TY - THES A1 - Willmann, Lukas T1 - Altersabhängige Makuladegeneration - Regeneration des retinalen Pigmentepithels durch Anregung zur Proliferation durch den Transkriptionsfaktor E2F2 T1 - Age-related macular degeneration - regeneration of retinal pigment epithelium by stimulation of proliferation by transcription factor E2F2 N2 - Altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist weltweit die häufigste Ursache von irreversibler Erblindung des alternden Menschen. Mit der anti-VEGF-Behandlung steht für die deutlich seltenere feuchte AMD eine zugelassene Therapie bereit, die deutlich häufigere trockene AMD entzieht sich aktuell jedoch jeglicher Therapie. Ein zentraler Pathomechanismus der AMD ist der progrediente Untergang des retinalen Pigmentepithels (RPE). Die Rarifizierung und letztendlich Atrophie des RPEs führt zum Untergang der funktionellen Einheit aus RPE, Photorezeptoren und Bruch’scher Membran und somit zum irreversiblen Funktionsverlust. Ein möglicher therapeutischer Ansatz, der progredienten Atrophie des RPEs entgegenzuwirken, ist, das prinzipiell post- mitotischen RPE zur Proliferation anzuregen. Grundlage unserer in vitro Untersuchungen ist das ARPE-19 Zellmodell. Um die Proliferation anzuregen wurden die RPE-Zellen mit E2F2, einem Zellzyklus- regulierendem Transkriptionsfaktor, transfiziert. Zunächst wurde ein nicht-proliferatives RPE-Zellmodell mit spontanem Wachstumsarrest etabliert. Innerhalb von zwei Wochen konnte die Ausbildung von Zonulae occludentes als Zeichen der Integrität des adhärenten Zellmonolayers beobachtet werden. Die chemische Transfektion von E2F2 unter einem CMV-Promoter führte zur Überexpression von E2F2-Protein. Der proliferationssteigernde Effekt von E2F2 konnte durch die Proliferationsmarker Cyclin D1 sowie Ki67, dem Anstieg der BrdU-Aufnahme und der nach Transfektion mit E2F2 zunehmenden Gesamtzellzahl nachgewiesen werden. Der Zellzahlerhöhung standen jedoch potentiell qualitative und funktionelle Einbußen entgegen. So zeigten sich nach Behandlung mit E2F2 die Zellviabilität reduziert und die Apoptoserate sowie die Permeabilität des Epithels erhöht. Diese Einschränkungen waren jedoch nur passager bis 7 Tage nach Transfektion sichtbar und reversibel. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass diese Defizite nicht durch E2F2 selbst, sondern durch das Transfektionsreagenz PEI bedingt waren. Weitere funktionelle Defizite könnten durch epithelial-mesenchymale Transition (EMT) verursacht werden. Hier zeigte sich durch E2F2 keine De-Differenzierung im Sinne einer typischen EMT-Marker- Expression. Die vorliegende Arbeit zeigt in einem in vitro Zellmodell die Grundlagen eines vielversprechenden Ansatzes zur Therapie der trockenen AMD: Durch Überexpression eines den Zellzyklus regulierenden Gens (hier E2F2) wurde die RPE-Regeneration angeregt. Analog zur schon zugelassenen Gentherapie des RPEs bei RPE65-assoziierten Netzhautdystrophien durch den Transfer von funktionstüchtigem RPE65-Gen mittels Adeno-assoziierten Viren könnte mittels E2F2, übertragen mit einem lentiviralen Verktor, eine Stimulation des RPEs zur Proliferation möglich sein. Entscheidend ist der möglichst gute Struktur- und Funktionserhalt des Photorezeptor-Bruch-Membran-RPE Komplexes. Eine Therapie sollte daher in frühen Krankheitsstadien erfolgen, um die Progression zu fortgeschrittenen Erkrankungsstadien mit irreversiblem Funktionsverlust zu verzögern oder zu verhindern. N2 - Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of irreversible blindness in the ageing population worldwide. While for wet AMD an approved therapy is available in form of anti-VEGF treatment, the by far more common dry AMD is currently outside the scope of any therapy. A central pathomechanism of AMD is the progressive degeneration of the retinal pigment epithelium (RPE). Rarefication and finally atrophy of the RPE leads to the collapse of the functional unit consisting of RPE, photoreceptors and Bruch’s