High resolution mass spectrometry based Molecular profiling of endometriosis epithelial cell line 12-Z and endometrial cell line THESC upon simulated macrophage derived inflammatory signaling reveals neurogenic activity of endometriotic cells

Endometriose, eine östrogenabhängige chronisch entzündliche gynäkologische Erkrankung, betrifft Millionen von Frauen weltweit und beeinträchtigt ihre Lebensqualität erheblich und verursacht aufgrund chronischer neurogener Entzündungen enorme Schmerzen. Obwohl eine von zehn Frauen an Endometriose leidet, bleibt die Behandlung eine Herausforderung. Verschiedene pathogene Theorien wurden vorgeschlagen, aber der Ursprung der Endometriose bleibt unbekannt. Eine erhöhte entzündliche Zytokinproduktion von TNFα und Il1β, die durch Endometriose-assoziierte Makrophagen sekretiert wird, wurde als wichtiger Faktor bei dem Fortschreiten der Krankheit beschrieben. Die molekulare Funktion dieser entzündlichen Zytokine hinsichtlich der Endometriose-Pathogenese sowie die molekularen Merkmale, die die Wechselwirkung zwischen ektopischen Läsionen und der umgebenden Mikroumgebung definieren, sind noch unklar.Mit der Entwicklung von Omics-Techniken wie Proteomik stehen leistungsstarke Werkzeuge zur Verfügung, um ganzheitlichere Untersuchungen unbekannter Pathomechanismen zu ermöglichen und deren Verständnis zu fördern. Hier wurde ein massenspektrometrisches Bottom-Up-Proteomics-Profiling verwendet, um ein tieferes Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen während der von Makrophagen abgeleiteten Entzündungssignale in endometriotischen Läsionen zu schaffen. Zwei verschiedene Zelllinien, nämlich die Endometriose 12-Z-Epithelzelllinie und die endometriale Stroma-Fibroblasten-Zelllinie THESC, wurden mit IL1β und TNFα behandelt, um zwei kanonische entzündliche Signaltransduktionskaskaden zu simulieren, die für die Beteiligung von Makrophagen charakteristisch sind. Die stimulierten Zellen wurden mit nicht behandelten verglichen, wobei regulierte Proteine für eine auf Genontologie basierende Pathway-Netzwerkanalyse verwendet worden sind.Der Vergleich der EndometrioseZelllinie 12-Z und der Nicht-Endometriose-Zelllinie THESC ergab bereits tiefgreifende Unterschiede, insbesondere charakteristische Eigenschaften von Endometriose- Zellen. Beide Zelllinien zeigten bei Stimulation eine Entzündungsreaktion. Weiters ergab die Proteomanalyse einige Unterschiede zwischen der Reaktion der entzündlich aktivierten Endometriosezellinie im Vergleich zur Stromazellantwort. Interessanterweise, wurden zusätzlich zur kanonischen Entzündungsreaktion mit IL1β und TNFα verschiedene pathologische Merkmale beobachtet. Dementsprechend wurden Unterschiede zwischen der Nicht-Endometriose-Zelllinie THESC und der Endometriose-Zelllinie 12-Z festgestellt, was auf spezielle Endometriose typische pathologische Eigenschaften hinweist. Nur die endometriotische 12-Z Zellinie ergab bei der Analyse eine aberrante Regulation der Neurogenese, Epitheliale Mesenchymale Transition, Angiogenese und der Aktivierung der embryonalen Entwicklungstransduktion. Ebenso wurden entscheidende Proteine, welche wesentlich für die Semaphorin Signaltransduktion sind, bei Stimulation mit TNFα erhöht vorgefunden. Daher lässt sich daraus schließen, dass die von Makrophagen abgeleitete entzündliche Tumornekrosefaktor-αStimulation die Aktivierung der axonalen Wegfindung von endometriotischen Epithelzellen zur Folge hat. Im Gegensatz dazu zeigte die THESC-Zelllinie biologische Funktionen auf, die an der Implantation beteiligt sind. Ebenso wurden Proteine die an zellnervösen Interaktionen beteiligt sind, im Gegensatz zur Endometriose Zelllinie, durch die vorangegangene entzündliche Behandlung in verringter Anzahl vorgefunden. Hier beschreiben wir eine bisher unbekannte direkte Aktivierung der axonalen Leitsignale über das proinflammatorische Zytokin TNFα in einem Endometriose-Zellkulturmodell. Weitere Forschungen sind erforderlich, um die Wechselwirkungen zwischen Neuronen und Zellen unter Makrophagenstimulation zu untersuchen und diese Befunde in vivo zu validieren. Hormonelle und eikosadomische Analyse der Wechselwirkung zwischen Makrophagen und primären Material könnte tiefere Einblicke in Endometriose spezifische neurogene Merkmale geben.