Ulm, Univ., Diss., 2008.

Bei der proliferativen Retinopathie (PVR) kommt es aufgrund einer Netzhautablösung zu einer Störung der Blut-Retina-Schranke. Durch die daraus resultierende Milieuänderung wandern retinale Zellen und Bestandteile des Blutes in den Glaskörper ein. Wachstumsfaktoren regen die mitotisch inaktiven RPE-Zellen zur Migration und Proliferation an. Im weiteren Verlauf der Erkrankung führt dies zur Ausbildung von Traktionsmembranen und zur Ablösung der Netzhaut. Die dadurch entstehenden Zugkräfte verhindern eine Wiederanlegung der Netzhaut. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, welchen Einfluss Wachstumsfaktoren und deren Kombinationen auf die Proliferation und Migration humaner retinaler Pigmentepithelzellen, die VEGF-Sekretion durch RPE-Zellen und die mRNA-Expression von Kollagenen haben. Die beteiligten Signalwege sollten ebenfalls ermittelt werden. Im Ergebnis sollten Faktoren identifiziert werden, die die Entstehung einer PVR begünstigen. Migration, Proliferation, VEGF-Sekretion und die TGF-ß-Sekretion konnten durch den Wachstumsfaktor PDGF (Platelet-derived growth factor) gesteigert werden. Die Wirkung des PDGF-Signals wurde durch die Aktivierung verschiedener intrazellulärer Signalwege (MAPK, p38MAPK, PI3K/AKT) vermittelt. PDGF wirkte hemmend auf die Kollagen mRNA-Expression. Für TGF-ß (Transforming growth factor-ß) wurde eine hemmende Wirkung auf die Proliferation und eine induzierende Wirkung auf die Kollagensynthese nachgewiesen. Beide Faktoren – PDGF und TGF-ß – steigerten die VEGF-Sekretion. Eine additive Erhöhung der VEGF-Sekretion wurde durch die Kombination beider Faktoren nachgewiesen. Die untersuchten Wachstumsfaktoren interagieren mit den humanen retinalen Pigmentepithelzellen und tragen somit maßgeblich zur Ausbildung und auch zur Beschleunigung des Verlaufs der proliferativen Retinopathie sowie der pathologischen Gefäßneubildung bei.

Angiogeneseinhibitoren haben innerhalb weniger Jahre die Medizin revolutioniert. Auf dem Gebiet der Augenheilkunde ist es v.a. das Bevacizumab (Avastin ®), welches bei verschiedenen Krankheitsbildern eingesetzt wird, um den Verlust an Sehschärfe zu bekämpfen, der u.a. durch eine Vergrößerung der Netzhautdicke zustande kommt. Diese Arbeit untersucht die Veränderungen von Visus und Netzhautdicke (Makulaödem) an Patienten mit diabetischer Retinopathie (DR) und retinalem Venenverschluss (RVO). Verschiedene Studien zeigen, dass nicht alle Patienten von dieser neuen Therapieform profitieren. Mit dem Ziel herauszufinden, welche Patienten auf die Bevacizumabbehandlung ansprechen, werden Einflussfaktoren analysiert, die mit einer Visusverbesserung und einer Verringerung der Netzhautdicke in Verbindung gebracht werden können. Zu diesen Einflussfaktoren zählen: der Untersuchungszeitpunkt, die Art und Ausprägung der Erkrankung und der Visus vor einer Behandlung. Ein zusätzlich untersuchter Einflussfaktor bei Patienten mit RVO ist die Verschlussdauer. Die Arbeit weist nach, dass sowohl Patienten mit DR als auch Patienten mit RVO auf die Behandlung ansprechen. Subgruppenanalysen können diese Ergebnisse auch für die Entitäten nicht proliferative DR (NPDR), Astvenen- (BRVO) und Zentralvenenverschluss (CRVO) belegen. Die Analyse der Einflussfaktoren zeigt, dass Patienten mit einer geringen Sehschärfe vor der Behandlung größere Verbesserungen der Sehschärfe nach der Behandlung aufweisen als Patienten mit initial guter Sehschärfe. Die Verschlussdauer hingegen erweist sich nur bedingt als signifikanter Einflussfaktor auf die Bevacizumabtherapie. Die Ergebnise dieser Arbeit können eine Entscheidungshilfe für den Einsatz der Bevacizumabbehandlung bei Patienten mit DR und RVO darstellen.

