| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (5MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-349958
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.34995
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 8 Dezember 2017 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Rudolf Fuchshofer |
| Tag der Prüfung: | 8 Dezember 2016 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Anatomie Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Anatomie > Lehrstuhl für Humananatomie und Embryologie |
| Stichwörter / Keywords: | Decorin, TGF beta, CTGF, Primary open angle glaucoma, Trabecular Meshwork, Optic Nerve |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 34995 |
Zusammenfassung (Englisch)
Primary open angle glaucoma (POAG), one of the leading causes for blindness in the western world, is defined as a progressive optic neuropathy which is characterized by the loss of retinal ganglion cells. Various randomized multicenter studies could show that an elevated intraocular pressure (IOP), which is too high for the health of the eye, is the main risk factor to develop POAG ...
Zusammenfassung (Englisch)
Primary open angle glaucoma (POAG), one of the leading causes for blindness in the western world, is defined as a progressive optic neuropathy which is characterized by the loss of retinal ganglion cells. Various randomized multicenter studies could show that an elevated intraocular pressure (IOP), which is too high for the health of the eye, is the main risk factor to develop POAG (Collaborative-Normal-Tension-Glaucoma-Study-Group, 1998; Gordon et al., 2002; Johnson et al., 2002; Leske et al., 2003)
Today it is widely acknowledged that the increase in IOP is due to a decreased outflow facility in the trabecular meshwork (TM). The drainage of aqueous humor in the TM is reduced by an increased contractility of TM cells and by an accumulation of extracellular matrix (ECM) in the juxtacanalicular TM (Fuchshofer et al., 2007; Lutjen-Drecoll et al., 2001; Lutjen-Drecoll et al., 1986a; Okka et al., 2004).
The increase in IOP in combination with structural changes of the ECM in the region of the lamina cribrosa (LC) lead to a reduced axonal transport of neurotrophic factors to the retina ganglion cells (RGC). The lack of neurotropic factors leads to RGC death which causes the neuropathy of the optic nerve and the optical field defects characteristic for POAG (Guo et al., 2005; Fuchshofer 2011; Zode et al. 2011).
Many studies could show that the growth factors TGFβ and CTGF may play an important part in the pathogenesis of POAG (Fuchshofer et al., 2005; Fuchshofer, 2011; Junglas et al., 2012; Junglas et al., 2009; Tamm & Fuchshofer, 2007). Therefore proteins able to inhibit these factors are of high interest as possible therapeutic agents. This work focuses on the small leucine-rich proteoglycan Decorin (DCN). DCN inhibits TGFβ via direct binding or via the up regulation of Fibrillin 1 synthesis (Neill et al., 2012; Yamaguchi, 1990). Possible interactions between DCN, TGFβ and CTGF should be analyzed in vitro and in vivo. Further it was aim of this study to analyze if DCN is able to inhibit the expression of ECM proteins in cell types involved in the pathogenesis of POAG. Additionally it was investigated if the AKT signaling pathway is involved in the regulation of TGFβ and CTGF via DCN in optic nerve astrocytes. The final aspect of this work was the observation of the effects of a DCN knockout in vivo in the eye in mice of mixed background and in mice of a pure CD1 background.
The experiments showed that a treatment with TGFβ and CTGF leads to a decreased synthesis and expression of DCN in various cell types of the eye which play an important part in the development of POAG. On the other hand, a treatment with DCN led to a decreased synthesis of TGFβ-1, TGFβ-2 and CTGF in these cell types. Additionally, the synthesis of ECM proteins Fibronectin and Collagen IV was down regulated after treatments with DCN. We could further show that DCN regulates TGFβ-1, TGFβ-2 and CTGF via the AKT signaling pathway.
Interestingly we were not able to cultivate optic nerve astrocytes of DCN knockout mice, while optic nerves astrocytes of wildtype littermates grow well in culture.
Immunohistochemical staining showed reduced levels of DCN in the TM of glaucomatous eyes in comparison to the TM of healthy donors.
In vivo a lens specific overexpression of CTGF, which leads to the development of POAG (Junglas et al., 2012) resulted in a reduced DCN Expression in the region of the TM, but not in the optic nerve.
The eyes of DCN knockout mice showed a significant increase in IOP and a significantly reduced number of axons, which are typical characteristics of POAG. These might be due to the enhanced expression of TGFβ, CTGF and ECM proteins in the chamber angle, which could be observed on RNA and protein level. Furthermore levels of pAKT were reduced in the TM, the retina and in the glial lamina of DCN knockout mice.
The results show a clear interaction between DCN and TGFβ/CTGF as between DCN and ECM-Proteins in vitro and in vivo. DCN seems to play an important role in inhibiting processes which can cause POAG. It possibly causes the balance between the necessary and pathogenic expression of TGFβ, CTGF and ECM proteins in the eye.
