The role of axonal retrograde transport in the pathogenesis of glaucoma
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Labor von Keith Martin am Cambridge Centre for Brain Repair, Großbritannien wurde an einem Projekt zur Erforschung der pathogenetischen Grundlagen des Glaukoms gearbeitet. Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Erforschung der Veränderungen des retrograden axonalen Transports von retinalen Ganglienzellen. Ein Versagen des retrograden axonalen Transportes wird als wichtige Ursache für den im Glaukom beobachteten apoptotischen Zelltod der retinalen Ganglienzellen angesehen. Als Krankheitsmodell diente eine durch Laserbehandlung des Auges induzierte chronische Augendruckerhöhung. Untersucht wurde die Expression von Untereinheiten des Dynein-Komplexes, des wichtigsten retrograden Transportmoleküls, sowie von Kinesin KIFC2, eines weiteren retrograd transportierenden Proteins. Um selektiv die Genexpression in retinalen Ganglienzellen analysieren zu können, wurden mit Hilfe eines Laser Capture Microscopes Zellverbände bzw. einzelne Zellen aus der Retina disseziert. Die Untersuchungen zeigten, dass wichtige Bestandteile des Dynein-Komplexes im Glaukom herunterreguliert werden. Dies dürfte zu einer Verschlechterung der Transportleistung des retrograden axonalen Transports führen und durch die damit einhergehende Beeinträchtigung neurotropher Signalwege die Apoptose retinaler Ganglienzellen begünstigen. Die zum ersten Mal in neuronalem Gewebe beobachtete starke und langanhaltende Herunterregulation von DYNLL1, einem Bestandteil des Dynein-Komplexes, welcher die Funktion von u.a. Bim, NO-Synthetase und IkBa reguliert, hat direkten Einfluss auf Signalkaskaden, die das Überleben der Zelle beeinflussen. Im Gegensatz zu Dynein wird das wenig erforschte retrograde Kinesin KIFC2 im Glaukom stabil exprimiert, zeigt sogar eine Tendenz zur Hochregulation. Dies könnte einen potentiellen Kompensationsmechanismus für den Verlust von Dynein-Transportkapazität darstellen. Die Idee, den axonalen Transport mit Hilfe von paramagnetischen Nanopartikeln und MRT in vivo verfolgen zu können, wurde versucht, mit Hilfe von drei kollaborierenden Laboren umzusetzen. Es konnten endozytose-affine Nanopartikel konstruiert werden, die in vitro endozytiert und transportiert werden. Pilotexperimente an insgesamt 4 Ratten verliefen bislang erfolglos. Weitere Versuche sind aber geplant. Seit Kurzem erlauben hochauflösende, mit adaptiver Optik ausgestattete Konfokal-Scanner beim Menschen die Darstellung einzelner Photorezeptoren in vivo. Ein solches Gerät für Kleintiere, v.a. Ratten zu konzipieren ist nochmals anspruchsvoller. Eine langfristig angelegte Kollaboration mit einem Optik-Labor in London hat dies zum Ziel. Wir etablierten ein ex vivo Rattenaugenmodell, welches die Entwicklung solch eines Geräts erheblich erleichtert. Zusätzlich wurden mehrere Studien zur Erforschung der Optik des Rattenauges unter physiologischen Bedingungen und im Glaukom durchgeführt und verschiedene Methoden der optischen Kopplung von Auge und Scanner untersucht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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An ex vivo rat eye model to aid development of a high-resolution scanning laser ophthalmoscope for animal use. Journal of Neuroscience Methods
Noack C, Martin K, Zhong JJ, Diaz-Santana L