Die diabetische Retinopathie (DR) gilt als häufigste chronische mikrovaskuläre Komplikation bei Diabetes mellitus sowie als häufigste Erblindungsursache bei Erwachsenen im Arbeitsalter in Industrieländern. Die diabetische Stoffwechsellage führt langfristig zu Schädigungen des Gefäßendothels, was den Zusammenbruch der Blut-Retina-Schranke verursachen kann. Die Entwicklung eines diabetischen Makulaödems mit Ablagerung von harten Exsudaten steht ebenfalls in engem Zusammenhang mit Sehverlusten. Die wichtigsten Risikofaktoren der DR sind eine Hyperglykämie sowie systemische Hypertonie. Hauptursache für die diabetische Degeneration der Retina ist die Aktivierung des Polyolwegs, der bei erhöhter Glukose-Konzentration vermehrt abläuft. Im ersten Schritt entsteht durch die Aktivität der Aldosereduktase (AR) aus Glukose Sorbitol, das bei diabetischer Stoffwechsellage akkumuliert und toxisch auf die Retinazellen wirkt. Im zweiten Schritt des Polyolwegs wird durch die Sorbitoldehydrogenase Sorbitol in Fruktose umgewandelt. Durch diätetische Kochsalz (NaCl)-Aufnahme erhöht sich die extrazelluläre Osmolarität und bewirkt dadurch akute Blutdruck-Erhöhungen. Bluthochdruck führt über erhöhten Blutfluss und Endothelzellschäden zur Progression der DR. Als Therapie sind derzeit Anti-VEGF-Medikamente, Laserphotokoagulation und intravitreal applizierte Kortikosteroide bekannt. Das retinale Pigmentepithel (RPE) bildet die äußere Blut-Retina-Schranke (BRS) und hat vielfältige Funktionen für das Sehen. Es absorbiert Licht, phagozytiert Außensegmente der Fotorezeptoren, transportiert Nährstoffe und Ionen, trägt zur Ionenhomöostase und pH-Regulation bei, wandelt all-trans-Retinal für den Sehzyklus um und sezerniert verschiedene Signalmoleküle. Die Ruptur der BRS, die bei der DR beobachtet wird, kann zu erhöhter lokaler extrazellulärer Osmolarität durch Metabolit- und Ioneneinstrom und damit hyperosmolaren Stress im RPE führen. Die Plasmaosmolarität hängt vor allem vom NaCl-Spiegel im Blut ab. Reguliert wird die hohe extrazelluläre Ionenkonzentration durch organische Osmolyte, die den intrazellulären osmotischen Druck erhöhen. Dies führt zu einer Kompensation des osmotischen Gradienten über der Zellmembran und somit zu einer Stabilisierung des Zellvolumens. Unter anderem wird vermehrt Sorbitol produziert, welches in den RPE-Zellen akkumuliert. Durch Aktivierung des Polyolwegs kann es dadurch bei der DR zu Zellschädigungen kommen. Hyperosmolarer Stress verändert außerdem den transepithelialen Widerstand, das Netzhautpotenzial, die RPE-Zellzahl sowie die Proliferation und Zellzyklusphasen. Durch hohe NaCl-Spiegel werden vermehrt angiogene Wachstumsfaktoren exprimiert, die zu chorioidalen Neovaskularisationen beitragen. Schließlich kann der erhöhte osmotische Druck in der Retina zu einer exsudativen Netzhautablösung und zu retinalen Ödemen führen, wodurch das Sehen stark beeinträchtigt wird. NFAT5 ist der hauptsächliche Transkriptionsfaktor, der die Genexpression in Reaktion auf hyperosmotischen Stress reguliert. NFAT5 wird unter hypertonen Bedingungen aktiviert und führt zu einer gesteigerten AR-Expression, wodurch die Sorbitol-Produktion stimuliert wird. Es gibt Hinweise, dass eine erhöhte extrazelluläre Osmolarität über eine Aktivierung von NFAT5 die Pathogenese der DR fördert. Deshalb befasst sich diese Arbeit mit der Untersuchung der Wirkung hoher extrazellulärer NaCl-Konzentrationen auf die Gen- und Proteinexpression der Sorbitolproduzierenden und -umwandelnden Enzyme, Aldosereduktase und Sorbitol-dehydrogenase (SDH), sowie mit der Rolle des Transkriptionsfaktors NFAT5 bei kultivierten humanen RPE-Zellen. Es ergaben sich folgende Ziele: • Regulation der Expression von AR und SDH unter verschiedenen pathogenen Bedingungen wie Hyperglykämie, Hypoxie, oxidativer Stress, extrazelluläre Hyperosmolarität • Funktion intra-und extrazellulärer Signalwege und Transkriptionsfaktoren bei der AR- und SDH-Genexpression unter hyperosmolaren bzw. hypoxischen Bedingungen • Rolle der AR- und NFAT5-Aktivitäten für die Vitalität und das Proliferationsverhalten der RPE-Zellen unter hyperosmolaren und hypoxischen Bedingungen Zur Bestimmung der Genexpression der Enzyme wurden PCR-Experimente durchgeführt. Die AR-Genexpression in RPE-Zellen wurde durch hohe extrazelluläre Glukose (25 mM), CoCl2-induzierte chemische Hypoxie (150 μM), H2O2-induzierten oxidativen Stress (20 μM) und NaCl- oder Sucrose-induzierte extrazelluläre Hyperosmolarität erhöht. Durch die gleichzeitige Stimulation mit NaCl und CoCl2 wurde die AR-Genexpression additiv erhöht, was dafür spricht, dass (teilweise) verschiedene intrazelluläre Signalwege die Genexpression unter hyperosmolaren und hypoxischen Bedingungen vermitteln. Extrazelluläre Hyperosmolarität, aber nicht Hypoxie, erhöhte außerdem die AR-Proteinmenge, die mittels Western-Blot-Analyse bestimmt wurde. Um zu ermitteln, welche Signalwege und Transkriptionsfaktoren die Expressionen von AR und SDH vermitteln, wurden jeweils spezifische Inhibitoren eingesetzt. Dabei wurde festgestellt, dass unter Kontroll- und hyperosmolaren Bedingungen die JNK-Aktivität die AR-Expression erhöht, was auf eine hemmende Funktion des Signalwegs hindeutet. Die Hemmung der p38-MAPK, ERK1/2 und PI3K-Signalwege reduzierten die Expression des AR-Gens bei extrazellulärer Hyperosmolarität und Hypoxie, was nahelegt, dass diese Signalwege die AR-Genexpression verstärken. Zudem ist die JNK-Aktivität unter hypoxischen Bedingungen an der Vermittlung der NaCl-induzierten AR-Genexpression beteiligt. Es ist bekannt, dass extrazelluläre Hyperosmolarität die Sekretion von angiogenen Wachstumsfaktoren wie VEGF, bFGF und TGFβ aus RPE-Zellen induziert. Deshalb wurde untersucht, ob eine Aktivierung von Rezeptoren für diese Wachstumsfaktoren für die NaCl-induzierte AR-Genexpression in RPE-Zellen notwendig ist. Die Hemmung des VEGF-Rezeptors 2 erhöhte unter Kontrollbedingungen die AR-Genexpression. Dies deutet daraufhin, dass RPE-Zellen unter Kontrollbedingungen kontinuiertlich VEGF freisetzen. Unter hyperosmolaren Bedingungen wurde die Expression des AR-Gens durch einen Hemmer von Rezeptoren für TGFβ1 sowie einen Hemmer von MMPs vermindert. Die AR-mRNA wurde durch die Hemmung des VEGF Rezeptor-2 und der FGF-Rezeptortyrosinkinase vermehrt exprimiert. Dies deutet auf eine negative Regulation der AR-Expression unter hyperosmolaren Bedingungen durch auto- bzw. parakrine Aktivierung von VEGF- und FGF-Rezeptoren hin. Unter hypoxischen Bedingungen vermitteln die PDGF- und EGF-Rezeptortyrosinkinasen und die Kinaserezeptoren für TGFβ1 die AR-Genexpression. Für die Rolle von Transkriptionsfaktoren an der Regulation der AR wurde gezeigt, dass NFκB unter Kontrollbedingungen die AR-Expression hemmt. Unter hypoxischen Bedingungen konnte eine Rolle von HIF-1 und STAT3 bei der Erhöhung der AR-Genexpression nachgewiesen werden. Die verwendeten Transkriptionsfaktorhemmer hatten unter hyperosmolaren Bedingungen keinen Effekt auf die AR-Expression. Für die Untersuchung der NFAT5-Aktivität wurde der Transkriptionsfaktor mit Hilfe einer siRNA ausgeschaltet. Die Transfektion mit der NFAT5-siRNA reduzierte unter hyperosmolaren sowie hypoxischen Bedingungen die NFAT5-Expression in den RPE-Zellen um etwa 60 %. Diese verringerte NFAT5-Aktivität bewirkte eine Reduktion der AR-Expression unter hyperosmolaren Bedingungen, aber nicht unter Hypoxie. Die AR-Genexpression scheint spezifisch unter hyperosmolaren Bedingungen durch NFAT5 reguliert zu werden. Um zu untersuchen, wie sich die NFAT5- bzw. die AR-Aktivität auf das Überleben und die Proliferation von RPE-Zellen auswirkt, wurde NFAT5 mittels siRNA ausgeschaltet und die AR-Aktivität mit dem spezifischen Inhibitor EBPC gehemmt. Die Herunterregulation der NFAT5-Expression oder die Inhibition der AR-Aktivität verminderte die Zellvitalität unter hyperosmolaren, aber nicht unter hypoxischen Bedingungen und verstärkte die hyperosmolare Hemmung der Zellproliferation. Dies deutet darauf hin, dass eine Herunterregulation der NFAT5-Expression den Zellzyklusarrest unter hyperosmolaren Bedingungen verstärkt, während die Aktivität der AR protektiv auf die Zellen wirkt. Die SDH-Genexpression wurde durch Hypoxie und oxidativen Stress, nicht aber durch extrazelluläre Hyperosmolarität erhöht. Hyperosmolarität und Hypoxie veränderten die SDH-Proteinmenge in den Zellen nicht. Unter Kontrollbedingungen verringerte die Aktivität der JNK die SDH-Genexpression. Der PI3-Akt-Signalweg ist für die Vermittlung der Hypoxie-induzierten SDH-Genexpression von Bedeutung. Außerdem verringerte das entzündungshemmende Glukokortikoid Triamcinolon die hypoxische Expression des SDH-Gens. Weiterhin wurde eine erhöhte SDH-Genexpression durch den VEGF-Rezeptor-2-Hemmer unter Kontrollbedingungen nachgewiesen, was auf einen hemmenden Effekt der VEGF-Rezeptoraktivierung hindeutet. Die SDH-Expression wurde durch die Inhibitoren der PDGF- bzw. EGF-Rezeptortyrosinkinasen unter Hypoxie reduziert, was eine Funktion dieser Rezeptoren an der Induktion der SDH-Expression unter diesen Bedingungen nahelegt. Der Transkriptionsfaktor NFκB hemmte unter Kontrollbedingungen die SDH-Expression, während die Transkriptionsfaktoren HIF-1 und STAT3 bei der Erhöhung der SDH-Expression unter hypoxischen Bedingungen eine Rolle spielen.:Abkürzungsverzeichnis 1 EINLEITUNG 1.1 Die diabetische Retinopathie (DR) 1.1.1 Epidemiologie und Relevanz 1.1.2 Pathogenese, Klinik und Stadien 1.1.3 Systemische Risikofaktoren 1.1.3.1 Hyperglykämie 1.1.3.2 Bluthochdruck 1.1.4 Prävention 1.1.5 Therapie 1.2 Das retinale Pigmentepithel (RPE) 1.3 Epithel-Veränderungen durch hyperosmolaren Stress im Rahmen der DR 1.4 Rolle des Transkriptionsfaktors NFAT5 2 AUFGABENSTELLUNG 3 MATERIAL UND METHODEN 3.1 Materialien 3.1.1 Chemikalien 3.1.2 Geräte und sonstige Materialien 3.1.3 Kits 3.1.4 Substanzen zur Zellstimulation 3.1.5 Antikörper 3.1.6 Primer 3.2 Zellbiologische Methoden 3.2.1 Zellkultivierung 3.2.2 Vitalitätsbestimmung mittels Trypanblau-Methode 3.2.3 Bestimmung der Proliferationsraten 3.3 Molekularbiologische Methoden 3.3.1 RNA-Präparation und DNAse-Behandlung 3.3.2 RNA-Quantifizierung 3.3.3 Reverse Transkription (cDNA-Synthese) 3.3.4 Real-Time Polymerase-Chain-Reaction (RT-PCR) 3.3.5 Bestimmung der PCR-Effizienz 3.3.6 Agarose-Gelelektrophorese 3.3.7 siRNA-Transfektion 3.4 Immunologische Methoden 3.4.1 Western Blot 3.4.1.1 Proteinextraktion und quantitative Bestimmung der Proteine nach Bradford 3.4.1.2 SDS-PAGE 3.4.1.3 Western Blot 3.5 Statistische Auswertung 4 ERGEBNISSE 4.1 Regulation der Aldosereduktase (AR)- und Sorbitoldehydrogenase (SDH)-Gen- und Proteinexpression 4.1.1 AR-Genexpression unter hyperosmolaren und hypoxischen Bedingungen 4.1.1.1 Beteiligung intrazellulärer Signalwege 4.1.1.2 Beteiligung extrazellulärer Signalwege 4.1.1.3 Rolle der Transkriptionsfaktor-Aktivität 4.1.1.4 Rolle von AR- und NFAT5-Aktivität bei der Zellvitalität und -proliferation 4.1.2 SDH-Genexpression unter hypoxischen Bedingungen 4.1.2.1 Beteiligung intrazellulärer Signalwege 4.1.2.2 Beteiligung extrazellulärer Signalwege 4.1.2.3 Rolle von Transkriptionsfaktor-Aktivitäten 5 DISKUSSION 5.1 Wirkung pathologischer Bedingungen auf die Genexpression von AR und SDH 5.1.1 Aldosereduktase 5.1.2 Sorbitoldehydrogenase 5.2 Intrazelluläre Signalwege regulieren die AR-Genexpression 5.3 Extrazelluläre Signalwege regulieren die AR-Genexpression 5.4 Transkriptionsfaktoren regulieren die AR-Genexpression 5.5 Einfluss von AR- und NFAT5-Aktivität auf die Zellvitalität und -proliferation 5.6 Hypoxie-induzierte SDH-Genexpression 5.7 Diskussion der Methodik 5.8 Klinische Relevanz der gewonnenen Ergebnisse 5.9 Aktueller Forschungsstand der Therapie mit AR-Inhibitoren 5.10 Zusammenfassende Darstellung der Regulation der Polyolweg-Enzyme und Ausblick 6 ZUSAMMENFASSUNG 7 LITERATURVERZEICHNIS 8 ANLAGEN 8.1 Tabellenverzeichnis 8.2 Abbildungsverzeichnis 8.3 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit / Aus den Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass Sorbitol in RPE-Zellen unter hyperosmolaren Bedingungen akkumuliert, während es unter hypoxischen Bedingungen oder bei oxidativem