Authors:	Böhm, Nils
Title:	Analyse immunologischer und proteomischer Aspekte im Rahmen der Glaukompathogenese
Online publication date:	2-Dec-2010
Year of first publication:	2010
Language:	german
Abstract:	Das Glaukom stellt eine heterogene Gruppe von okularen Erkrankungen dar, deren Pathogenese sich durch einen langsamen, progradienten Untergang von retinalen Ganglienzellen und ihren Axonen auszeichnet. rnIn den letzten Jahren wurde im Kontext der Glaukompathogenese verstärkt die Beteiligung autoreaktiver Antikörper diskutiert. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit bestand in dem Vergleich solcher Autoantikörper-Reaktionen in den Serum- und Kammerwasserproben einzelner Glaukompatienten. Hierdurch sollte geklärt werden, inwieweit die Immunreaktivitäten dieser beiden Körperflüssigkeiten miteinander übereinstimmen und ob sich Hinweise auf eine lokale Antikörperproduktion im immunprivilegierten Auge finden lassen. Mittels eines etablierten Protein-Microarray-Verfahrens wurden die Immunreaktionen gegen 40 verschiedene Antigene, wie z.B. Hitzeschock-Proteine oder neuronale Strukturproteine, untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die detektierten Autoantikörper-Reaktionen gegen mehr als 80% der untersuchten Antigene in beiden Körperflüssigkeiten miteinander übereinstimmen. Verdeutlicht wird hierdurch, dass die Antikörper-basierenden immunologischen Vorgänge im Auge bzw. Kammerwasser, trotz dessen Abschottung vom Blutkreislauf durch die Blut-Retina-Schranke, denen des Serums stark ähneln. Nur vereinzelt lassen sich Hinweise auf eine lokale Antikörperproduktion im Auge finden, wodurch die Bedeutung der detektierten Serumantikörper-Reaktionen für die Glaukomerkrankung belegt wird. rnEin weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Detektion möglicher veränderter Proteinexpressionen in den Retinae und Serumproben von Glaukompatienten, die potentiell zu den neurodegenerativen Prozessen der Glaukompathogenese beitragen. Um die Analyse spezifischer Proteinexpressionen zu ermöglichen, wurde das Verfahren des Antikörper-Microarrays etabliert und auf die Fragestellung angewendet. Untersucht wurden hierbei vor allem die Abundanzen von Komplementproteinen, Zytokinen und Hitzeschock-Proteinen, aber auch die von verschiedenen neuronalen Strukturproteinen. Als Probenmaterial dienten Serum- und Retinaproben von Glaukompatienten, die vergleichend denen von gesunden Probanden gegenübergestellt wurden. Die Analyse erbrachte die Erkenntnis, dass neben der verstärkten Expression von Komplementproteinen in der Retina (z.B. C3, C6) auch im Serum der Glaukompatienten eine erhöhte Konzentration dieser Proteine vorliegt, die im Rahmen der Glaukomerkrankung möglicherweise ebenfalls eine Rolle spielen. Ähnliches konnte für verschiedene Zytokine, wie z.B. TNF-α, IFN-γ oder IL1-β beobachtet werden, die in den untersuchten Retinae von Glaukomprobanden, teilweise auch in den Serumproben der Patienten, in verstärktem Maße detektiert werden konnten. Die erhöhte Produktion von Zytokinen in der Retina ist wahrscheinlich auf die Aktivierung von Gliazellen zurückzuführen, ein Ereignis für das in dieser Arbeit zahlreiche Hinweise gefunden werden konnten. Die Gliaaktivierung wird vermutlich durch apoptotische Prozesse in der Retina ausgelöst, eventuell aber auch durch eine erfolgte Komplementaktivierung. Darüber hinaus konnten mittels eines massenspektrometrischen Verfahrens weitere Expressionsunterschiede verschiedener retinaler Proteine bei Glaukompatienten festgestellt werden. Diese Veränderungen, wie z.B. geminderte Mengen von ROS-eliminierenden Proteinen, wie der Superoxid Dismutase und Peroxiredoxin-2, begünstigen bzw. verstärken sehr wahrscheinlich die neurodegenerativen Prozesse in der Retina von GlaukompatientenrnInwieweit die untersuchten Faktoren kausativ an den neurodegenerativen Prozessen beteiligt sind, bleibt ungeklärt, jedoch untermauert deren Vielzahl die Notwendigkeit, die Ursache der Glaukomerkrankung als komplexe Interaktion und Wechselwirkung verschiedener Komponenten zu betrachten und nicht als einen einzelnen fehlgesteuerten Mechanismus.rn Glaucoma is a group of ocular disorders characterized by a progressive loss of retinal ganglion cells and their axons in the optic nerve, which is accompanied by a gradual loss of the visual field. Within the last years, a participation of the immune system, especially of autoreactive antibodies, has been repeatedly proposed in the context of glaucoma pathogenesis. Thus the main focus of this dissertation was on the comparison of autoantibody-reactions in sera and aqueous humor of single glaucoma subjects. More precisely, we wanted to know, to what extent the immunoreactivities of these body fluids correspond to each other and if there are hints for a local antibody production in the immune privileged eye. Using a protein microarray approach, immunoreactivities against 40 different antigens, e.g. heat-shock proteins as well as structural proteins of neuronal tissues, were screened. The results showed a more than 80% congruence of analyzed autoantibody reactivities in sera and aqueous humor. This finding suggests resemblance of antibody based immunological processes within the eye and serum, even though the eye is separated from the bloodstream by the blood-retina-barrier. Moreover, little evidence is given for a local antibody synthesis within the eye, emphasising the imprtance of serum derived antibody reactivities for the pathogenesis of glaucoma. Furthermore, this study focused on the detection of potential alterations in the expression profiles of retinal and serum proteins from glaucoma patients, which might contribute to the neurodegenerative processes in glaucoma pathogenesis. To enable the expression analysis of specific proteins, an antibody microarray approach was established. Complex protein samples were obtained from glaucomatous and healthy donor eyes and both were qualitatively and quantitatively compared. Especially complement proteins, cytokines and heat-shock-proteins as well as several neuronal structure proteins were analyzed. The analyses revealed, that beside an increased expression of complement proteins in the retina of glaucoma patients (e.g. C3, C6), serum derived complement proteins were present in higher amounts than in control subjects, too. This is evidence to suggest an involvement of serum derived complement proteins in the neurodegenerative processes in the retina as well. Similar findings could be observed for several cytokines, e.g. TNF-α, IFN-γ or IL1-β, which revealed an increased expression in retina samples of glaucoma patients and in part in serum samples. Several hints could be detected for an increased synthesis of cytokines in the glaucomatous retina due to glia cell activation. The activation of glia cells might be caused by apoptotic events in the retina or potentially by complement activation. In addition, further alterations in protein expression levels of retinal proteins from glaucoma patients could be observed using a mass spectrometry based approach. These alterations, e.g. decreased levels of ROS eliminating proteins, such as superoxide dismutase and peroxiredoxin-2, might further boost the neurodegenerative process,. To what extent the analyzed mechanisms are causative for the pathogenesis of glaucoma and its neurodegenerative processes is still unknown, but the complexity and multitude of factors underline the need of regarding glaucoma as a complex disease with several interacting components rather than a single misregulated process.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 04 Medizin
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1009
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-24617
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	165 S.
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