Analyse der Wirkung von Angiopoietin-2 auf das Gefäßsystem der Netzhaut in verschiedenen Tiermodellen

Abstract

Angiopoietin-2 spielt eine wichtige Rolle bei der physiologischen aber auch bei der pathologischen Neubildung von Gefäßen, so z. B. während der Vaskularisierung der Netzhaut, dem weiblichen Reproduktionszyklus oder im Rahmen von Tumorwachstum. Es wird vermutet, daß Angiopoietin-2 über eine Destabilisierung der Gefäßwand entweder zu Gefäßregression oder in Gegenwart weiterer Wachstumsfaktoren zu Gefäßproliferation führt. Instabile Gefäße zeigen häufig Perizytenabfall, was einer Reduktion des Perizytenbesatzes dieser Gefäße entspricht. Innerhalb der Netzhaut ist die Abnahme der Perizytenzahl ein frühes Zeichen der diabetischen Retinopathie, einer Erkrankung, die bei Patienten mit chronischer Hyperglykämie auftritt und im Spätstadium zu deren Erblindung führen kann. Es ist bekannt, daß in diabetischen Tieren vor Perizytenabfall Angiopoietin-2 verstärkt exprimiert wird, so daß ein direkter Zusammenhang zwischen Angiopoietin-2 und der Abnahme der Perizytenzahl wahrscheinlich ist. Sowohl durch die in dieser Arbeit durchgeführte intravitreale Injektion von rekombinantem Angiopoietin-2 als auch durch die Überexpression von transgenem Angiopoietin-2 konnte im Vergleich zum Wildtyp erstmals eine signifikante Abnahme der Perizytenzahl in der Retina induziert werden. Zusätzlich wurde eine Zunahme von azellulären Kapillaren beobachtet. Weiterhin wurde die Funktion von Angiopoietin-2 während der Vaskularisierung der reifenden Netzhaut analysiert. Mittels Fluoreszenzmikroskopie und enzymatischen Netzhautdigestionen konnten pathologische Gefäßmalformationen in Angiopoietin-2 defizienten Mäusen nachgewiesen und charakterisiert werden. So ist in den Angiopoietin-2 knock out Tieren kein tiefes Kapillarbett angelegt, das oberflächliche Gefäßnetz zeigt charakteristische Malformationen und die Rückbildung des embryonalen Hyaloidsystems unterbleibt. Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß Angiopoietin-2 eine wichtige Rolle bei der Ausbildung eines funktionellen tiefen Kapillarbetts im Rahmen der postpartalen Vaskularisierung der Retina spielt. Weiterhin wird deutlich, dass Angiopoietin-2 in der adulten Netzhaut zu Perizytenabfall führt, was mit einer Instabilisierung der Netzhautgefäße verbunden ist und auch im diabetischen Auge beobachtet werden kann. Daher wäre die Inhibition von Angiopoietin-2 eine Möglichkeit, der diabetischen Retinopathie zu einem frühen Zeitpunkt therapeutisch entgegen zu treten. Angiopoietin-2 is involved in physiological and pathological angiogenic processes, for example vascularisation of the retina during embryogenesis, the female reproduction cycle or tumor growth. It is postulated, that angiopoietin-2 participates in the destabilisation of the vessel wall, inducing either vessel regression or proliferation, depending on the expression of other growth factors. Destabilised vasculature often shows pericyte dropout, which reflects a reduction of vessel-stabilising pericytes within a vascular network. Inside the retina, pericyte dropout is an early sign of diabetic retinopathy. This microvascular disease is responsible for blindness among diabetic patients with chronic hyperglycaemia. Since in diabetic animals angiopoietin-2 is upregulated prior to the reduction of pericyte coverage, we postulated a direct correlation between angiopoietin-2 an pericyte drop out. Injection of recombinant angiopoietin-2 into the vitreous as well as transgenic overexpression of human angiopoietin-2 within the retina results in a significant reduction of pericyte number up to 17 %. This change is accompagnied by an increased formation of acellular occluded capillaries. We also analysed the role of angiopoietin-2 during vascularisation of the developing retina. Via fluorescent microscopy and enzymatic retina digestions, pathologically formed vessels in the retina of angiopoietin-2 deficient mice could be analysed. The deep capillary layer is not formed, the superficial vessels show characteristic malformations and the hyaloid vasculature does not regress. These findings demonstrate, that angiopoietin-2 is important for a correct formation of the deep capillary layer during the development of the retinal vascular network and that angiopoietin-2 leads to pericyte dropout within the mature retina, followed by a destabilisation of the vasculature. Therefore therapeutic inhibition of angiopoietin-2 could prevent the formation of early diabetic retinopathy.