Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Sarah Lauenstein-Bosse

Untersuchungen zum diagnostischen Nutzen

des Transforming Growth Factor beta 1 (TGF-β1)

bei fibrosierenden Erkrankungen von Katze und Hund

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-110663

title (eng.)

Investigations on the diagnostic application of the transforming growth factor beta 1 (TGF-ß1) in fibrotic diseases in cats and dogs

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2017

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/lauenstein-bosses_ws17.pdf

abstract (deutsch)

Das Zytokin Transforming Growth Factor beta 1 (TGF-β1) ist ein bedeutender Wachstumsfaktor während der Wundheilung. Darüber hinaus spielt TGF-β1 eine entscheidende Schlüsselrolle bei fibrosierenden Erkrankungen durch Erhöhung der extrazellulären Matrix in Organen und Geweben.

 

Bereits in verschiedenen Tiermodellen und auch in der Humanmedizin konnten histologisch erhöhte Konzentrationen von TGF-β1 bei fibrosierenden Erkrankungen nachgewiesen werden. Die Angaben zu TGF-β1 in Serum und Synovia bei fibrosierenden Erkrankungen sind bisher nur sehr unzureichend. Als Probenmaterial wurden bei der Katze Serum und beim Hund Serum und Synovia gewählt.

 

Ziel dieser Dissertation war es, den fibrosierenden Wachstumsfaktor TGF-β1 bei Katzen und Hunden mit einhergehenden fibrosierenden Erkrankungen im Vergleich zu einer gesunden Kontrollgruppe näher zu untersuchen. Außerdem sollte TGF-β1 mit unterschiedlicher Schwere der Erkrankung in Beziehung gesetzt werden. Ein humaner TGF-β1 ELISA wurde zum diagnostischen Einsatz gewählt.

 

Im Rahmen der vorliegenden Studien wurden insgesamt 51 Katzen und 60 Hunde aufgenommen. Zu den Katzen zählten 25 gesunde Patienten und 26 Patienten, die an einer chronischen Nierenerkrankung (CNE) erkrankt waren. Die Blutabnahme erfolgte bei diesen Patienten bei der ersten Vorstellung ohne bereits durchgeführte therapeutische Maßnahmen. Bei den Hunden wurde zwischen 13 gesunden Patienten und 47 Patienten, die an einem Kreuzbandriss erkrankt waren, unterschieden. Hier erfolgte die Blut- bzw. Synoviaentnahme präoperativ in Narkose.

 

In zwei Manuskripten wurden die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen dokumentiert.

 

1. Evaluation of serum transforming growth factor beta 1 in cats with chronic kidney disease

 

Katzen mit einer CNE zeigten hier signifikant niedrigere Konzentrationen von TGF-β1 im Serum (2,83 – 33,33 ng/ml) im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe (7,54 – 63,16 ng/ml). Bei Einteilung der erkrankten Patienten aufgrund der Kreatininkonzentration nach dem Staging der International Renal Interest Society (IRIS) war die TGF-β1Konzentration nicht geeignet, einen signifikanten Zusammenhang darzustellen. So zeigten Patienten im IRIS-Staging 2 (n = 10) eine mediane TGF-β1-Konzentration von 14,82 ng/ml. Im IRIS-Staging 3 (n = 5) zeigten die erkrankten Patienten eine mediane TGF-β1-Konzentration von 15,79 ng/ml und im IRIS-Staging 4 (n = 11) eine mediane TGF-β1-Konzentration von 19,24 ng/ml.  

 

Zusammenfassend kann man zwar einen Unterschied zwischen gesunden Katzen und an CNE erkrankten Katzen anhand der TGF-β1-Konzentration feststellen; innerhalb der Gruppe, der an CNE erkrankten Patienten, war aber eine Differenzierung nicht möglich. Ein Einsatz als diagnostischer Marker bei fibrosierenden Erkrankungen der Katze scheint daher nicht ausreichend möglich zu sein.

 

 

 

2. Evaluation of transforming growth factor beta 1 in dogs with osteoarthritis

 

Die Auswertung der Studie ergab einen signifikanten Unterschied in der Synovia zwischen Hunden mit einem Kreuzbandriss (0,92 ‒ ≥ 3 ng/ml) und gesunden Hunden (0,78 – 1,39 ng/ml) in Bezug auf die Konzentration von TGF-β1. Bei den erkrankten Patienten war hinsichtlich der Schwere der Erkrankung kein Zusammenhang zu der TGF-β1-Konzentration im Serum und der Synovia ausreichend nachweisbar. Einzige Ausnahmen bildeten hier die TGF-β1-Konzentrationen im Serum zwischen den Patienten, die eine mittelgradige Gelenkschwellung des erkrankten Kniegelenkes aufwiesen (n = 13), und Patienten, die eine hochgradige Gelenkschwellung des erkrankten Kniegelenkes zeigten (n = 8). Hier hatten die erstgenannten Patienten eine mediane TGF-β1-Konzentration im Serum von 11,16 ng/ml und die zweitgenannten Patienten eine mediane TGF-β1-Konzentration im Serum von 15,53 ng/ml. Die andere Ausnahme bildete die Beurteilung der Viskosität der aus dem erkrankten Kniegelenk gewonnenen Synovia. Hier hatten Patienten in der Synovia, dessen Viskosität geringgradig herabgesetzt war, eine mediane TGF-β1-Konzentration von 1,96 ng/ml (n = 8) und Patienten mit einer mittelgradig herabgesetzten Viskosität eine mediane TGF-β1-Konzentration von 2,55 ng/ml (n = 5).