Stress zu keiner Sorbitolakkumulation kommt. Man kann annehmen, dass die NFAT5- und AR-vermittelte Sorbitolakkumulation die RPE-Zellen unter osmotischem Stress schützt, weil es die intrazelluläre Osmolarität erhöht. Es sollten zukünftig weitere Untersuchungen zur Vitalität der Zellen bei AR-Hemmung unter verschiedenen pathogenen Bedingungen durchgeführt werden. Derzeit befinden sich eine Vielzahl vielversprechender neuer Therapiemöglichkeiten der DR in der Entwicklung, die auf biochemische Signalwege abzielen, die mikrovaskulären Schaden verursachen. Wichtig ist zudem die weitere klinische Forschung, um die Rolle dieser neuen Therapien bei der Behandlung der DR zu ermitteln.:Abkürzungsverzeichnis 1 EINLEITUNG 1.1 Die diabetische Retinopathie (DR) 1.1.1 Epidemiologie und Relevanz 1.1.2 Pathogenese, Klinik und Stadien 1.1.3 Systemische Risikofaktoren 1.1.3.1 Hyperglykämie 1.1.3.2 Bluthochdruck 1.1.4 Prävention 1.1.5 Therapie 1.2 Das retinale Pigmentepithel (RPE) 1.3 Epithel-Veränderungen durch hyperosmolaren Stress im Rahmen der DR 1.4 Rolle des Transkriptionsfaktors NFAT5 2 AUFGABENSTELLUNG 3 MATERIAL UND METHODEN 3.1 Materialien 3.1.1 Chemikalien 3.1.2 Geräte und sonstige Materialien 3.1.3 Kits 3.1.4 Substanzen zur Zellstimulation 3.1.5 Antikörper 3.1.6 Primer 3.2 Zellbiologische Methoden 3.2.1 Zellkultivierung 3.2.2 Vitalitätsbestimmung mittels Trypanblau-Methode 3.2.3 Bestimmung der Proliferationsraten 3.3 Molekularbiologische Methoden 3.3.1 RNA-Präparation und DNAse-Behandlung 3.3.2 RNA-Quantifizierung 3.3.3 Reverse Transkription (cDNA-Synthese) 3.3.4 Real-Time Polymerase-Chain-Reaction (RT-PCR) 3.3.5 Bestimmung der PCR-Effizienz 3.3.6 Agarose-Gelelektrophorese 3.3.7 siRNA-Transfektion 3.4 Immunologische Methoden 3.4.1 Western Blot 3.4.1.1 Proteinextraktion und quantitative Bestimmung der Proteine nach Bradford 3.4.1.2 SDS-PAGE 3.4.1.3 Western Blot 3.5 Statistische Auswertung 4 ERGEBNISSE 4.1 Regulation der Aldosereduktase (AR)- und Sorbitoldehydrogenase (SDH)-Gen- und Proteinexpression 4.1.1 AR-Genexpression unter hyperosmolaren und hypoxischen Bedingungen 4.1.1.1 Beteiligung intrazellulärer Signalwege 4.1.1.2 Beteiligung extrazellulärer Signalwege 4.1.1.3 Rolle der Transkriptionsfaktor-Aktivität 4.1.1.4 Rolle von AR- und NFAT5-Aktivität bei der Zellvitalität und -proliferation 4.1.2 SDH-Genexpression unter hypoxischen Bedingungen 4.1.2.1 Beteiligung intrazellulärer Signalwege 4.1.2.2 Beteiligung extrazellulärer Signalwege 4.1.2.3 Rolle von Transkriptionsfaktor-Aktivitäten 5 DISKUSSION 5.1 Wirkung pathologischer Bedingungen auf die Genexpression von AR und SDH 5.1.1 Aldosereduktase 5.1.2 Sorbitoldehydrogenase 5.2 Intrazelluläre Signalwege regulieren die AR-Genexpression 5.3 Extrazelluläre Signalwege regulieren die AR-Genexpression 5.4 Transkriptionsfaktoren regulieren die AR-Genexpression 5.5 Einfluss von AR- und NFAT5-Aktivität auf die Zellvitalität und -proliferation 5.6 Hypoxie-induzierte SDH-Genexpression 5.7 Diskussion der Methodik 5.8 Klinische Relevanz der gewonnenen Ergebnisse 5.9 Aktueller Forschungsstand der Therapie mit AR-Inhibitoren 5.10 Zusammenfassende Darstellung der Regulation der Polyolweg-Enzyme und Ausblick 6 ZUSAMMENFASSUNG 7 LITERATURVERZEICHNIS 8 ANLAGEN 8.1 Tabellenverzeichnis 8.2 Abbildungsverzeichnis 8.3 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit

Bei der proliferativen Retinopathie (PVR) kommt es aufgrund einer Netzhautablösung zu einer Störung der Blut-Retina-Schranke. Durch die daraus resultierende Milieuänderung wandern retinale Zellen und Bestandteile des Blutes in den Glaskörper ein. Wachstumsfaktoren regen die mitotisch inaktiven RPE-Zellen zur Migration und Proliferation an. Im weiteren Verlauf der Erkrankung führt dies zur Ausbildung von Traktionsmembranen und zur Ablösung der Netzhaut. Die dadurch entstehenden Zugkräfte verhindern eine Wiederanlegung der Netzhaut. