Korneale Reinnervation in der Therapie der Neurotrophen Keratopathie – Evaluation topischer und mikrochirurgischer Therapieansätze in einem standardisierten, präklinischen Langzeitmodell der kornealen Denervation in transgenen Thy1-GFP+ Ratten

• Antragsteller: Dr. Simeon Däschler
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430619860

Eine dichte Innervation schützt die Kornea vor äußeren Einflüssen und ist essentiell für deren kontinuierliche Regeneration. Ein Verlust dieser Innervation führt durch progrediente Epitheldegeneration, gestörte Stammzellfunktion und irreversiblen Visusverlust zur Neurotrophen Keratopathie (NK). Beteiligte Signalmechanismen zwischen Axonen und kornealen Stammzellen sind bislang unbekannt und eine kausale Therapie ist nicht verfügbar, sodass die NK eine der weltweit häufigsten Ursachen der kornealen Erblindung darstellt. Aktuell vielversprechende Therapieansätze sind die topische Applikation von Nerve Growth Factor (NGF) und der mikrochirurgische Transfer sensorischer Axone zur Kornea (Korneale Neurotisation). Bislang bleibt unklar, inwieweit beide Therapieansätze die korneale Innervation und Epithelfunktion dauerhaft wiederherstellen und ob potentiell synergistische Effekte auftreten. Ziel: Die vergleichende Evaluation des therapeutischen Effekts von NGF, kornealer Neurotisation und einer Kombinationstherapie (NGF + Neurotisation) in einem etablierten in-vivo Langzeitmodell der NK und Identifikation von potentiell an der Regeneration des Kornealepithels beteiligten Signalwege zwischen kornealen Stammzellen und Axonen in einem In-vitro Co-Kultur-Modell.Methodik:In-vivo: Im etablierten Thy1GFP+Rattenmodell wird die Kornea denerviert und drei Therapiegruppen randomisiert: I) Topischer NGF II) Korneale Neurotisation III) Korneale Neurotisation + NGF. Als Referenz dienen eine denervierte Kontrollgruppe sowie eine physiologisch innervierte Gruppe mit Sham-Denervation. Folgende Aspekte der NK werden regelmäßig über 6 Monate evaluiert: 1.) Reinnervation und Sensibilität der Kornea (Reinnervationsdichte und –muster, Anzahl der reinnervierenden Neurone, 4-Quardanten-Sensibilität und Tränensekretion) 2.) Integrität und Regeneration des Kornealepithels (Quantifizierung spontaner Epitheldefekte, Reepithelialisierungsfortschritt nach standardisierter Läsion) 3.) Quantifizierung der epithelialen Apoptose- und Proliferationsrate (TUNEL-Methode, in situ cell death detection kit und immunhistochemischer KI-67 Färbung)4.) Korneale Stammzellfunktion (Durchflusszytometrische Quantifizierung und Analyse des Proliferationspotentials)in-vitro: Im in-vitro Co-Kultur-modell (Kornealepithelzellen + DRG Neurone) werden die Expressionsmuster beider Zellreihen in verletztem und intaktem Kornealepithel definiert und korrespondierende Rezeptoren und Liganden identifiziert, die im Zustand des verletzten Epithels höher exprimiert sind. Erwartete Ergebnisse: In diesem Projekt wird erstmals gezeigt inwieweit die topische NGF Applikation, korneale Neurotisation und eine Kombinationstherapie die Innervation und Integrität der Kornea in einem Langzeitmodell der NK dauerhaft wiederherstellen können und so eine irreversible Erblindung verhindern. Außerdem werden Signalwege zwischen Kornealepithel und Axonen identifiziert, die an der kornealen Regeneration beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Gregory Borschel