Komplement-vermittelte Zellschädigung als Pathomechanismus der Dysferlin- defizienten Gliedergürteldystrophie

Abstract

Die Dysferlin-defiziente Gliedergürteldystrophie Typ 2B (LGMD2B) gehört zu den hereditären Muskelerkrankungen, die zu schwerwiegender progredienter Schwäche der proximalen (LGMD2B) Skelett-Muskulatur führen. Histologisch finden sich neben den typischen Zeichen der Muskeldystrophie entzündliche zelluläre Infiltrate sowie Ablagerungen von Komplementfaktoren, deren Regulation darüber hinaus durch das Fehlen des membranständigen Komplement-Inhibitors CD55 (Decay Accelerating Factor) verändert ist. Um die Bedeutung des Komplementsystems für den Pathomechanismus der LGMD2B zu eruieren, wurde zunächst in einer Zellkultur humaner Muskelvorläufer-Zellen die Toxizität von Komplement auf Myoblasten und Myotuben von Muskelgesunden sowie LGMD2B-Patienten mit oder ohne Blockade von CD55 / CD59 untersucht. Hier zeigte sich anhand mikroskopischer Auswertung von den Zelltod anzeigenden Propidiumiodid-Signalen eine 2- bis 4-fach erhöhte Komplement-Empfindlichkeit von LGMD2B-Myotuben gegenüber Normalkontrollen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Empfindlichkeit nur zu einem geringen Teil von CD55 reguliert wird. Anschließend wurde eine Charakterisierung der Zellkultur in der FACS- Zytometrie versucht, um eine effektive Analyse bei hohem Zelldurchsatz zu etablieren. Hierbei traten die Grenzen der in vitro Methode bei der technischen Messung zutage, so dass anschließend der Transfer des pathophysiologischen Modells in ein in vivo System erfolgte. Im Dysferlin- defizienten SJL/J-Mausmodell wurde der Effekt der Behandlung mit homologem monoklonalen Antikörper gegen C5-Protein auf die Entwicklung der Muskeldystrophie geprüft. Die histologische Analyse zeigte anhand der Zahl nekrotischer Muskelfasern eine deutliche Verlangsamung der spontanen Progression der Muskeldystrophie im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Studie zeigt erstmals die fundamentale Bedeutung komplement-vermittelter Zellschädigung in der Pathogenese der Dysferlin-defizienten Muskeldystrophie und weist auf eine potentielle Therapieoption für Patienten mit LGMD2B hin.

Hereditary limb-girdle muscular dystrophy 2B is characterised by Dysferlin- deficiency leading to severe progressive palsy of proximal musculature. Histological signs comprise dystrophy findings amongst inflammatory cellular infiltrates and complement deposits. Recently, complement regulation in LGMD2B has been found to be altered because of the lack of CD55 decay accelerating factor. The aim of this study was to elucidate the significance of the complement system in the pathogenesis of LGMD2B by investigating the toxicity of complement attack with and without inhibition of CD55 / CD59 on cultured muscle progenitor cells. Microscopic analysis showed 2-4 times elevated complement-susceptibility in myotubes of LGMD2B patients compared to normal controls. This susceptibility was shown to be only marginally regulated by CD55. Subsequently, cultured muscle progenitors cells were characterised in FACS-cytometry to allow for high-throughput cell analysis. As this method proved to be ineffective the pathogenetic model was transferred to in vivo investigation. SJL/J mice that suffer from Dysferlin-deficiency were treated with homologous anti-C5-antibody and screened for the dynamics of muscle dystrophy development. Histological analysis in terms of necrotic muscle fibre quantification showed marked slowing of dystrophic changes in muscle biopsies by complement-inhibition compared to normal controls. This study demonstrates for the first time the fundamental importance of complement regulation in Dysferlin-deficient muscle diseases and points to possible therapeutic options for LGMD2B patients.