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, welchen Einfluss Wachstumsfaktoren und deren Kombinationen auf die Proliferation und Migration humaner retinaler Pigmentepithelzellen, die VEGF-Sekretion durch RPE-Zellen und die mRNA-Expression von Kollagenen haben. Die beteiligten Signalwege sollten ebenfalls ermittelt werden. Im Ergebnis sollten Faktoren identifiziert werden, die die Entstehung einer PVR begünstigen. Migration, Proliferation, VEGF-Sekretion und die TGF-ß-Sekretion konnten durch den Wachstumsfaktor PDGF (Platelet-derived growth factor) gesteigert werden. Die Wirkung des PDGF-Signals wurde durch die Aktivierung verschiedener intrazellulärer Signalwege (MAPK, p38MAPK, PI3K/AKT) vermittelt. PDGF wirkte hemmend auf die Kollagen mRNA-Expression. Für TGF-ß (Transforming growth factor-ß) wurde eine hemmende Wirkung auf die Proliferation und eine induzierende Wirkung auf die Kollagensynthese nachgewiesen. Beide Faktoren – PDGF und TGF-ß – steigerten die VEGF-Sekretion. Eine additive Erhöhung der VEGF-Sekretion wurde durch die Kombination beider Faktoren nachgewiesen. Die untersuchten Wachstumsfaktoren interagieren mit den humanen retinalen Pigmentepithelzellen und tragen somit maßgeblich zur Ausbildung und auch zur Beschleunigung des Verlaufs der proliferativen Retinopathie sowie der pathologischen Gefäßneubildung bei.

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Purpose: Facing the lack of time, busy retina consultants should be aware of how the patients would prefer that time is spent and whether they wish the specialist to talk more at the expense of other medical activities. Methods: 810 persons with diabetes were asked to divide the time of 10 min between examination, consultation and treatment when envisioning a real-life scenario of diabetic retinopathy (NCT02311504). Results: With the increasing duration of diabetes, patients wanted significantly more time for diagnostics (p = 0.028), while age was found to be associated with less time for treatment (p = 0.009). Female subjects tended to prefer only little more time for talking (p = 0.051) in comparison with males, who slightly favored therapy (p = 0.025). Conclusions: The large majority recognized the need for diagnostics in their allocation of time. If individual patients are confronted with the health care perspective of time constraints, this might improve the understanding of prioritization.

Angiogeneseinhibitoren haben innerhalb weniger Jahre die Medizin revolutioniert. Auf dem Gebiet der Augenheilkunde ist es v.a. das Bevacizumab (Avastin ®), welches bei verschiedenen Krankheitsbildern eingesetzt wird, um den Verlust an Sehschärfe zu bekämpfen, der u.a. durch eine Vergrößerung der Netzhautdicke zustande kommt. Diese Arbeit untersucht die Veränderungen von Visus und Netzhautdicke (Makulaödem) an Patienten mit diabetischer Retinopathie (DR) und retinalem Venenverschluss (RVO). Verschiedene Studien zeigen, dass nicht alle Patienten von dieser neuen Therapieform profitieren. Mit dem Ziel herauszufinden, welche Patienten auf die Bevacizumabbehandlung ansprechen, werden Einflussfaktoren analysiert, die mit einer Visusverbesserung und einer Verringerung der Netzhautdicke in Verbindung gebracht werden können. Zu diesen Einflussfaktoren zählen: der Untersuchungszeitpunkt, die Art und Ausprägung der Erkrankung und der Visus vor einer Behandlung. Ein zusätzlich untersuchter Einflussfaktor bei Patienten mit RVO ist die Verschlussdauer. Die Arbeit weist nach, dass sowohl Patienten mit DR als auch Patienten mit RVO auf die Behandlung ansprechen. Subgruppenanalysen können diese Ergebnisse auch für die Entitäten nicht proliferative DR (NPDR), Astvenen- (BRVO) und Zentralvenenverschluss (CRVO) belegen. Die Analyse der Einflussfaktoren zeigt, dass Patienten mit einer geringen Sehschärfe vor der Behandlung größere Verbesserungen der Sehschärfe nach der Behandlung aufweisen als Patienten mit initial guter Sehschärfe. Die Verschlussdauer hingegen erweist sich nur bedingt als signifikanter Einflussfaktor auf die Bevacizumabtherapie. Die Ergebnise dieser Arbeit können eine Entscheidungshilfe für den Einsatz der Bevacizumabbehandlung bei Patienten mit DR und RVO darstellen.

