Einfluss der Substratrigidität auf menschliche Trabekelmaschenwerkszellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das primäre Offenwinkelglaukom ist durch den langsamen Untergang von Fasern des Sehnervs und zunehmende Gesichtsfeldausfälle bis zur Erblindung gekennzeichnet. Ein hoher Augeninnendruck und zunehmendes Lebensalter sind wesentliche Risikofaktoren der Erkrankung. Sie geht mit charakteristischen Gewebsveränderungen des Trabekelmaschenwerks, einer Vermehrung des Wachstumsfaktors TGF-β2 in der vorderen Augenkammer und einem gesteigerten Abflusswiderstand für Kammerwasser aus dem Auge einher. Derzeit ist eine Senkung des Augeninnendrucks die einzige nachweislich wirksame Behandlunsgmöglichkeit. Noch immer sind die Mechanismen der Regulation des Augeninnendrucks und die Ursachen der glaukomatösen Gewebsveränderungen nur unvollständig bekannt. Neuere Daten zeigen, dass biomechanische Reize großen Einfluss auf die Funktion und Differenzierung von Zellen und Geweben haben. Zugleich können sich biomechanische Eigenschaften von Geweben mit zunehmendem Alter oder im Rahmen von Erkrankungen verändern. Ziel des Projektes war es daher, zu untersuchen ob und wie sich Veränderungen der elastischen Eigenschaften der Zellumgebung auf Trabekelmaschenwerkszellen auswirken. Unsere Daten zeigen, dass die Härte des Untergrundes das Muster der Proteinexpression und die Wirkung von TGF-β2 in Trabekelmaschenwerkszellen stark beeinflusst. Ein weicherer Untergrund führte dabei zu glaukomähnlichen Veränderungen der Proteinexpression. Da die Nachgiebigkeit von Gewebe auch von dessen Vorspannung abhängt, könnte eine Erschlaffung des Trabekelmaschenwerks durch verminderten Zug des Ziliarmuskels oder schwindende elastische Rückstellkräfte der Linse mit zunehmendem Alter zu ähnlichen Veränderungen beitragen. Wir haben beobachtet, dass TGF-β2 in Trabekelmaschenwerkszellen die Ausbildung spezieller Haftstrukturen (Invadosomen) fördert, die Orte eines umschriebenen Umbaus der Zellumgebung sind. Dabei spielt die räumlich begrenzte Wirkung von Matrix-Metalloproteasen eine wichtige Rolle, die weiterer Aufklärung bedarf. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass Veränderungen der elastischen Eigenschaften des Trabekelmaschenwerks eine große Bedeutung für die Entwicklung und den Verlauf von Glaukomerkrankungen haben können. Sie machen zudem die allgemeine Notwendigkeit deutlich, neben den üblichen starren Zellkulturgefässen auch elastische Untergründe für zellbiologische Untersuchungen zu nutzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010). Extracellular matrix elasticity modulates TGF-β-induced responses in human trabecular meshwork cells. Mol Biol Cell 21 (Suppl) 1357. Jahrestagung der American Society for Cell Biology (ASCB), Philadelphia, PA, U.S.A. 11.-15.12.2010
Han H, Grehn F, Schlunck G
- (2010). Substrate elasticity modulates TGF-β signalling in human trabecular meshwork cells. World Ophthalmology Congress 2010 (gemeinsame Jahrestagung der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft, des International Congress of Ophthalmology und der Augenärztlichen Akademie Deutschlands) Berlin, 5.-9.7.2010
Han H, Grehn F, Schlunck G
- (2011). TGF-β2-induced invadosomes in human trabecular meshwork cells. ARVO Meeting Abstracts April 22, 2011 52:5326. Jahrestagung der American Society for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO), Fort Lauderdale, FL, U.S.A. 1.-5.5.2011
Schlunck G, Han H, Kampik D, Grehn F
- Elasticity-dependent modulation of TGF-β-responses in human trabecular meshwork cells. Invest Ophthalmol Vis Sci, 52: 2889-96, 2011
Han H, Wecker T, Grehn F, Schlunck G