The results lead to the conclusion that DCN is a highly promising candidate for a therapeutic against POAG. It will be of high interest to observe the effects of DCN treatments or an adenoviral gene transfer of DCN to the eyes of βB1-CTGF and DCN knockout mice. We hypothesize that such treatments will lead to a decrease in IOP and to a reduction of axonal loss.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Das primäre Offenwinkelglaukom (POWG), eine der häufigsten Erblindungsursachen weltweit, ist als eine progressive Optikusneuropathie definiert, welche druch den Verlust retinaler Ganglienzellen charakterisiert ist. Mehrere randomisierte Multicenterstudien konnten zeigen, dass ein erhöhter intraokulärer Druck (IOD) der Hauptrisikofaktor für die Entstehung eines POWGs ist. Es ist weithin ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Das primäre Offenwinkelglaukom (POWG), eine der häufigsten Erblindungsursachen weltweit, ist als eine progressive Optikusneuropathie definiert, welche druch den Verlust retinaler Ganglienzellen charakterisiert ist. Mehrere randomisierte Multicenterstudien konnten zeigen, dass ein erhöhter intraokulärer Druck (IOD) der Hauptrisikofaktor für die Entstehung eines POWGs ist. Es ist weithin akzeptiert, dass der Anstieg des IODs aus einem verminderten Kammerwasser (KW) abfluss im Trabekelwerk (TW) resultiert. Der Abfluss des KWs ist durch eine erhöhte Kontraktilität der TW Zellen und eine Akkumulation von extrazellulärer Matrix (EZM) im juxtakanalikulären TW verringert (Fuchshofer et al., 2007; Lutjen-Drecoll et al., 2001; Lutjen-Drecoll et al., 1986a; Okka et al., 2004). Der erhöhte IOD in Kombination mit strukturellen Veränderungen der EZM im Bereich der Lamina Cribrosa (LC) führen zu einer Unterbrechung des axonalen Transports neurotropher Faktoren zu den retinalen Ganglienzellen. Der Mangel an neurotrophen Faktoren führt zum Absterben der retinalen Ganglienzellen und den charakteristischen Gesichtsfeldausfällen im POWG (Guo et al., 2005; Fuchshofer 2011; Zode et al. 2011). Viele Studien zeigen dass die Wachstumsfaktoren TGFβ und CTGF vermutlich eine wichtige Rolle in der Pathogenese des POWGs spielen (Fuchshofer et al., 2005; Fuchshofer, 2011; Junglas et al., 2012; Junglas et al., 2009; Tamm & Fuchshofer, 2007). Daher sind Proteine, die in der Lage sind diese Faktoren zu inhibieren, von großem Interesse als mögliche therapeutische Agenten. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem kleinen leucin-reichen Proteoglykan Decorin (DCN). DCN inhibiert TGFβ durch direkte Bindung oder durch die Induktion von Fibrillin 1 (Neill et al., 2012; Yamaguchi, 1990). Mögliche Interaktionen zwischen DCN, TGFβ und CTGF wurden in vitro und in vivo analysiert. Des Weiteren war es Ziel dieser Arbeit zu analysieren ob DCN die Expression von EZM Proteinen in Zelltypen die an der Pathogenese des POWG beteiligt sind zu reduzieren. Zusätzlich wurde untersucht ob der AKT Signalweg in die Regulation von TGFβ und CTGF durch DCN involviert ist. Außerdem wurde der Effekt eines DCN Knockouts in den Augen von Mäusen in einem gemischten Hintergrund und in einem reinen CD1 Hintergrund untersucht. Die Experimente ergaben, dass eine Behandlung mit TGFβ und CTGF zu einer verringerten Expression und Synthese von DCN in verschiedenen okulären Zelltypen führen. Andererseits führt eine Behandlung mit DCN zu einer Verringerung der Expression und Synthese von TGFβ-1, TGFβ-2 und CTGF. Die Synthese von EZM Proteinen (Fibronektin und Kollagen Typ IV) wurde durch Behandlung mit DCN ebenfalls verringert. Die Regulation von TGFβ-1, TGFβ-2 und CTGF durch DCN erfolgt über den AKT Signalweg.
Immunhistochemische Färbungen zeigten reduzierte Mengen von DCN im TW glaukomatöser Augen.
Eine Linsen-spezifische Überexpression von CTGF, die zur Entwicklung eines POWG führt (Junglas et al., 2012) resultiert in einer verringerten Expression von DCN im TM aber nicht im Sehnerven.
Die Augen von DCN Knockout Mäusen zeigen einen signifikant erhöhten IOD und eine verringerte Anzahl vozn Axonen im Sehnerv. Diese Veränderungen sind vermutlich ein Resultat einer erhöhten Produktion von TGFβ, CTGF und ECM Proteinen im Kammerwinkel. Die Mengen an pAKT waren im TW, der Retina und im Sehnerv der DCN Knockout Tiere reduziert.
Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Interaktion zwischen DCN und TGFβ/CTGF und zwischen DCN und EZM Proteinen in vitro und in vivo. DCN scheint eine wichtige Rolle in der Inhibition von Prozessen ein zu nehmen, die die Entstehung des POWG hervorrufen. Möglicherweise schafft DCN eine Balance zwischen einer nötigen und pathologischen Expression von TGFβ, CTGF und EZM Proteinen im Auge.
Die Ergebnisse führen zu der Schlussfolgerung, dass DCN ein vielversprechender Kandidat für ein Medikament gegen POWG sein könnte. Daher ist es von großem Interesse den Effekt von DCN Behandlungen oder adenoviralem Gentransfer auf die Augen von βB1-CTGF und DCN Knockout Mäusen zu untersuchen. Diese Behandlungen sollten nach unserer Hypothese zur Reduktion des IODs und zu einer Verringerung des Axonverlusts führen.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 21:48
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