membrane, resulting in irreversible loss of function. A possible therapeutic strategy to prevent RPE atrophy is to stimulate the post-mitotic RPE to proliferate. The basis of our in vitro investigations is an ARPE-19 cell culture model. To stimulate proliferation, the RPE cells were transfected with E2F2, a cell cycle regulating transcription factor. First, a non-proliferative RPE cell model with spontaneous growth arrest was established. Within two weeks, the formation of zonulae occludentes was observed as a sign of the integrity of the adherent cell monolayer. Chemical transfection of E2F2 under a CMV promoter led to overexpression of E2F2 protein. The proliferation enhancing effect of E2F2 was demonstrated by proliferation markers cyclin D1 and Ki67, the increase in BrdU uptake, and the increase in total cell number after transfection with E2F2. However, the increase in cell proliferation was potentially offset by qualitative and functional losses. After treatment with E2F2, cell viability was reduced, and apoptosis rate and permeability of the epithelium were increased. These shortcomings were only temporarily detectable up to 7 days after transfection and were reversible. Our results suggest that these deficits were not caused by E2F2 itself, but by the transfection reagent PEI. Further functional deficits could be caused by epithelial-mesenchymal transition (EMT). Here, E2F2 did not show any de-differentiation in the form of typical EMT marker expression. The present study shows the basics of a promising approach for the therapy of dry AMD in an in vitro cell model: RPE regeneration was stimulated by overexpression of a gene regulating the cell cycle (here E2F2). Analogous to approved gene therapy of the RPE for RPE65-associated retinal dystrophies through transfer of functional RPE gene by adeno-associated viruses, a lentiviral vector delivering E2F2 could stimulate the RPE to proliferate. It is essential to preserve the structure and function of the photoreceptor-Bruch's membrane-RPE complex. Therapy therefore needs to take place in early stages of the disease to prevent or slow down progression to advanced stages with irreversible loss of function. KW - Netzhaut KW - Senile Makuladegeneration KW - In vitro KW - Regeneration KW - Makuladegeneration KW - E2F2 KW - transcription factor KW - RPE KW - retinal pigment epithelium KW - retina KW - Transkriptionsfaktor Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-291833 ER - TY - JOUR A1 - Richert, Elisabeth A1 - Koinzer, Stefan A1 - Tode, Jan A1 - Schlott, Kerstin A1 - Brinkmann, Ralf A1 - Hillenkamp, Jost A1 - Klettner, Alexa A1 - Roider, Johann T1 - Release of Different Cell Mediators During Retinal Pigment Epithelium Regeneration Following Selective Retina Therapy JF - Investigative Ophthalmology & Visual Science N2 - PURPOSE. To investigate the effect of selective retina therapy (SRT) on the release of AMD-relevant cell mediators, such as matrix metalloproteinases (MMPs), VEGF, and pigment epithelium derived factor (PEDF) using different laser spot sizes and densities. METHODS. Porcine RPE-choroid explants were treated with a pulsed 532 nm Nd:YAG laser using (1) large spot sizes, (2) small spot sizes with a high-density (hd) treatment, and (3) small spot sizes with a low-density (1d) treatment. Explains were cultivated in modified Ussing chambers. RPE regeneration and RPE cell death were investigated by calcein-AM staining and immunofluorescence. The MMP release was examined via zymography and immunofluorescence. VEGF and PEDF secretion was analyzed by ELISA. RESULTS. During pigment epithelium regeneration (PER), mitosis and RPE cell migration were observed. Four days after SRT (large spot size) the content of active MMP2 increased significantly (P < 0.01). Hd treatment with small spot sizes resulted also in an increase of active MMP2 (P < 0.05). In immunofluorescence explants showed a localized expression of MMP2 within the healing