Titel:
Untersuchungen zur molekularen Pathologie der Sorsby Fundusdystrophie: Die Rolle der extrazellulären Matrix bei der Neurodegeneration der menschlichen Netzhaut
Projektleitung an der Universität Würzburg:
Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:
Kurzbeschreibung:
Im mehrzelligen Organismus vermittelt die extrazelluläre Matrix (EZM) lebenswichtige Funktionen einschließlich Zell-Adhäsion, Zell-Zell-Kommunikation sowie Zell-Matrix-Interaktion. Störungen im feinregulierten Auf- und Abbau der EZM führen zu degenerativen und proliferativen Erkrankungen wobei die proteolytischen Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) und deren natürliche Inhibitoren, die Gewebsinhibitoren der Metalloproteinasen (TIMPs) eine kritische Rolle spielen. Die 4 bisher bekannten Mitglieder der TIMP Familie sind multifunktionelle Proteine, die neben der Hemmung der proteolytischen Aktivitäten der MMPs, eine Reihe weiterer Eigenschaften vermitteln u.a. Zellwachstum und ?proliferation, Angiogenese und Apoptose.
Unsere Arbeitsgruppe konnte erstmals zeigen, dass Keimbahnmutationen in einem Mitglied der TIMP Familie, dem TIMP3, zu einer degenerativer Erkrankung der zentralen Netzhaut, der Sorsby Fundusdystrophie (SFD), führen (Weber et al. 1994). Alle bisher bekannten SFD Mutationen führen ein potentiell ungepaartes Cystein in den C-Terminus des TIMP3 Proteins ein (Felbor und Weber 1998). Die inhibitorische Aktivität des Proteins wird dabei nicht beeinträchtigt. Histologisch zeigt die SFD in frühen Stadien eine progrediente Verdickung der Bruchschen Membran, einer 5-schichtigen extrazellulären Matrix, die zwischen dem retinalen Pigmentepithel (RPE) und der Choriokapillaris liegt. In späteren Stadien finden sich visusmindernde Veränderungen der Netzhaut, wie chorioidale Neovaskularisation und geographische Atrophie. Somit stellt die SFD ein wichtiges Modell dar, um die Mechanismen Matrix-vermittelter Zelldegeneration zu untersuchen.
Um die in vivo Mechanismen von normalem und mutantem TIMP3 zu analysieren, haben wir Timp3 knock-out und knock-in Mauslinien generiert, wobei die knock-in Tiere eine bekannte SFD-verursachende Mutation (Ser156Cys) im murinen Timp3 tragen. Im Gegensatz zum SFD Patienten zeigen heterozygote knock-in Tiere einen milderen Phänotyp. Primär ist das RPE betroffen, wobei auffallende Veränderungen in der Bruchschen Membran und der Organisation der basalen Mikrovilli festzustellen sind (Weber et al. 2002). Wir konnten weiterhin zeigen, dass die biochemischen/physiologischen Charakteristika des mutanten TIMP3 bei SFD Patienten und knock-in Mäusen identisch sind und somit eine vergleichbare molekulare Pathogenese erwarten lassen. Beispielsweise finden wir ähnlich zu Befunden in SFD Netzhautpräparaten auch in knock-in Tieren einen quantitativen Anstieg des mutanten gegenüber dem normalen Timp3. Diese Zunahme ist jedoch nicht auf eine erhöhte Halbwertszeit des mutanten Timp3 zurückzuführen sondern beruht auf einer konstitutiven Expression des mutanten Proteins. Die Mechanismen dieser Deregulation sollen weiter untersucht werden. Darüber hinaus können wir zeigen, dass der biochemische Phänotyp sowohl von knock-in als auch von knock-out Fibroblasten dem von Myofibroblasten entspricht. Biochemische Marker von Myofibroblasten konnten auch in den Tiermodellen nachgewiesen werden. Kontraktile Myofibroblasten sekretieren u.a. inflammatorische und anti-inflammatorische Zytokine, Chemokine, Wachstumsfaktoren und EZM Komponenten und spielen eine wichtige Rolle beispielsweise bei der Entwicklung von neovaskulären Strukturen und Gewebefibrosen. Ein Schwerpunkt unserer weiteren Arbeit wird insbesondere in der Aufklärung der Mechanismen liegen, die zur Transdifferenzierung von Vorläuferzellen zu Myofibroblasten führen. Es sollen die biochemischen, immunologischen und physiologischen Eigenschaften der Myofibroblasten untersucht und deren Rolle in der Pathogenese der SFD aufgeklärt werden.
Schlagworte:
Sorsby Fundusdystrophie
extrazelluläre Matrix
Laufzeit: von 07.2000 bis 06.2003
Förderinstitution:
DFG ( SFB581 ) ,Genehmigungsdatum: 23.06.2000
Publikationen:
Links:
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