Mechanismen der Calciumhomöostase und Zellvulnerabilität retinaler Ganglienzellen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen
Final Report Abstract
Dieses Projekt befasste sich mit der Aufklärung der physiologischen Grundlagen von Augenerkrankungen. Dabei konnten anhand der Analyse verschiedener Parameter der intrazellulären Calciumhomöostase in retinalen Ganglienzellen Aussagen über die Funktionsweise von Calciumregulationsmechanismen unter physiologischen und eine Hypothese für eine Veränderung des Calciumhaushalts unter pathophysiologischen Bedingungen gemacht werden. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde in der Arbeitsgruppe Ladewig der Augenklinik Tübingen die Calciumpufferung (die gesamtheit aller calciumbindenden Proteine), sowie Extrusions (z.B. der Natrium-Calcium-Austauscher) und Sequestrierungsmechanismen (intrazelluläre Calciumspeicher wie Mitochondrien oder das endoplasmatische Retikulum) bei retinalen Ganglienzellen untersucht. Die quantitative Beteiligung der einzelnen Mechanismen konnte dabei durch den Einsatz elektrophysiologischer und bildgebender Techniken bestimmt werden. So hat der Natrium-Calcium-Austauscher (auch kurz NCX) einen ca. 30-40%-igen und eine ATP-getriebene Pumpe in der Plasmamembran (PMCA) einen ca. 25-35%-igen Anteil am Gesamt-Calcium- Abtransport, während für die Calciumaufnahme der Mitochondrien und des endoplasmatischen Retikulums jeweils ein Anteil von ca. 15-30% bestimmt wurde. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass die Gesamtpufferkapazität (als physikalischer Parameter auch ein Indiz für Neuroprotektivität) der Ganglienzellen in juvenilen Stadien vergleichsweise hoch ist (nur ein Calciumion von 500 bleibt nach dem Einstrom ungebunden; kurz die Zelle hat eine Calciumpufferkapazität K von 500) und zum Alter hin stark abnimmt (K =130). In zukünftigen Projekten sollen diese Ergebnisse mit Krankheitsmodellen für retinale Erkrankungen, wie Glaukom, ADOA (autosomal dominante Optikusatrophie) und LHON (Lebersche Hereditäre Optikusneuropathie) verglichen werden. Ein Hauptaugenmerk soll dabei auf der Untersuchung der mitochondrialen Calciumhomöostase liegen, die im Allgemeinen bei apoptotischen Prozessen und gerade bei retinalen Mitochondropathien wie ADOA und LHON von besonderem Interesse ist.