lesions after irradiation. The PEDF level increased significantly (P = 0.01) after SRT with large spot sizes. VEGF secretion decreased significantly (P < 0.05) following SRT with large spot sizes and with hd treatment of small spot sizes. CONCLUSIONS. SRT induces a cytokine profile, which may improve the flux across Brach's membrane, slows down progression of early AMD by RPE regeneration, and inhibits the formation of choroidal neovascularization. The cytokine release depends on the size and density of applied laser spots. KW - age-related macular degeneration KW - matrix metalloproteases KW - pigment epithelium derived factor KW - retinal pigment epithelium KW - selective retina therapy KW - vascular endothelial growth factor Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-226161 VL - 59 IS - 3 ER - TY - JOUR A1 - Tarau, Ioana-Sandra A1 - Berlin, Andreas A1 - Curcio, Christine A. A1 - Ach, Thomas T1 - The cytoskeleton of the retinal pigment epithelium: from normal aging to age-related macular degeneration JF - International Journal of Molecular Science N2 - The retinal pigment epithelium (RPE) is a unique epithelium, with major roles which are essential in the visual cycle and homeostasis of the outer retina. The RPE is a monolayer of polygonal and pigmented cells strategically placed between the neuroretina and Bruch membrane, adjacent to the fenestrated capillaries of the choriocapillaris. It shows strong apical (towards photoreceptors) to basal/basolateral (towards Bruch membrane) polarization. Multiple functions are bound to a complex structure of highly organized and polarized intracellular components: the cytoskeleton. A strong connection between the intracellular cytoskeleton and extracellular matrix is indispensable to maintaining the function of the RPE and thus, the photoreceptors. Impairments of these intracellular structures and the regular architecture they maintain often result in a disrupted cytoskeleton, which can be found in many retinal diseases, including age-related macular degeneration (AMD). This review article will give an overview of current knowledge on the molecules and proteins involved in cytoskeleton formation in cells, including RPE and how the cytoskeleton is affected under stress conditions — especially in AMD. KW - retinal pigment epithelium KW - cytoskeleton KW - aging KW - age-related macular degeneration KW - actin KW - microfilament KW - microtubules KW - stress fiber Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-201781 SN - 1422-0067 VL - 20 IS - 14 ER - TY - JOUR A1 - Fernandez-Robredo, P. A1 - Sancho, A. A1 - Johnen, S. A1 - Recalde, S. A1 - Gama, N. A1 - Thumann, G. A1 - Groll, J. A1 - Garcia-Layana, A. T1 - Current Treatment Limitations in Age-Related Macular Degeneration and Future Approaches Based on Cell Therapy and Tissue Engineering JF - Journal of Ophtamology N2 - Age-related macular degeneration (AMD) is the leading cause of blindness in the Western world. With an ageing population, it is anticipated that the number of AMD cases will increase dramatically, making a solution to this debilitating disease an urgent requirement for the socioeconomic future of the European Union and worldwide. The present paper reviews the limitations of the current therapies as well as the socioeconomic impact of the AMD. There is currently no cure available for AMD, and even palliative treatments are rare. Treatment options show several side effects, are of high cost, and only treat the consequence, not the cause of the pathology. For that reason, many options involving cell therapy mainly based on retinal and iris pigment epithelium cells as well as stem cells are being tested. Moreover, tissue engineering strategies to design and manufacture scaffolds to mimic Bruch's membrane are very diverse and under investigation. Both alternative therapies are aimed to prevent and/or cure AMD and are reviewed herein. KW - endothelial growth factor KW - pluripotent