Vergleich des retinalen Ganglienzelltods im experimentellen autoimmunen Glaukom Tiermodell nach systemischer Immunisierung mit aufgereinigten retinalen Proteinen
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Zusammenfassung
Das Glaukom stellt weltweit die zweithäufigste Ursache für eine Erblindung dar. Es handelt sich dabei um eine Vielzahl ätiologisch unterschiedlicher Krankheitsbilder, von denen meist noch sehr wenig zur Pathogenese bekannt ist. In den letzten Jahren wurde häufig über die Beteiligung einer autoimmunen Komponente am Glaukom diskutiert, da es bei vielen Patienten in der Humanmedizin ohne erhöhten intraokularen Druck (IOP) zu Ganglienzellverlusten und Gesichtsfeldausfällen kam. Auch beim Glaukom des Hundes wird vermutet, dass IOP unabhängige Faktoren eine wichtige Rolle spielen, da es trotz Absenkung des IOP bei einer Glaukomerkrankung weiterhin zur Degeneration des Sehnervenkopfes kam.Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen verschiedener Antigene und deren Kombination auf den Untergang retinaler Ganglienzellen zu untersuchen. Hierzu wurde das experimentelle autoimmune Glaukom Tiermodell durchgeführt, welches auf der Immunisierung von Lewis Ratten mit potentiellen Antigenen in Kombination mit Pertussis Toxin und inkompletten Freunds Adjuvant basiert. Als Antigene dienten beta-Aktin (n=4), saures Gliafaserprotein (GFAP) (n=4), Tubulin (n=4), Gliazell-abgeleiteter neutropher Faktor (GDNF) (n=8), das calciumbindende Protein S100 (n=8) sowie die Kombination von Hitzeschockprotein 27 mit GDNF bzw. S100 (jeweils n=6). Die Kontrollgruppe (n=7) erhielt anstelle des Antigens physiologische Kochsalzlösung. Die IOP Messungen und Funduskopien fanden eine Woche vor der Immunisierung, sowie zwei und vier Wochen danach statt. Am Ende der Studie erfolgte die Flatmountpräparation der Retinae. Diese wurden mit Kresylviolett angefärbt, sowie vor und nach der Färbung zur Ermittlung der trocknungsbedingten Flächenschrumpfung vermessen. Im Anschluss daran wurden unter einem Mikroskop vier zentrale und vier periphere Areale der Flatmounts fotografiert. Die Zellen dieser Areale wurden in der Image J Software manuell ausgezählt, wobei in parvo- und magnozelluläre Neurone, Gliazellen und Endothelzellen differenziert wurde.Die Messungen des Augeninnendruckes ergaben, verglichen mit der Kontrollgruppe, abhängig vom Messzeitpunkt bei der GFAP- (p=0,04) und der Tubulin-Gruppe (p=0,003) eine signifikante IOP Erhöhung, während bei der S100- (p=0,02) und der GDNF+HSP27-Gruppe (0,005) ein signifikant niedrigerer IOP gemessen wurde. Alle IOP Werte lagen trotz signifikanter Unterschiede im physiologischen Bereich. Aufgrund der geringen Anzahl von Tieren pro Immunisierungsgruppe lassen sich aus den signifikant abweichenden IOP Messwerten nur Tendenzen ableiten, die durch weitere Studien abgesichert werden müssen. Die Untersuchung der Fundi ergab bei keinem Tier einen Hinweis auf pathologische Veränderungen. Die mittlere Schrumpfung der Faltmounts betrug 12,21%, wobei nur bei der GDNF-Gruppe (p=0,04) ein signifikanter Unterschied zur Kontrolle festgestellt werden konnte. Bei der Auswertung der Neurone wiesen bis auf die beta-Aktin-Gruppe (p= 0,08), alle Gruppen gegenüber der Kontrollgruppe einen signifikanten Untergang neuronaler Zellen in der Retina auf. Hinsichtlich der parvozellulären Neurone zeigte sich bei allen Gruppen, angefangen bei beta-Aktin (p=0,04) bis hin zu S100+HSP 27 (p= 0,000001), ein signifikanter Verlust von Zellen verglichen mit der Kontrolle. Bei den magnozellulären Neuronen konnte zwar bei allen Gruppen eine Erhöhung der Zellzahl gegenüber der Kontrollgruppe ermittelt werden, jedoch war diese nur bei den Gruppen GDNF (p=0,01), S100 (p=0,0001), GDNF+HSP 27 (p=0,01) und S100+HSP27 (p=0,00002) signifikant. In der Kategorie der Gliazellen wiesen die Gruppen beta-Aktin (p=0,000007), GFAP (p=0,005) und S100 (p=0,03) eine signifikante Erhöhung im Vergleich mit der Kontrolle auf. Hinsichtlich der Endothelzellen zeigten sich keine signifikanten Auffälligkeiten.Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen vermuten, dass der Untergang retinaler Ganglienzellen im experimentellen autoimmunen Glaukom Modell nicht im Zusammenhang mit der Höhe des IOP steht. Die Funduskopie scheint nicht sensibel genug zu sein, um derartige Schäden erkennen zu können.Die vermuteten Mechanismen, über die die Antigene einen Zelluntergang bewirken, sind vielfältig. Bei GFAP könnte eine vermehrte Produktion von Stickoxid oder eine Schädigung der Bluthirnschranke und der Zellmembran für den Zellverlust verantwortlich sein, während sich bei Tubulin vermutlich ein veränderter Signal- bzw. Vesikeltransport negativ auswirken könnte. Auch bei beta-Aktin könnten fehlgeleitete Signale und Neurotransmitter oder eine geschädigte Plasmamembran den Zelltod auslösen. Bei GDNF und S100 spielt die Höhe der verabreichten Dosis wahrscheinlich eine entscheidende Rolle beim Untergang der Neurone. Jedoch wird auch das Einwirken bestimmter Rezeptoren, wie dem RAGE-Rezeptor bei S100 und zweier Glutamatrezeptoren bei GDNF, in Betracht gezogen. S100 könnte ebenso über eine Erhöhung der Produktion von Stickoxid oder Beeinträchtigung des Zytoskeletts negative Auswirkungen auf Neurone haben. HSP 27 nimmt, wie bei GFAP und S100 auch vermutet, Einfluss auf Bestandteile des Zytoskeletts und kann so die Apoptose auslösen. Daneben könnte HSP 27 auch eine überschießende Immunantwort auslösen, bei der eine T-Zell mediierte Toxizität zum Tod der Zellen führt.In folgenden Arbeiten sollte der Mechanismus, der bei der Immunisierung mit den verwendeten Antigenen zum Ganglienzellverlust geführt hat, intensiver untersucht werden. Des Weiteren wäre von Interesse, ab welchen Konzentrationen und Studienlaufzeiten sich manche Antigene positiv oder negativ auf das Überleben der Zellen auswirken und wie dies durch Mehrfach-Kombinationen der Antigene beeinflusst wird.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler