Antimicrobial peptides at the ocular surface

• Applicant: Professor Dr. Friedrich Paulsen
• Subject Area: Ophthalmology
• Term: from 2006 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 22483282

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Das Projekt hat, obwohl es in mehreren Bereichen Rückschläge und Änderungen des seinerzeit eingereichten Antrags gab, sehr viele neue Aspekte und Ansatzpunkte zur Physiologie von Meibom-Drüsen ergeben und Einblicke in die Pathophysiologie der Meibom-Drüsen-Dysfunktion erbracht, und es kann daher insgesamt von einer sehr erfolgreichen Antragsdurchführung gesprochen werden. Wir konnten weiter Hinweise für unsere Hypothese liefern, dass ein Entzündungsgeschehen an der Augenoberfläche antimikrobielle Peptide im Bereich des epidermalen Differenzierungskomplexes aktiviert, die ihrerseit zu einer vermehrten Verhornung des Ausführungsgangepithels beitragen. Ferner haben wir durch unsere Untersuchungen viel über die der „Meibom-Drüsen-Comunity“ zur Verfügung stehende Meibom-Drüsen-Zelllinie (HMGEC) gelernt. Die Zellen differenzieren nur bis zum Stadium der „differenzierenden Meibozyten“, „reife“ und „überreife“ Stadien werden nicht erreicht. Erst durch diese Kenntnis ist der Nutzen der Zelllinie im Rahmen von Untersuchungen nun abschätzbar. Weitere geplante Ansätze sollen in der Zukunft analysieren, ob es nicht sinnvoller ist, nach Charakterisierung Meibozyten-Stammzellen zu generieren (z.B. von Körperspendern) und diese dreidimensional bis ins Stadium der „Überreife“ zu kultivieren oder mittels Zelldruck zu drucken, um daran weiterführende Untersuchungen durchzuführen. Mit der generierten βENaC Meibom-Drüsen Knockout Maus steht ein geeignetes neues in vivo Modell zur Verfügung, das außerordentlich nah an den bei der Meibom-Drüsen-Dysfunktion ablaufenden Prozessen ist. Es kann sehr gut zur Medikamenten-Testung herangezogen werden. Die in Tränen von Trockenen-Auge-Mäusen vermehrt exprimierten Proteine sowie andere von uns im humanen System im Rahmen des Antrags detektierten Proteine wie PLUNC, MCR5 oder Oxitocin sind außerordentlich vielversprechende Kandidaten für zukünftige Untersuchungen im Hinblick auf ein besseres Verständnis des Trockenen Auges, der Meibom-Drüsen-Dysfunktion sowie im Hinblick auf das Verständnis von „emotionalen Tränen“.

Publications

• (2015) In vitro effects of docosahexaenoic and eicosapentaenoic acid on human meibomian gland epithelial cells. Exp Eye Res 140:139-148
  Hampel U, Krüger M, Kunnen C, Garreis F, Willcox M, Paulsen F
  
• (2015) Palate Lung Nasal Clone (PLUNC), a novel protein of the tear film: three dimensional structure, immune activation and involvement in dry eye disease (DED). Invest Ophthalmol Vis Sci 56:7312-7323
  Schicht M, Rausch F, Jacobi C, Garreis F, Hartjen N, Beileke S, Kruse F, Bräuer L, Paulsen F
  
• (2015) Serum-induced keratinization processes of human meibomian gland epithelial cells. PLOS one 10:e0128096
  Hampel U, Schröder A, Todd M, Brown S, Snikeris P, Garreis F, Kunnen C, Willcox M, Paulsen F
  
• (2016) Antimicrobial peptides as endogenous antibacterials and antivirals at the ocular surface. In: Harder J, Schröder JM (eds) Antimicrobial peptides – role in human health and disease. Springer, Heidelberg, pp. 17-32
  Garreis F, Schicht M, Paulsen F
  
• (2016) In vitro effects of sex hormones in human meibomian gland epithelial cells. Exp Eye Res 151:190-202
  Schröder A, Abrar DB, Hampel U, Paulsen F, Garreis F
  
• (2017) Expression and function of S100 fused-type protein hornerin at the ocular surface and lacrimal apparatus. Invest Ophthalmol Vis Sci 58:5968-5977
  Garreis F, Jahn J, Wild K, Abrar DB, Schicht M, Schröder MJ, Paulsen F
  
• (2017) The human Meibomian gland epithelial cell line as a model to study Meibomian gland dysfunction. Exp Eye Res 163:46-52
  Hampel U, Garreis F
  
• (2018) Differentiation patterns of immortalized human meibomian gland epithelial cells in three-dimensional culture. Investigative Ophthalmology & Visual Science 59 1343-1353
  Asano N, Hampel U, Garreis F, Schröder A, Schicht M, Hammer C, Paulsen F
  
• (2018) Loss of ßENaC function in Meibomian glands produces prseudohypoaldosteronism 1-like sexbiased ocular disease in mice. Am J Pathol 188:95-110
  Yu D, Yogesh Y, Chen G, Ghio A, Dang H, Burns K, Wang Y, Davis R, Randell S, Esther C, Paulsen F, Boucher RC