Projekt: B02

Rolle der makrophagenabhängigen osmoprotektiven und hypoxischen Signalübertragung bei entzündlichen Erkrankungen der Hornhaut

Sowohl Sauerstoff (O₂) als auch Natrium (Na⁺) gelten als wichtige Regulatoren des Immunsystems. Hypoxie-abhängige osmoprotektive Signalwege spielen eine zentrale Rolle bei der Anpassung an niedrige Sauerstoffkonzentrationen und erhöhte Natriumspiegel. Darüber hinaus beeinflussen beide Signalwege Entzündungsreaktionen und die Fähigkeit von Makrophagen, (Haut-)Infektionen zu bekämpfen.

Zudem können sowohl Sauerstoff als auch Natrium die häm- und lymphangiogenen Prozesse in der Haut beeinflussen und möglicherweise eine Rolle bei (neovaskulären) Erkrankungen der Augenoberfläche spielen. Makrophagen sind wichtige Modulatoren verschiedenster Erkrankungen der Augenoberfläche und tragen maßgeblich zur Anpassung von Geweben an niedrige Sauerstoffkonzentrationen sowie zur Reaktion auf erhöhte Gewebetonizität bei.

Das sauerstoffabhängige, hypoxieinduzierte Faktor-(HIF)-Prolylhydroxylase-(PHD)-System, die osmoprotektive p38/MAPK-Aktivierung sowie der nachgeschaltete Transkriptionsfaktor NFAT5 spielen hierbei eine wichtige Rolle. Es gibt zudem Hinweise darauf, dass die Stabilisierung von HIF durch hypertonische Bedingungen verstärkt werden kann. Beide Regulationssysteme können die entzündliche Signaltransduktion von myeloischen Zellen verstärken. Besonders hervorzuheben ist, dass die osmoprotektive Signalübertragung die Lymphangiogenese in der Haut regulieren kann.

Makrophagen steuern den Verlauf der kornealen Häm- und Lymphangiogenese und tragen zur Erhaltung der Lymphgefäße nach einer Verletzung bei. A – E: Nach dem Platzieren einer Hornhautnaht wurden Makrophagen durch wiederholte subkonjunktivale Injektionen von Clodronat-Liposomen eliminiert. Eine Woche später wurden die Hornhäute entnommen und Blutgefäße (CD31, grün) sowie Lymphgefäße (LYVE-1, rot) in Hornhautflachpräparaten analysiert. Die Makrophagendepletion führte zu einer signifikanten Verringerung der kornealen Häm- und Lymphangiogenese. H – J: Eine Depletion von Makrophagen, welche erst zwei Wochen nach Entfernung der Hornhautnaht (entspricht vier Wochen nach dem Einsetzen der Naht) begann, hatte keinen Einfluss auf die Blutgefäße der Hornhaut, reduzierte jedoch signifikant die Anzahl der Lymphgefäße. Skalenbalken: 1 mm.

Obwohl die normalerweise gefäßfreie Hornhaut häufig unter hypoxischen Bedingungen leidet und beispielsweise bei trockenem Auge mit einem hyperosmolaren Tränenfilm in Kontakt steht, ist bisher wenig darüber bekannt, wie die genannten Faktoren und die Signalwege, die mit niedrigem Sauerstoff und hoher Tonizität in myeloiden Zellen verbunden sind, entzündliche Hornhauterkrankungen beeinflussen.

In diesem Projekt wird die Hypothese getestet, dass entzündliche neovaskuläre Hornhauterkrankungen mit einer Veränderung der Natrium- und Sauerstoffkonzentration in der Hornhaut einhergehen und dass eine gezielte Beeinflussung der HIF/PHD- und osmoprotektiven Signalwege über p38/MAPK ein therapeutisches Potenzial bei der Behandlung dieser entzündlichen (neovaskulären) Hornhauterkrankungen bietet.

Zentrale Methoden:
• in-vivo Mausmodelle
• ELISA
• qRT-PCR
• FACS-Sortierung
• Histologie
• Immunhistochemie
• Zellkultur
• RNA-Sequenzierung