Authors:	Rieck, Jochen
Title:	Identifizierung und Charakterisierung von Protein-Biomarkern beim Glaukom
Online publication date:	8-Nov-2012
Year of first publication:	2012
Language:	german
Abstract:	Das Glaukom ist, nach dem Katarakt, die zweithäufigste Ursache für Erblindungen weltweit mit Milionen von Betroffenen, die von dieser zunächst weitgehend symptomfreien neurodegenerativen Erkrankung heimgesucht werden. Die Möglichkeiten auf dem Feld der Diagnose beschränken sich bislang weitestgehend auf die Messung des Augeninnendrucks und der Beurteilung des Augenhintergrundes durch einen erfahrenen Augenarzt. Eine labordiagnostische Prophylaxe ist bis heute nicht verfügbar, die Zahl unerkannter Erkrankungen dementsprechend hoch. Hierdurch geht wertvolle Zeit verloren, die man für eine effektive Therapie nutzen könnte.rnBezüglich der Pathogenese des Glaukoms geht man heute von mehreren, miteinander wechselwirkenden Pathomechanismen aus, zu denen neben mechanischen Einflüssen durch einen erhöhten IOD auch Hypoxie, verminderte Neutrophinversorgung, Exzitotoxizität, oxidativer Stress und eine Beteiligung autoimmuner Prozesse gezählt werden. Unabhängig vom Pathomechanismus folgt stets die Etablierung umfangreicher degenerativer Prozesse im Sehnervenkopf, den retinalen Ganglienzellen und den Axonen des Sehnerven, die letztlich im irreversiblen Untergang dieser Neuronen münden. Diese pathologischen Prozesse im ZNS hinterlassen auf Proteomebene Spuren, die mithilfe moderner massenspektrometrischer Methoden in Kombination mit multivariaten statistischen Methoden detektierbar und als sogenannte Biomarker-Kandidaten mit definiertem Molekulargewicht darstellbar sind. In dieser Arbeit wurde ein „Workflow“ entwickelt, der es ermöglicht, diese Biomarker-Kandidaten im Blutserum und in der Tränenflüssigkeit in einfachen, reproduzierbaren Schritten zu identifizieren und zu charakterisieren. Abweichend von der etablierten Methotik der Bottom-Up-Proteomics musste hierfür eine Methode entsprechend einer Top-Down-Philosophie entwickelt werden, die es erlaubt, die Spuren des Glaukoms im Proteom zu detektieren und zu charakterisieren.rnDies erfolgte in dieser Arbeit durch sowohl massenspektroskopischen Methoden wie SELDI-TOF® und MALDI-Tof-Tof als auch durch Bead-, Gel- und Flüssigkeits-chromatographisch-basierte Separations und Fraktionierungstechniken.rnDie erfolgreiche Kombination dieser Methoden führte zu Identifikationen einer ganzen Reihe von Biomarker-Kandidaten. Unter den identifizierten Proteinen, die bezüglich ihres korrespondierenden SELDI-Peaks im Massenbereich von Biomarker-Kandidaten liegen, finden sich Zytokine und Effektormoleküle der angeborernen Immunität, stressinduzierbare Kinasen, Faktoren, die zum Schutz der Telomeren dienen, Proliferationsmarker, neuronale Antigene und Transportproteine. Darüber hinaus wurden Komponenten identifiziert, die an der neuronalen Neutrophinversorgung beteiligt sind, neuronale Rezeptoren und Antigene, Komponenten des Komplementsystems und des MHC-I-Komplexes. All diese identifizierten Proteine sind bezüglich ihrer Funktion und möglichen Rolle innerhalb der Pathogenese des Glaukoms detailliert beschrieben und charakterisiert. Dies erlaubt einen umfassenden Einblick in alle Pathomechanismen, denen nach heutigem Kenntnisstand, eine Rolle an der Pathogenese des Glaukoms unterstellt wird.rn Glaucoma is, behind cataract, the second leading cause of blindness in the world with millions of sufferers. The possibilities in the field of diagnosis are largely confined to the measurement of intraocular pressure and the evaluation of the fundus by an experienced ophthalmologist. A laboratory diagnostic prophylaxis is still not available, the number of undetected disease cases accordingly high. In this way, valuable time is wasted that could be used for effective therapy.rnThe establishment of extensive degenerative processes in the optic disc, the retinal ganglion cells and the axons of the optic nerve is followed by the irreversible destruction of these neural structures. Regarding the pathogenesis of glaucoma, multiple interacting pathomechanisms, including mechanical effects by pathologically elevated intraocular pressure, hypoxia, decreased neutrophin-supply, excitotoxicity, oxidative stress and an involvement of autoimmune processes are under discussion.rnTraces of these pathological processes are detectable in the proteome. Using modern methods of mass spectrometry in combination with multivariate statistical methods, these traces can be detected and displayed as so-called biomarker candidates with a defined molecular weight. To identify and characterize these biomarker candidates in blood serum and in the tear fluid a "workflow" was developed. This “workflow” includesrnmass spectrometric methods such as SELDI-TOF ®, MALDI-Tof-Tof as well as bead, gel and liquid chromatography-based separation and fractionation-techniques. The successful combination of these methods resulted in the identification of a number of biomarker candidates. Among these candidates are cytokines, effector molecules of innate immunity, stress inducible kinases, factors that protect telomeres in conditions of cellular stress, proliferation markers, neuronal antigens and transport proteins. In addition, components have been identified, that are involved in neutrophin-supply, components of the complement system and the MHC-I complex.rnAll these identified proteins are described with respect to their function and possible role in the pathogenesis of glaucoma and characterized in detail. This provides a comprehensive insight into all pathomechanisms, which are, based on current knowledge assumed to be involved in the pathogenesis of glaucoma.rn
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-4712
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-32575
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	157 S.
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