11) EM and neuronal PC12-cell lines incubated with PF (n=30) were used for western- blot-analysis to verify the expression of CaBP. A neuronal growth assay and immunofluorescence of dorsal root ganglia (DRG) was performed. The intact nerve fibre-density was significantly reduced in the distal area of pEL compared with the proximal area of women with endometriosis or with healthy peritoneum. The density of S100B-, calbindin-, calretinin-, calmodulin- and parvalbumin-positive nerve fibres was significantly increased in pEL and rEM. Taking into account the pain intensity in pEL an increased density of calbindin-positive nerve fibers for patients with mild pain intensity and a decreased density of calmodulin-positive nerve fibers for strong pain intensity could be shown. The density of GAP43-positive nerve fibres was significantly increased in pEL. S100B, calbindin and calretinin were detected equally in the PF of patients with and without EM. For S100B and calretinin significantly increased expressions were shown for EM-patients with mild pain intensity. PC-12 cells incubated in PF of women with EM expressed less calretinin but more calbindin, for patients with mild pain intensity, than the control group. DRG incubated with peritoneal fluid of women with EM showed a significant higher outgrowth of new nerve fibres and expression of CaBP than the DRG incubated in PF of women without EM. CaBP are increased in endometriosis-associated nerve fibres. Similarly, the PF of patients with EM seem to influence the expression of CaBP in neuronal tissue. Based on these results CaBP might play a role in the chronic inflammatory processes and pain pathogenesis of EM.