Molekulare Pathomechanismen bei proliferativer Vitreoretinopathie (PVR) und daraus folgende neue therapeutische Ansätze
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die proliferative Vitreoretinopathie (PVR) ist die am häufigsten auftretende Komplikation nach perforierenden Augenverletzungen, rhegmatogenen (lochbedingten) Netzhautablösungen oder nach netzhautchirurgischen Eingriffen. Die Erkrankung ist durch ein unkontrolliertes Wachstum, durch die Wanderung von Zellen zu beiden Seiten der Netzhaut und im Glaskörper sowie durch eine verstärkte Synthese von Proteinen der Extrazelluärmatrix gekennzeichnet. Alles zusammen führt zur Ausbildung von fibrozellulären Membranen, deren Zugkräfte eine Wiederanlage der Netzhaut erschwert und zudem zur Verschlimmerung der Situation durch neue Netzhautablösungen beiträgt. Die PVR wird auch mit einer überschießenden Wundheilung verglichen. Im Rahmen der Arbeiten zu diesem Antrag war es uns wichtig, die Initiatoren des unkontrollierten Wachstums und der Migration dieser Zellen zu verifizieren und deren Wirkung auf retinale Zellen zu untersuchen, um mögliche neue Ansätze für eine Therapie zu finden. Durch den Vergleich der Genexpression zwischen normaler Netzhaut und Netzhaut von PVRPatienten gelang es uns, auf mRNA-Ebene Faktoren zu identifizieren, die in der PVR-Netzhaut verstärkt gebildet werden. An einem Tiermodell für eine Netzhautablösung konnte gezeigt werden, dass nicht nur in den direkt betroffenen Netzhautarealen, sondern auch in angrenzenden Netzhautbereichen und im retinalen Pigmentepithel diese Veränderungen auf mRNA-Ebene zu verzeichnen sind. 12% der in der PVR-Netzhaut verstärkt exprimierten mRNA kodierten für sekretorische Proteine. Die Kultivierung retinaler Pigmentepithelzellen oder Müllerzellen in Anwesenheit einiger dieser Proteine erhöhte die Expression von PVR-induzierenden Faktoren auf mRNA- und auch auf Proteinebene bei diesen Zellen. Zu diesen biologisch aktiven Proteinen zählen HB-EGF ("heparin binding epidermal growth factor-like growth factor"), PDGF ("platelet-derived growth factor"), TGF-ßi und -ß2 ("transforming growth factor"), P1GF ("placenta growth factor") und HGF ("hepatocyte growth factor"). Es konnte gezeigt werden, dass diese, als Wachstumsfaktoren bezeichneten, Proteine das Wachstum, die Migration und die Synthese von Proteinen der Extrazellulärmatrix bei den retinalen Zellen hemmen und in den meisten Fällen stimulieren. HB-EGF und HGF konnten auch als Bestandteile der epiretinalen Membranen nachgewiesen werden. Es wurde gefolgert, dass die Wachstumsfaktoren autokrine/parakrine Wirkungen auf die retinalen Zellen ausüben, wodruch diese zur Proliferation, Migration, Sekretion von Wachstumsfaktoren und EZM-Synthese angeregt werden und die Entstehung und Progression der PVR vorantreiben. Die intrazellulären Signalwege, deren Aktivierung für die biologische Wirkung der Wachstumsfaktoren notwendig sind, konnten ermittelt werden. Eine Blockade der Aktivierung dieser Signalwege durch pharmakologische Hemmer könnte durchaus eine Unterstützung der Therapie nach Wiederanlage der Netzhaut beim Patienten darstellen. Daneben konnten wir zeigen, dass retinale Zellen nach Stimulation mit Wachstumsfaktoren wiederum auch andere Faktoren verstärkt bilden, die mit pathologischen Veränderungen in der Netzhaut (Gefäßneubildung bei proliferativer diabetischer Retinopatie oder altersbedingter Makuladegeneration) eng verbunden sind. Ein sehr wichtiger Vertreter, der eng mit der Entstehung neuer Gefäße in Zusammenhang steht, ist der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF). Die mRNA- als auch die Protein- Expression des VEGF wurde durch die oben benannten Wachstums faktoren bei den RPE- und Müllerzellen verstärkt. Wir konnten zeigen, dass das Kortikosteroid Triamcinolon, das klinisch zur Auflösung eines Makulaödems eingesetzt wird, die Wachstumsfaktor-induzierte VEGF-Sekretion bei den retinalen Zellen hemmt. Somit könnte Triamcinolon eine erfolgversprechende Methode sein, um die Effizienz der anti-VEGF Therapie bei okuäleren Gefäßneubildungen zu unterstützen. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass auch Blutplasmabestandteile (hier Thrombin) in der Lage sind die zellulären Eigenschaften retinaler Zellen zu beeinflussen, was die Vermutung, dass auch der Bruch der Blut-Retina-Schranke eine mögliche Ursache bei der Entstehung einer PVR ist, untermauert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Elevated proto-oncogene and collagen mRNA expression in PVR retinas. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol (2003):241; 439-446
Hollborn, M., Faude, F., Wiedemann, P., Kohen, L.
