The acute-phase protein serum amyloid A1 plays a key role in inflammation induced skeletal muscle atrophy in critically ill patients.

• Applicant: Professor Dr. Jens Fielitz
• Subject Area: Anaesthesiology
• Term: from 2014 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 249567787

• Final Report Year: 2022

Final Report Abstract

Bei kritisch kranken Patienten auf der Intensivstation kommt es häufig zu einem Verlust von Muskelmasse und Muskelkraft. An diesem Prozess sind die Immobilisierung der Patienten, eine verstärkte Entzündungsreaktion (z.B. bei einer Lungenentzündung) und eine langdauernde Beatmungstherapie beteiligt. Die Folgen der Muskelschwäche, die über Jahre andauern können, zeigen sich vor allem darin, dass die Patienten sehr schwer zu mobilisieren sind und oft kein selbstbestimmtes Leben mehr führen können. Eine spezifische Therapie dieses Krankheitsbildes gibt es nicht, was vor allem daran liegt, dass der Krankheitsmechanismus nicht gut verstanden ist. Mit Hilfe dieses DFG Projektes haben wir untersucht, wie Entzündungsreaktionen zu einem Verlust von Muskelmasse und Muskelfunktion führen. Wir konnten zeigen, dass der Muskel ein Zielorgan von Entzündungseiweißen ist, die direkt auf Muskelzellen wirken und über die Aktivierung verschiedener Signalwege deren Struktur und Funktion schädigen. Wir konnten aber auch zeigen, dass der Muskel diese Krankheitsprozesse sogar verstärkt, da er selbst Entzündungseiweiße bildet und freisetzt, die dann wieder auf den Muskel aber auch auf den Gesamtorganismus einwirken. Diese Krankheitsmechanismen haben wir mit Hilfe von Muskelbiopsieproben von kritisch kranken Patienten, Zellkultur- und Tiermodellen im Detail untersucht. Wir konnten zeigen, dass eine Hemmung der Entzündungseiweiße und die Blockade, der durch diese aktivierten Signalwege in den Muskelzellen, den Verlust der Muskelmasse aufhalten können. Die Hemmung dieser Entzündungsprozesse war mit einem besseren Überleben der Versuchstiere vergesellschaftet. Einige der von uns verwendeten Hemmstoffe sind bereits für die Therapie anderer Erkrankungen in der klinischen Anwendung, so dass deren Einsatz für die Prävention oder Therapie der Muskelschwäche von kritisch kranken Patienten möglich erscheint.

Publications

• The E3 ubiquitin ligase TRIM62 and inflammationinduced skeletal muscle atrophy. Crit Care. 2014;18:545
  Schmidt F, Kny M, Zhu X, Wollersheim T, Persicke K, Langhans C, Lodka D, Kleber C, Weber-Carstens S and Fielitz J
  
• Deletion of Nlrp3 protects from inflammation-induced skeletal muscle atrophy. Intensive Care Med Exp. 2017;5:3
  Huang N, Kny M, Riediger F, Busch K, Schmidt S, Luft FC, Slevogt H and Fielitz J
  
• Muscle wasting and function after muscle activation and early protocol-based physiotherapy: an explorative trial. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2019;10:734-747
  Wollersheim T, Grunow JJ, Carbon NM, Haas K, Malleike J, Ramme SF, Schneider J, Spies CD, Mardian S, Mai K, Spuler S, Fielitz J and Weber-Carstens S
  
• Activation of Tripartite Motif Containing 63 Expression by Transcription Factor EB and Transcription Factor Binding to Immunoglobulin Heavy Chain Enhancer 3 Is Regulated by Protein Kinase D and Class IIa Histone Deacetylases. Front Physiol. 2020;11:550506
  Pablo Tortola C, Fielitz B, Li Y, Rudebusch J, Luft FC and Fielitz J
  
• Serum amyloid A1 mediates myotube atrophy via Toll-like receptors. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2020;11:103-119
  Hahn A, Kny M, Pablo-Tortola C, Todiras M, Willenbrock M, Schmidt S, Schmoeckel K, Jorde I, Nowak M, Jarosch E, Sommer T, Broker BM, Felix SB, Scheidereit C, Weber- Carstens S, Butter C, Luft FC and Fielitz J
  
• Inhibition of the NLRP3/IL- 1beta axis protects against sepsis-induced cardiomyopathy. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2021;12:1653-1668
  Busch K, Kny M, Huang N, Klassert TE, Stock M, Hahn A, Graeger S, Todiras M, Schmidt S, Chamling B, Willenbrock M, Gross S, Biedenweg D, Heuser A, Scheidereit C, Butter C, Felix SB, Otto O, Luft FC, Slevogt H and Fielitz J
  
• Out of Control: The Role of the Ubiquitin Proteasome System in Skeletal Muscle during Inflammation. Biomolecules. 2021;11
  Haberecht-Muller S, Kruger E and Fielitz J
  
• Myeloid differentiation factor-2 activates monocytes in patients with dilated cardiomyopathy. Immunology. 2022
  Feldtmann R, Kummel A, Chamling B, Strohbach A, Lehnert K, Gross S, Loerzer L, Riad A, Lindner D, Westermann D, Fielitz J, Dorr M and Felix SB
  
• Sepsis induces interleukin 6, gp130/JAK2/STAT3, and muscle wasting. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2022;13:713-727
  Zanders L, Kny M, Hahn A, Schmidt S, Wundersitz S, Todiras M, Lahmann I, Bandyopadhyay A, Wollersheim T, Kaderali L, Luft FC, Birchmeier C, Weber-Carstens S and Fielitz J
  
• The Transcription Factor EB (TFEB) Sensitizes the Heart to Chronic Pressure Overload. Int J Mol Sci. 2022;23
  Wundersitz S, Pablo Tortola C, Schmidt S, Oliveira Vidal R, Kny M, Hahn A, Zanders L, Katus HA, Sauer S, Butter C, Luft FC, Muller OJ and Fielitz J