Molekulare Charakterisierung der zellulären Resistenz von retinalen Ganglienzellen beim Glaukom
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Projektes vi/ar die Charakterisierung von resistenzassoziierten Genen und ihre Beziehung zu krankhaften Veränderungen wie das Glaukom. Aus dem genomischen Profil der glaukomatösen Retina eines hereditären Rattenmodels (Naskar et al., 2006) konnten wir im Rahmen des Projektes feststellen, dass u.a. Kristallingene reguliert wurden, die weiter untersucht werden sollten. Dazu sollten QRT-PCRs und Immunhistochemie sowie funktionelle Studien durchgeführt werden. Außer den Kristallinen wurde das Galectin related protein (Grifin) und Gene aus der Familie der Makrophagen-Granulozyten-Colony stimulating factors (GMCSFs) gefunden. Die Expression der Kristalline im glaukomatösen Auge konnte mit Immunhistochemie und QRT-PCR bestätigt werden. Eine Publikation zu den Kristallinen im glaukomatösen Auge Ist in Vorbereitung, die Datenauswertung ist erfolgreich abgeschlossen. Parallel zur glaukomatösen Retina konnten wir bei akuter Verietzung und Regeneration der Retina der Ratte beobachten, dass auch dort Isoformen der Kristallin ß-Familie exprimiert werden. Transfektionen von Neuronen zeigten, dass insbesondere das ß-B2-Kristallin bei der axonalen Regeneration eine wesentliche Rolle spielt (Liedtke et al., 2007a,b). Die Rolle des ß- B3-Kristallins wird noch untersucht. Die Rolle von Kristallinen in der Retina scheint u.a. darin zu bestehen glio-neuronale Interaktionen über Induktion von trophischen Faktoren zu kontrollieren. In vivo Injektionen von ß- und y-Kristalin in den Glaskörper von Ratten zeigten, dass eine Induktion des neurotrophen Faktors CNTF stattfindet (Fischer et al., 2008). Das Grifin, das ebenfalls neben Kristallinen in der geschädigten glaukomatösen Retina hochreguliert wird, wurde kloniert und für Transfektion von retinalen Ganglienzellen aus der Zelllinie RGC-5 eingesetzt. Es zeigte eine Schnjmpfung der transfizierten Zellen und verstärkte Apoptosis. Die BCL-2 Expression wurde reduziert. Diese Effekte wurden neutralisiert, wenn Grifin-siRNA eingesetzt wurde. Somit konnten wie bei diesem Gen nachweisen, dass es eine Beziehung zum glaukominduzierten Zelltod hat (Manuskript in Vorbereitung). Schließlich wurde in der Glaukomretina GM-CSF und sein Rezeptor entdeckt. Dieses Molekül wurde als neuroprotektiv identifiziert und weiter bearbeitet. Wir konnten zeigen, dass GM-CSF den ERK V2. Signaltransduktionsweg reguliert. Seine Funktion besteht darin erkrankte Ganglienzellen zu beeinflussen, was sowohl In vivo als auch In vitro gezeigt wurde (Manuskript eingereicht). Wir konnten darüber hinaus zeigen, dass Verläuferzellen aus dem Neuralrohr u.a. Kristallin ß und y produzieren und dass diese Zellen neuroregenerativ wirken, was im Einklang mit der Rolle von Kristallinen in der Retina steht (Charalambous et al., 2008). Aus der Arbeit von Frau Dr. J. Lasseck konnten wir herausfinden, dass glaukomatöse retinale Ganglienzellen ein erhöhtes regeneratives Potential besitzen als normale Ganglienzellen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sie u.a. heat-shock Proteine exprimieren, die die Resistenz der Zellen erhöhe und offensichtlich die Regenerationsfähigkeit von Axonen positiv beeinflussen (Lasseck et al., 2007). Die Regulation dieses regenerativen Potentials scheint durch den Transkriptionsfaktor Traslin-associated factor X (Trax) reguliert zu sein der in der frühen postnatalen Entwicklung den Retina die Expression vom wachstumsassoziierten Molekül GAP-43 triggert (SchrÖer et al., 2007). GAP-43 scheint eine sehr zentrale Rolle nicht nur in der Entwicklung der Retina, sondern weiterer intraokularer Strukturen wie z.B. die Linsenfasem während der postmitotischen Elongationsphase (Stupp et al., 2007).
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Charalambous P, Hurst L.A., Thanos S Engrafted chicken neural tube-derived stem cells support the innate propensity for axonal regeneration within the rat optic nerve. lOVS, 2008,49(8): 3513-3524
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Fischer D, Hauk TG, Müller A, Thanos S Crystallins of the beta/gamma-superfamily mimic the effects of lens injury and promote axons regeneration. Mol Cell Neurosci, 2008, 37(3): 471-479
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Fischer D, Petkova V, Thanos S, Benowitz LI. Switching mature retinal ganglion cells to a robust growth State in vivo: gene expression and synergy with RhoA inactivation. J Neurosci. 2004; 24(40):8726-40.
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Lasseck J, Schröer U, Koenig S, Thanos S. Regeneration of retinal ganglion cell axons in organ culture is increased in rats with hereditary buphthalmos. Exp. Eye Res. 2007, 85(1): 90-104
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Liedtke T, Naskar R, Eisenacher M, Thanos S. Transfonnriation of adult retina from the regenerative to the axonogenesis state activates specific genes in various subsets of neurons and glial cells. Glia. 2007b; 55(2): 189-201.
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Liedtke T, Schwambom, JC, Schroeer, U, Thanos S. Elongation of axons during regeneration involves retinal crystallin beta b-2 (crybb2). Mol Cell Proteomics. 2007, 6(5): 895-907
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Naskar R, Thanos S. Retinal gene profiling in a hereditary rodent model of elevated intraocular pressure. Mol Vis. 2006; 12:1199-210.
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Pavlidis M, Stupp T, Hummeke M, Thanos S. Morphometric examination of human and monkey retinal ganglion cells within the papillomacular area. Retina. 2006; 26(4):445-53.
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Schröer U, Volk GF, Liedtke T, Thanos S. Translin-associated factor-X (Trax) is a molecular switch of GAP-43 that controls axonal growth. Eur J Neurosci. 2007,26(8): 2169-2178
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Stupp T, Naskar R, Thanos S. Growth-associated protein-43 expression in the lens of rats and primates. Neuroreport 2007; 18: 7-11
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Stupp T, Pavlidis M, Busse H, Thanos S. Lens epithelium supports axonal regeneration of retinal ganglion cells in a coculture model in vitro. Exp Eye Res. 2005; 81(5):530-8.
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Stupp T, Thanos S. Can lenticular factors improve the posttrauma fate of neurons? Prog Retin Eye Res. 2005;24(2):241-57.
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Thanos S, Grewe S, Stupp T. Traumatic optic neuropathy: Recommendations and Neuroprotection. Essentials in Ophthalmology. 2007, 7/2: 83-95 (Review)
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Thanos S. The 'free-floating' retina epoch; new models for new scopes. Ophthalmic Res. 2006; 38(5):261-2.