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Characterization of the basic fibroblast growth factor-evoked proliferation of the human Muller cell line, MIO-MI. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2004;242(5):414-22
Hollborn M, John K, Limb GA, Kohen L, Wiedemann P, Bringmann A.
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Contrary effects of cytokines on mRNAs of cell cycle- and ECM-related proteins in hRPE cells in vitro. Curr Eye Res. 2004:3;215-223
Hollborn, M., Reichenbach, A., Wiedemann P., Kohen, L.
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Expression of LRP1 in retinal pigment epithelial cells: its regulation by growth factors. Invest Ophthalmol Vis Sei. 2004;45:2033-8.
Margrit Hollborn, Gerd Birkenmeier, Anja Saalbach, landor landiev, Andreas Reichenbach, Peter Wiedemann, Leon Kohen.
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Glial cell expression of hepatocyte growth factor in vitreoretinal proliferative disease. Lab Invest. 2004;84(8):963-972
Hollborn M, Krausse C, landiev I, Yafai Y, TenckhoffS, Bigl M, Schnurrbusch UE, Astrid Limb G, Reichenbach A, Kohen L, Wolf S, Wiedemann P, Bringmann A.
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Changes in retinal gene expression in proliferative vitreoretinopathy: glial cell expression of HB-EGF. Mol Vis. 2005;l 1:397-413.
Hollborn M, Tenckhoff S, Jahn K, landiev I, Biedermann B, Schnurrbusch UE, Limb GA, Reichenbach A, Wolf S, Wiedemann P, Kohen L, Bringmann A.
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Diversity of aquaporin mRNA expressed by rat and human retinas. Neuroreport 2005;l6:53-6
Solveig Tenckhoff, Margrit Hollborn, Leon Kohen, Sebastian Wolf, Peter Wiedemann, Andreas Bringmann.
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Differential regulation of Kir4.1 and Kir2.1 expression in the ischemic rat retina. Neurosci Lett. 2006;396:97-101.
landiev I, Tenckhoff S, Pannicke T, Biedermann B, Hollborn M, Wiedemann P, Reichenbach A, Bringmann A.
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Expression of HB-EGF by retinal pigment epithelial cells in vitreoretinal proliferative disease. Current Eye Res 2006;31:863-74
Margrit Hollborn, lanors landiev, Marien Seifert, Ute E. K. Schnurrbusch, Sebastian Wolf, Peter Wiedemann, Andreas Bringmann and Leon Kohen.
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Human retinal epithelium produces and responds to placenta growth factor. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2006;244:732-41.
Margrit Hollborn, Solveig Tenckhoff, Marien Seifert, Stephanie Köhler, Peter Wiedemann, Andreas Bringmann and Leon Kohen.
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Signaling pathways involved in PDGF-evoked cellular responses in human RPE cells. Biochem. Biophys. Res. Comm. 2006;334:912-919
Margrit Hollborn, Andreas Bringmann, Frank Faude, Peter Wiedemann, Leon Kohen.