Ziel dieser Arbeit war es, in Querschnitts- und prospektiven Longitudinalstudien die Diagnostik diabetes-assoziierter Autoimmunerkrankungen (Autoimmun-Thyreoiditis und Zöliakie, primäre Komorbiditäten) sowie diagnostische Verfahren zur Früherkennung von sekundären Spätkomplikationen (Retinopathie und Nephropathie, sekundäre Komorbiditäten) bei Kindern und Jugendlichen mit Typ 1 Diabetes zu evaluieren. Mit Hilfe eines Screenings spezifischer Antikörper (EmA, IgA-Gliadin-, IgA-tTG-Antikörper) konnte eine höhere als bisher berichtete Zöliakie-Prävalenz bei zwei Prozent der asymptomatischen Kinder mit Typ 1 Diabetes festgestellt werden. Eine Autoimmun-Thyreoiditis wurde durch Untersuchungen von Schilddrüsen-spezifischen Antikörpern (Anti-TPO, Anti-TG) bei bis zu 20 Prozent der Kinder und Jugendlichen diagnostiziert. Mädchen hatten signifikant häufiger Schilddrüsen-Antikörper als Jungen. Mit zunehmendem Alter der Patienten stieg die Prävalenz der Antikörper. Die Anwesenheit positiver Schilddrüsen-Antikörper war mit höheren TSH-Werten assoziiert. Sehr hohe Schilddrüsen-Antikörper (Anti-TPO, Anti-TG) waren prädiktiv für die spätere Entwicklung einer subklinischen Hypothyreose. Hinsichtlich der sekundären Komorbiditäten konnte anhand von Messungen der glomerulären (Alb, Tf, IgG) und tubulären Marker (NAG, alpha1-MG) nachgewiesen werden, dass bei Patienten mit Diabetes nicht nur eine glomeruläre, sondern auch eine tubuläre renale Dysfunktion vorliegen kann. Eine erhöhte NAG-Urinausscheidung war prädiktiv für die Entwicklung einer Mikroalbuminurie. Für die Retinopathieentwicklung war die Stoffwechseleinstellung (HbA1c) von wesentlicher Bedeutung, insbesondere während der ersten Diabetesjahre. In der Pubertät kam es zu einer Beschleunigung der Retinopathieentwicklung. Weitere Risikofaktoren für sekundäre Spätkomplikationen insbesondere Retinopathie waren Blutdruck, Lipidstoffwechsel (Triglyzeride, HDL-Cholesterin) und Gesamtrenin. Für die Prognose und Prävention primärer und sekundärer Komorbiditäten bei Kindern mit einem Typ 1 Diabetes als chronische Grunderkrankung ist ein frühzeitiges und regelmäßiges Screening von wesentlicher Bedeutung. / The aim of this study was the evaluation of diagnostic procedures for the early detection of diabetes-associated autoimmune diseases (autoimmune thyroiditis and coeliac disease, primary co-morbidity) as well as of diabetes-specific late complications (retinopathy and nephropathy, secondary co-morbidity) in children and adolescents with type 1 diabetes. The prevalence of coeliac disease among asymptomatic children with type 1 diabetes was 2 percent based on a screening for specific autoantibodies (EMA, IgA-gliadin-, IgA-tTG-antibodies) being higher than reported previously. Autoimmune thyroiditis was diagnosed in up to 20 percent of children and adolescents according to screening procedures for thyroid-specific antibodies (anti-TPO, anti-TG). Girls had more frequently thyroid antibodies than boys. The prevalence of thyroid antibodies increased with increasing age of patients. The presence of thyroid antibodies was associated with higher TSH values, while very high values of thyroid antibodies were predictive for the development of a subclinical hypothyroidism. Studies concerning the prevalence of secondary co-morbidity in young patients with type 1 diabetes revealed that not only glomerular, but also tubular renal dysfunction may occur in these patients. These studies based on the measurement of urinary excretion of glomerular (Alb, Tf, IgG) and tubular (NAG, alpha1-MG) markers. Elevated urinary excretion of NAG was predictive for the development of microalbuminuria. Glycaemic control (HbA1c), particularly during the first years of diabetes, constituted a significant parameter for the development of retinopathy, while puberty may accelerate the development of this late complication. Arterial blood pressure, lipid profile (triglycerides, HDL-cholesterol) and total renin had been found to be additional risk factors for the development of late complications, particularly retinopathy. An early and regularly performed screening is recommended for the prognosis and prevention of primary and secondary co-morbidity in children with type 1 diabetes.

