Projekt: A02

Stamm- und stoffwechselabhängige genetische Variationen der (Lymph)angiogenese: Identifikation von Kandidaten und Einfluss auf die Heilung von Hornhautverletzungen

In der Europäischen Union leben etwa 60 Millionen Patient*innen mit Diabetes. Neben einer gestörten (kornealen) Wundheilung entwickeln Diabetiker*innen eine Vielzahl weiterer Augenkomplikationen wie diabetische Retinopathie, Makulaödeme, Hornhautödeme und Glaukom. Auch das Hornhautepithel, die Hornhautnerven und der Tränenfilm sind bei dieser Erkrankung betroffen.

Nach Augenoperationen zeigen Diabetiker*innen häufig verstärkte Entzündungsreaktionen, was zu einer erhöhten Abstoßungsrate nach Hornhauttransplantationen führt. Dabei lassen sich eine beeinträchtigte Funktion inflammatorischer Zellen, eine verminderte Sekretion von Zytokinen und Wachstumsfaktoren sowie eine verlängerte Entzündungsphase beobachten.

Fehlende Tyrosinase führt zu erhöhter lymphangiogener Gefäßbildung während der Entwicklung und bei Entzündungen (A) Repräsentative Ganzmontagen der murinen Hornhaut von C57BL/6N- und B6N-Tyrc^Brd-Mäusen, gefärbt für LYVE-1. Pfeile zeigen Verzweigungspunkte und Endpunkte. (B) Quantifizierung der Verzweigungs- und Endpunkte in naiven Hornhäuten. (C) Quantifizierung in entzündeten Hornhäuten.

Lymphangiogenese spielt eine zentrale Rolle in Homöostase, Stoffwechsel und Immunität und tritt auch im Rahmen der Wundheilung auf. Wundheilungsprozesse führen zur Rekrutierung von Makrophagen, die VEGF-C und VEGF-D produzieren – zwei Faktoren, die wiederum die Lymphangiogenese fördern. Bei Diabetiker*innen ist die Lymphangiogenese jedoch gestört, was den Wundheilungsprozess sowie die Rekrutierung von Makrophagen verlangsamt. Der genaue Mechanismus, der der beeinträchtigten Lymphangiogenese bei Diabetes zugrunde liegt, ist bislang jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt.

Signifikante stammabhängige Unterschiede in der entwicklungsbedingten und entzündungsinduzierten Lymphangiogenese. (A) Quantifizierung der lymphatisch vaskularisierten Fläche in nativen (nicht entzündeten) Hornhäuten. (B) Quantifizierung der entzündlich lymphatisch vaskularisierten Fläche in Kornea-Ganzmounts. (Clahsen T, Büttner C, Bock F, Hatami N, Nüst F, Gabriel T, Balmer L, Morahan G, Cursiefen C, Reis A. Genetic variability of lymphangiogenesis in Collaborative Cross mice: a powerful tool to identify novel endogenous regulators of lymphangiogenesis)

Ziel dieses Projekts ist die Identifizierung neuartiger endogener Faktoren der entzündungsinduzierten Lymphangiogenese, die eine Rolle bei der Regulation der verzögerten Wundheilung bei diabetischen Patienten spielen. Hierzu wird ein Mausmodell eingesetzt, in dem kollaborative Mauslinien mit Stoffwechselstörungen verglichen werden – wobei das Auge als Modellsystem dient.

Zentrale Methoden:
• QTL-Analyse
• In-vivo-Experimente
• Immunfluoreszenz (IF)
• Bildanalyse
• Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNASeq)
• Zellkultur-Assays (tube formation, Migration, Proliferation)
• Transfektion
• qRT-PCR
• Durchflusszytometrie