 

Die Ergebnisse dieser Studie deuten zwar darauf hin, dass die Messung der TGF-β1Konzentration in der Synovia einen Hinweis auf eine Osteoarthrose geben kann, aber innerhalb der erkrankten Gruppe eine Beurteilung des Zusammenhanges zwischen der Schwere der Erkrankung und der TGF-β1-Konzentration im Serum und der Synovia nur unzureichend möglich war. Ein Einsatz als diagnostischer Marker bei fibrosierenden Erkrankungen des Hundes scheint daher auch hier nicht ausreichend möglich zu sein.

abstract (englisch)

Cytokine transforming growth factor beta 1 (TGF-β1) is an important growth factor during tissue repair. Furthermore, TGF-β1 plays a key role in fibrotic diseases through the increase of extracellular matrix in organs and tissues.

 

In different model animals as well as in human medicine, increased concentrations of TGF-β1 could already be shown histology in the case of fibrotic diseases. Information on TGF-β1 in serum and synovial fluid are scarce so far. Serum in cats and serum and synovial fluid in dogs was sampled.

 

The aim of this dissertation was to investigate the fibrotic growth factor TGF-β1 in cats and dogs with fibrotic diseases compared to a healthy control group. Furthermore, a correlation of the severity of the disease and the TGF-β1 concentration was assumed and analysed. A human TGF-β1 ELISA was chosen for diagnostic application.

 

A total of 51 cats and 60 dogs were included in the present study. The cats included 25 healthy patients and 26 patients suffering from a chronic kidney disease (CKD). Blood samples were taken from these patients before any therapy. The dogs were divided into 13 healthy patients and 47 patients suffering from a cruciate ligament rupture. Here, blood and synovial fluid were taken under anaesthesia before surgery was performed.

 

The examinations that were performed are described in two manuscripts.

 

1. Evaluation of serum transforming growth factor beta 1 in cats with chronic kidney disease

 

Cats with a CKD showed a significantly lower concentration of TGF-β1 in serum (2.83 – 33.33 ng/ml) compared to the healthy control group (7.54 – 63.16 ng/ml). Upon division of the patients based on the creatinine concentration of the International Renal Interest Society (IRIS) staging, the TGF-β1 concentration was not suitable to show a significant correlation. Patients in IRIS-staging 2 (n = 10) had a median TGF-β1 concentration of 14,82 ng/ml. In IRIS-staging 3 (n = 5) affected patients had a median TGF-β1 concentration of 15.79 ng/ml and in IRIS-staging 4 (n = 11) a median TGF-β1 concentration of 19.24 ng/ml.

 

It can be concluded that based on TGF-β1 concentration, healthy cats and cats suffering from CKD can be differentiated, but within the group of patients suffering from CKD a differentiation was not possible. The application as a diagnostic marker in fibrotic diseases in cats therefore seems to not be reasonable.

 

2. Evaluation of transforming growth factor beta 1 in dogs with osteoarthritis

 

The analysis of the study revealed that the TGF-β1 concentrations showed a significant difference in the synovial fluid of dogs with a cruciate ligament rupture (0.92 ‒ ≤ 3 ng/ml) and healthy dogs (0.78 – 1.39 ng/ml). In affected patients, there was no correlation of the TGF-β1 concentration in serum and synovial fluid regarding the severity of the condition. An exception was the TGF-β1 concentration in serum between patients with a moderate periarticular joint swelling (n = 13) and a severe periarticular joint swelling (n = 8). Here, the first-mentioned patients had a median TGFβ1 concentration of 11.16 ng/ml in serum and the latter had a median TGF-β1 concentration of 15.53 ng/ml. Another exception was the evaluation of the viscosity of the synovial fluid taken from the knee joints of the diseased patients. Patients with synovial fluid with a moderate viscosity decrease had a median TGF-β1 concentration of 1.96 ng/ml (n = 8) and patients with a highly decreased viscosity had a median TGFβ1 concentration of 2.55 ng/ml (n = 5).

 

The results of this study suggest that measuring the TGF-β1 concentration in synovial fluid can be an indicator for osteoarthritis, but within the diseased group a correlation between the severities of the condition and TGF-β1 concentrations in serum and synovial fluid was not reasonable. Therefore, TGF-β1 seems not to be a meaningful diagnostic marker in fibrotic diseases in dogs.

keywords

TGF-ß1, Fibrose, Katze und Hund, TGF-ß1, fibrosis, cats and dogs

kb

1.199