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Die Rolle von Stammzellen bei chronischer Rhinosinusitis mit Polyposis nasi

Die chronische Rhinosinusitis mit Polyposis nasi stellt ein signifikantes gesundheitliches Problem für die betroffenen Individuen sowie ein sozio-ökonomisches Problem für die Gesellschaft dar. Es gibt einen Hinweis für die Existenz von Stammzellen innerhalb von nasalen Polypen. Über neue Forschungsergebnisse berichtet Dr. med. Michael Könnecke auf dem EAACI Kongress 2018 in München.

Das morphologische Bild der chronischen Rhinosinusitis mit Polyposis nasi

Die chronische Rhinosinusitis mit Polyposis nasi wird als eine Subgruppe der chronischen Rhinosinusitis angesehen. Ihr morphologisches Typikum sind traubenförmige Strukturen, welche in die obere Nasenhöhle hineinragen.

Die Polypen sind benigne Schleimhautvorwölbungen. Ihnen liegt wahrscheinlich ein chronischer Inflammationsprozess zugrunde. Histologisch imponieren dichte inflammatorische Zellinfiltrate, lockeres fibröses Bindegewebe, ödematöse Gewebsveränderungen sowie eine verdickte Basalmembran.

Die Regeneration des respiratorischen Epithels der Nasenschleimhaut

Das respiratorische Epithel der Nasenschleimhaut spielt eine wichtige Rolle bei der Reinhaltung der oberen Atemwege und bei der Abwehr von infektiösen Keimen. Unter chronischen Entzündungsprozessen muss sich das Epithel zur Aufrechterhaltung seiner Schutzfunktion ständig regenerieren. Die Regeneration des Epithels geht von den Basalzellen aus. An dem epithelialen Regenerationsprozess sind höchstwahrscheinlich multilineare Stamm- und Vorläuferzellen beteiligt. Um diese Aufgabe zu bewältigen müssen sie die Fähigkeit besitzen, sich selbst zu erneuern und zu proliferieren.

Analyse von Gen- und Proteinexpressionsprofile von Stammzellen aus Polypengewebeproben

Aktuell ist noch nicht geklärt, welcher molekulare Mechanismus der Entstehung von nasalen Polypen zugrunde liegt. Die Forschungsgruppe Koenneke M. et al. hat die Gen- und Proteinexpressionsprofile von Stammzellen aus Polypengewebeproben genauer untersucht. Sie verwendeten hierfür ein Mikroassay zur Analyse kompletter Genome, eine quantitative Echtzeit-PCR, immunhistochemische Methoden und die Durchflusszytometrie.

Zusätzlich hierzu untersuchten sie mit einem xenogenen aus Rattenhirnbiopsien bestehenden Ko-Kultur-Modell mittels quantitativer Echtzeit-PCR, immunhistochemischer Methodik und Wachstumsfaktor-Antikörper-Arrays das neuronale Differenzierungspotential von nasalen Polypenzellen.

Positivität für Stammzellmarker in der Polypengewebeprobe

Die Genexpressionsanalyse konnte als Hinweis auf das Vorkommen von Stammzell-ähnlichen Zellen in Polypen der Nase folgende Stammzellmarker aufzeigen: Oct-4, SOX2, Klf4, c-Myc, ABCG2, Nanog, CD133 und Nestin.

Die transkriptionelle Analyse der Stammzellmarker in nasalen Polypen hat folgendes ergeben: Abhängig von dem jeweils untersuchten Patient zeigte sich eine unterschiedliche Expression der traditionellen Stammzellgene (Oct-4, SOX2, Klf4, Nanog, ABCG2, CD133, Nestin und c-Myc) und der Stammzell-assoziierten Gene. Die Expression dieser besagten Gene legt die Existenz von Stammzellen innerhalb nasaler Polypen nahe.

Mittels immunhistochemischer Methoden konnte die Proteinexpression von Nestin und SOX2 nachgewiesen werden. Die Durchflusszytometrie ergab, dass durchschnittlich 1,7% Oct-4-exprimierende Zellen in nasalen Polypen vorhanden sind. Diese wiederum waren negativ für die Zellmarker CD3, CD16, CD19, CD20 und CD56.

Die Analyse der Proteinexpression des Proliferationsmarker Ki67 konnte zeigen, dass sich im Epithel nasaler Polypen in Proliferation befindliche Zellen befinden.

Polyp-Rattenhirnbiopsie-Ko-Kultur

Mit dem Ko-Kultur-Modell wird die Fähigkeit von Stammzellen getestet, sich neuronal zu differenzieren. Neuroepithelzellen exprimieren Nestin während ihrer Teilungsphase. Zu Beginn waren nur wenige Polypenzellpopulationen positiv für Nestin gewesen. Bereits 2 Tage nach Ko-Kultivation mit den Rattenhirnbiopsien zeigte sich eine Zunahme Nestin-exprimierender Polypenzellen. In Ko-Kultur konnte eine um den Faktor 3.2 erhöhte transkriptionelle Aktivität für Nestin gemessen werden. Auch die Anzahl NF-positiver Zellen nahm in Ko-Kultur zu. Die NF-positiven Zellen hatten sich morphologisch verändert und glichen Axonen.

Weitere Studien sind notwendig, um die Pathogenese nasaler Polypen zu verstehen und sie effizient zu therapieren - möglicherweise mit Stammzelltherapie.

Referenzen:
1. Könnecke, Dr. med. Michael: Hot Topic Sessions: HT 1 Stem cells in chronic inflammatory diseases, EAACI Kongress, Internationales Congress Center München, 27.05.2018.
2. Koennecke et al. (2017). Neuronal Differentiation Capability of Nasal Polyps of Chronic Rhinosinusitis. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2017 Oct;65(5):431-443. doi: 10.1007/s00005-017-0456-8. Epub 2017 Mar 9.