stem cells KW - subfoveal choroidal neovascularization KW - human bruchs membrane KW - ciliary neurotrophic factor KW - randomized clinical trial KW - dystrophic RCS rats KW - subretinal space KW - in-vitro KW - retinal pigment epithelium Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118004 SN - 2090-0058 IS - 510285 ER - TY - THES A1 - Grewe, Susanne T1 - Auswertung von Mehrfachsignalen bei der optischen Achsenlängenmessung T1 - Examination of multiple signals within optical measurements of the axial length N2 - Bei der optischen Achsenlängenmessung des Auges (das auf dem Prinzip der Teilkohärenzinterferometrie beruht)wird das größte Interferenzsignal (Hauptmaximum), das in der Regel vom retinalen Pigmentepithel ausgeht, registriert und zur Bestimmung der Achsenlänge verwandt. Zusätzliche Interferenzsignale, die an der inneren Grenzmembran oder der Aderhaut entstehen, können hierbei zu Messungenauigkeiten führen. Bei der systematischen Auswergung von optisch gemessenen Achsenlängen dieser Studie wurde ersichtlich, daß bei 98,2% der Achsenlängenmessungen das Pigmentepithel als Hauptmaximum erkannt wurde und somit die richtige Achsenlänge gemessen wurde. Ein Zusammenhang zwischen Alter bzw. Achsenlänge und Schichtdicken des Augenhintergrundes konnte weder belegt noch klar ausgeschlossen werden. N2 - Optical measurements of the axial length of the eye are based on a method called partial coherence interferometry. The highest interference signal (main signal), which is usually produced by the retinal pigment epithelium, is used to determine the axial length. Additional interference signals, which can be produced by the inner limiting membrane or within the choroidea, can cause inaccurate measurements. The systematical examination of optical measurements of the axial length in this study showed that in 98.2% of the measurements the pigment epithelium was recognized as the main signal. this means that the right axial length was determined. A connection between age or axial length and the thickness of fundal layers could neather be confirmed nor denied. KW - optische Kohärenzbiometrie KW - optische Achsenlängenmessung KW - Mehrfachsignale KW - Pigmentepithel KW - innere Grenzmembran KW - optical coherence biometry KW - optical measurements of axial length KW - multiple signals KW - retinal pigment epithelium KW - inner limiting membrane Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-16383 ER - TY - THES A1 - Meisenzahl, Christina T1 - Regulation der Metalloproteinasen Stromelysin und Collagenase durch Interferon in retinalen Pigmentepithelzellen T1 - Regulation of metalloproteinases stromelysin and collagenase by interferons in retinal pigment epithelial cells N2 - Ophtalmologische Krankheitsbilder, die mit Degeneration oder erblichen Dystrophien der Retina einhergehen, führen in vielen Fällen zur Erblindung und stellen daher ein großes Problem in der Augenheilkunde dar. Als Korrelat des Zellverlustes wurde der apoptotische Zelltod identifiziert. Die Schritte, die zwischen der Genmutation und dem funktionellen Defizit in der Zelle liegen sowie die Signalketten, die letztlich zur Entscheidung zum Zelltod führen, sind noch relativ unklar. Im Zusammenhang mit der Frage, welche Gene die molekulargenetische Grundlage für den Vorgang der Apoptose in Zellen der menschlichen Netzhaut bilden, wurde in dieser Arbeit die Frage untersucht, ob in der humanen Pigmentepithelzellinie ARPE-19 die Metalloproteinasen Stromelysin und Collagenase produziert werden und ob die Genexpression dieser Metalloproteinasen durch eine Behandlung der Zellen mit humanen Interferonen stimuliert werden kann. Der Nachweis sollte auf der mRNA-Ebene erfolgen. Als Nachweismethoden dienten die Northern-blot-Analyse, wobei für die Hybridisierung Digoxigenin-markierte antisense-RNA verwendet wurde, die durch in vitro-Transkription gewonnen wurde, sowie die RT-PCR. Als Modell diente die ARPE-19-Zelle, die sich durch ihre epitheliale