Die progressive systemische Sklerodermie (PSS) ist eine Autoimmunerkrankung mit Veränderungen sowohl des Blutgefäßsystems als auch des Immunsystems. Der Krankheitsprozess ist durch eine chronische Entzündungsreaktion, die vornehmlich auf das kollagene Bindegewebe konzentriert ist, charakterisiert. Als respiratorischen Burst (RB) bezeichnet man die Fähigkeit von Phagozyten, freie Sauerstoffradikale (ROS) in einer NADPH-Oxidase-abhänigen Reaktion zu produzieren und auszuschütten. Es wird angenommen, dass dieser Prozess zur Zerstörung der kapillären Endothelzellschicht sowie zur Gefäßlumeneinengung durch kompensatorische Zellregeneration und damit zur klinischen Symptomverschlechterung beiträgt. Ziel dieser Arbeit war herauszufinden, ob es eine Dysregulation des RB bei Patienten mit PSS gibt und ob die Neutrophilen- oder Monozyten-abhängige Burstaktivität dieser Patienten durch milde Infrarot-A-induzierte Hyperthermie beeinflusst werden kann. Insgesamt wurden 57 Patienten einer Infrarot-A-induzierten Hyperthermie (IRA-Hyperthermie) unterzogen. Ihre Körpertemperatur stieg dabei durchschnittlich um 1,3 + 0,4° C an. Den Teilnehmern wurde vor Behandlungsbeginn, während der Bestrahlungsserie und nach Behandlungsende Blut entnommen und der RB der Monozyten und Neutrophilen wurde basal und nach Stimulation mit Zymosan (0,5; 1 und 2 mg/ml, n = 21) und PMA (1,4 µM, n = 53) mittels FACS-Analyse gemessen. Zusätzlich wurde der RB von 20 alters- und geschlechtsspezifischen Kontrollpersonen sowie von 20 Patienten mit Psoriasis vulgaris und sieben Patienten mit atopischer Dermatitis bestimmt. Der Median der Fluoreszenzintensität (MFI) wurde als Maß für die Burstaktivität der Neutrophilen und Monozyten verwendet (Median + SD). Die ROS-Produktion der Phagozyten von PSS-Patienten war im Verleich zu den Normalpersonen signifikant erniedrigt (MFI der Neutrophilen 4,6 + 1,4 vs. 7,4 + 0,5; MFI der Monozyten 36,9 + 8,1 vs. 44,2 + 7,6 stimuliert mit 2 mg/ml Zymosan). Die Ergebnisse nach PMA-Stimulation bestätigten diese Beobachtungen. Auch der neutrophile und monozytäre RB der Psoriasispatienten war nach Stimulation mit Zymosan signifikant herabgesetzt. Gleiches gilt für den Burst der Monozyten von Patienten mit atopischer Dermatitis. Die Behandlung der PSS- Patienten mit milder IRA-induzierter Hyperthermie führte zu einem signifikanten Anstieg des RB der Neutrophilen bis in den Bereich der in der Kontrollgruppe ermittelten Burstwerte (MFI 6,8 + 0,9 stimuliert mit 2 mg/ml Zymosan). Dieser burststeigernde Effekt der IRA-Hyperthermie blieb parallel zu den im Vorfeld gezeigten klinischen Veränderungen auch sechs Wochen nach Therapieende noch bestehen. Der RB der Monozyten wurde durch die Therapie nicht beeinflusst. Weiterhin hatte die IRA-Behandlung keinen Einfluss auf die Serumwerte von TNF, IL-6, IL-10 und GM-CSF, die vor und nach Ende der Bestrahlungsserie mittels ELISA bestimmt wurden. Die hier dargestellten Ergebnisse widerlegen eine zellautonome ROS-Überproduktion der Neutrophilen und Monozyten bei Sklerodermie. Es wird im Gegenteil eine erniedrigte Burstaktivität dieser Zellen gezeigt. Dies ist jedoch nicht spezifisch für die PSS, sondern tritt auch bei anderen systemischen entzündlichen Erkrankungen auf. Weiterhin wird ein für die Neutrophilen spezifischer burststeigernder Effekt der IRA-Therapie nachgewiesen. Um die molekularen Mechanismen dieser IRA-bedingten Burststeigerung zu untersuchen, sind weiterführende Experimente erforderlich.
Progressive systemic sclerosis (PSS) is an autoimmune disease with abnormalities of the vascular but also the immune system. Previously, we have shown that cutaneous sclerosis in Scleroderma may be transiently ameliorated by infrared-A-mediated hyperthermia. The respiratory burst (RB) is the ability of phagocytic cells to produce reactive oxygen species (ROS) and is believed to contribute to the damage of microvascular endothelia cells in Scleroderma. The aim of this study was to analyze whether the RB is dysregulated in PSS patients and whether it is modulated by mild infrared-A-mediated hyperthermia. 54 patients with PSS were treated with ten applications of mild infrared-A-hyperthermia (increase of body temperature by 1,3 + 0,4°C). Blood samples were collected before, during and after the treatment series and the RB of neutrophils and monocytes was analyzed by flow cytometry in the absence or presence of zymosan (0,5; 1 and 2 mg/ml, n = 22) and PMA (1,4 µM, n = 54). In addition, the RB of 20 age- and sex-matched healthy controls as well as from 20 patients with psoriasis vulgaris was measured. Results were expressed as median fluorescence intensity (MFI). The ROS production of phagocytes from PSS patients was significantly lower compared to healthy controls (MFI neutrophils 4,6 + 1,4 vs. 7,4 + 0,5; MFI monocytes 36,9 + 8,1 vs. 44,2 + 7,6 stimulated with 2 mg/ml zymosan). The measurements of the PMA-stimulated RB support these results. Also the RB in patients with psoriasis and was reduced in comparison to our healthy controls. Infrared-A-hyperthermia lead to a significant increase of the neutrophil respiratory burst into the normal range (MFI 6,8 + 0,9). This burst-elevating effect of the IRA-therapy was still visible six weeks after the end of the hyperthermic treatment. By contrast, monocyte ROS production was not affected by mild infrared-A-hyperthermia. Also TNF, IL 6-, IL 10- and GM-CSF-levels in sera, which were measured by ELISA, were not altered by IRA-therapy. Our results contradict an autonomous ROS- production of neutrophils and monocytes in Scleroderma. We show a reduced RB- activity in scleroderma patients which is not disease specific as it also occurs in other systemic diseases. Furthermore we demonstrate a cell-type specific enhancement of neutrophil ROS-production during infrared-A- hyperthermia. Further investigations are necessary to specify the exact mechanisms that lead to an increased respiratory burst response in neutrophils.