Les processus de plasticité cérébrale entrainés par la perte visuelle restent un domaine méconnu dans le champ des neurosciences. La vision centrale et périphérique, le meilleur compromis évolutionniste entre une bonne résolution spatiale et un volume d’espace échantillonné maximal, sont traitées par des régions différentes du cerveau. Par conséquent, étudier et comprendre l’impact de la perte visuelle centrale ou périphérique dans ces régions constitue une étape cruciale dans l’étude du cerveau visuel. Afin d’étudier ces processus, nous avons utilisé deux modèles de perte visuelle sélective de la vision centrale (la dystrophie maculaire de Stargardt) et périphérique (la rétinopathie pigmentaire), et nous avons évalué l’impact à terme de ces deux types de désafférentation sur la structure et la connectivité fonctionnelle du cerveau. 1. Plasticité structurelle induite par la perte sélective de la vision centrale ou périphérique. Nous avons étudié l’épaisseur corticale (EpCo) et de l’entropie corticale (EnCo, marquer de complexité synaptique) du lobe occipital, région pour laquelle nous disposons d’une cartographie complète des régions cytoarchitectoniques. Nous avons constaté que la perte de la vision centrale induit un amincissement des régions appartenant au flux dorsal, tandis que la perte de la vision périphérique occasionne un amincissement du cortex visuel primaire (CVP), ainsi que des régions du flux ventral et dorsal. Ces effets étaient inattendus si on se rapporte au modèle canonique qui associe la vision centrale au flux ventral et la vision périphérique au flux dorsal. La normalité de l’EnCo dans ces régions, suggère que la complexité synaptique est préservée dans les réseaux neuronaux résiduels. Nous avons identifié des modifications de l’EnCo seulement en cas de perte de la vison centrale, où l’augmentation de l’EnCo dans des régions impliquées dans la reconnaissance des objets pourrait traduire une réponse adaptative à la perte de la haute résolution spatiale de cette partie du champ visuel. Cette augmentation de la complexité synaptique pourrait compenser une éventuelle perte neuronale et être responsable de la normalité de l’EpCo dans ces régions. 2. Plasticité de la connectivité fonctionnelle des régions du cortex visuel primaire recevant les projections de la partie centrale » et périphérique champ visuel Dans cette étude, nous avons exploré et comparé la connectivité fonctionnelle des régions afférentées et desafférentées du CVP de sujets souffrant de dystrophie maculaire de Stargardt et retinitis pigmentosa, avec les régions afféréntées correspondantes du CVP de sujets avec une vision normale. Cette étude a révélé une réorganisation fonctionnelle distincte du CVP afférenté et désafférenté. Ainsi, le CVP qui reçoit les afférences visuelles résiduelles présente une connectivité fonctionnelle accrue avec des régions voisines, probablement afin de favoriser le traitement de l’information visuelle, tandis que le CVP désafférenté augmente sa connectivité fonctionnelle avec des régions plus éloignées, vraisemblablement pour contribuer aux fonctions supérieures et à des processus de type top-down. L’analyse comparative des données morphologiques et fonctionnelles suggère une correspondance des régions amincies du cortex visuel associatif avec des régions qui montrent une diminution de la connectivité fonctionnelle avec le CVP périphérique, et des régions présentant une augmentation de la complexité synaptique avec des régions qui montrent une connectivité fonctionnelle accrue avec le CVP périphérique. Ces données suggèrent que la désafferentation sensorielle du CVP périphérique est plus propice au développement d’une réorganisation cérébrale. Synoptique : Ces travaux révèlent un aspect inattendu de la plasticité cérébrale induite une perte isolée de la vision centrale ou périphérique. La réorganisation s’avère plus complexe que le laisser présager le modèle canonique actuel, vraisemblablement trop simple. / Cerebral plasticity induced by visual loss represents a poorly understood field of neuroscience, with numerous questions that don’t yet have an answer. Central and peripheral vision, the evolutionary compromise between spatial resolution and the sampled space volume, are processed in distinct areas of the brain. Understanding the impact of vision loss in theses regions, is of utmost interest for the study of visual brain. Herein, in two models of retinal disorders affecting central and peripheral vision (namely Stargardt macular dystrophy and retinitis pigmentosa), we specifically investigated the effects of the central and peripheral visual loss on brain morphology and its functional connectivity. 1. Morphological plastic changes induced by central and peripheral visual loss. We explored the effects of visual loss on cortical thickness (CoTks) and cortical entropy (CoEn, marker of synaptic complexity) in the cytoarchytectonic regions of the occipital lobe. Central visual loss associated thinning in dorsal stream regions, while peripheral visual loss in early visual cortex (EVC) and regions belonging both to dorsal and ventral stream. Theses effects were unpredicted by the canonical view “central vision – ventral stream”, “peripheral vision – dorsal stream”. Normal CoEn in theses areas suggests that synaptic complexity is preserved in the remaining networks. Only central visual field loss presented CoEn alterations, namely an increase in areas involved in object recognition, that likely reflects a synaptic complexity enhancement in response to the loss of the high spatial resolution of central vision. The gain in synaptic complexity could mask neuronal loss due to deafferentation and may account for the CoTks normality. 2. Plastic changes in the functional connectivity of central and peripheral EVC. We explored and compared to normally afferented EVC, the functional connectivity of afferented and deafferented parts of EVC and found that central and peripheral visual loss induce different patterns of reorganization. Residually afferented early visual cortex reinforce local connections presumably to enhance the processing of altered visual input, while deafferented EVC strengthen long-range connections presumably to assist high-order functions. Combined structural and functional data indicate that areas with reduced CoTks superpose with several areas presenting reduced functional connectivity with the peripheral EVC and that areas with increased CoEn superpose with several areas presenting increased functional connectivity with afferented peripheral EVC. These data point that alterations of the sensory input to the peripheral field are more prone to induce plastic changes. Overview : Data in the current work provide an interesting perspective about the plasticity following central or peripheral visual field loss and show that it is more complex than the canonical model would have let to presume.