Morphologie und rasche Proliferationsrate von anderen primären RPE-Kulturen unterscheidet . Als Kontrolle wurden humane Fibroblasten sowie Gliomazellen verwendet. Mit der Northern-blot-Analyse konnte in der ARPE-19-Zelle die mRNA der Metalloproteinase Collagenase nicht nachgewiesen werden. Der Versuch, eine eventuell sehr geringe mRNA-Menge durch Behandlung mit Interferon alpha und gamma über die Nachweisgrenze zu erhöhen, erbrachte ebenfalls ein negatives Ergebnis. Für die Untersuchung von Stromelysin 1 wurde auf die sensiblere Methode der RT-PCR übergegangen. Während Stromelysin 1 in den Kontrollzellen nachgewiesen werden konnte, konnte auch mit der RT-PCR-Methode in der ARPE-19-Zelle Stromelysin 1 nicht nachgewiesen werden. Daher muss davon ausgegangen werden, dass die ARPE-19-Zelle durch die Anzahl der Passagen, der sie während der Zellkultur unterzogen wurde, zwar nicht immortalisierte, jedoch eine gewisse Zahl von Genen abschaltete, zu denen auch die Gene der hier untersuchten Metalloproteinasen Collagenase und Stromelysin gehören, oder dass die Zellinie nicht den komplett identischen Chromosomensatz einer originären retinalen Pigmentepithelzelle besitzt. Die Tatsache, daß hochspezialisierte Zellen bei oftmaligem Passagieren ihre spezialisierten Eigenschaften verlieren, kann in der Forschung häufig beobachtet werden. Offenbar ist die in Kultur gehaltene ARPE-19-Zelle eine in ihrer transkriptionellen Aktivität extrem reduzierte Zelle, bei der auch die Transkription der Metalloproteinasen Stromelysin und Collagenase abgeschaltet ist. N2 - Ophtalmological diseases that imply degeneration or hereditary dystrophia of retina often lead to blindness and form a crucial problem in ophtalmology. Apoptotic cell death was identified as origin for cell loss. Actually, the linkage between genetic mutation and loss of cellular functionality as well as the signal transduction pathways leading to apoptosis remained unclear. Settled in the research of molecular genetic origins for apoptosis in human retina, this thesis investigates if the metalloproteinases stromelysin and collagenase are product of the human pigment epithelial cell-line ARPE-19 and if the genetic expression of these metalloproteinases can be stimulated by treatment with human interferons. Detection was performed at mRNA-Level using northern-blot-analysis with digoxigenin-marked antisense-RNA formed by in-vitro transcription and RT-PCR. Due to their epithelial morphology and rapid proliferation ARPE-19 cells were used as a model. Human fibroblasts and glioma cells formed controls. In ARPE-19 cells, northern-blot-analysis could not detect the metalloproteinase collagenase. The approach to augment a probably extremely low amount of mRNA by interferon-alpha/gamma-stimulation of the retinal pigment epithelial cells led to negative result as well. When investigating stromelysin-1, the more sensitive method of RT-PCR was utilized. Using this technique, stromelysin-1 was detected in control cells, but not in ARPE-19 cells. We assume that ARPE-19 cells did not immortalize during its passages in cell culture, but switched off a certain number of genes implying the investigated metalloproteinases collagenase and stromelysin, or maybe the cell line does not comprise the complete identical chromosomal set of an originary pigment epithelial cell. The loss of differentiated attributes during multiple passages is a known phenomenon in cell culture research. Obviously, the cultured ARPE-19 cell is highly reduced in transcriptional activity, omitting the transcription of the metalloproteinases stromelysin and collagenase. KW - Maus KW - Coronaviren KW - Genexpression KW - Apoptose KW - Metalloproteinase KW - retinales Pigmentepithel KW - Interferon KW - Stromelysin KW - Collagenase KW - Apoptosis KW - metalloproteinase KW - retinal pigment epithelium KW - interferon KW - stromelysin KW - collagenase Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1180452 ER -