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Abstract

Die diabetische Retinopathie (DRP) ist die häufigste mit Diabetes assoziierte Kompli-kation und Nummer eins der Erblindungsursachen in der westlichen Welt. Als Folge des deregulierten Glukosemetabolismus kommt es bereits in frühen Stadien der DRP zu einer Verdickung der extrazellulären Matrix (EZM) und damit einhergehend einem Absterben von Perizyten. Ursächlich für diesen, auch als „Pericyte drop out“, be-zeichneten Prozess scheint eine qualitative und quantitative Veränderung der EZM zu sein, die zu einer gestörten Kommunikation zwischen Endothel und Perizyten führt. Es kommt zum Verlust der regulierenden und modulierenden Einflüsse von Pe- rizyten auf das vaskuläre Endothel in deren Folge die Permeabilität der Gefäße zu-nimmt und gleichzeitig eine reaktive, deregulierte Neovaskularisation einsetzt. Diese Effekte addieren sich und führen zum charakteristischen Bild der DRP mit insuffizien-ten Gefäßen die auf Dauer zur Ausbildung eines Makulaödems führen. Dem Untergang beziehungsweise Funktionsverlust der Perizyten spricht man eine Schlüsselfunktion bei der Entstehung und Progredienz der DRP zu. Ein Wiederher-stellen der Perizytenfunktion, so hofft man, könnte die im Verlauf der DRP auftreten-den Komplikationen lindern und ihre Progression vermindern. Mesenchymal-stromale Zellen (MSC) haben zahlreiche morphologische und funktio- nelle Gemeinsamkeiten mit Perizyten. Hinzu kommt, dass ihre Differenzierungskapa- zitäten und ihr immunmodulatorisches Potential bereits erfolgreich im Zuge zellthera-peutischer Interventionen gegen andere Erkrankungen eingesetzt wurden. Dies macht sie zu möglichen Substituenten gegen den Perizytenuntergang im Verlauf der DRP. Vorrangehende Untersuchungen konnten nachweisen, dass human retinal pericytes (HRP) die auf hyperglykämisch modifizierter extrazellulärer Matrix kultiviert wurden, in ihrer Adhäsion gehemmt werden und schneller in Apoptose eintreten. Wir stellten die Hypothese auf, dass MSC in ihrem Adhäsions-, Wachstums- und Differenzie- rungsverhalten durch chronisch erhöhte Glukosewerte weniger stark beeinflusst wer-den. Als Vertreter der MSC wählten wir, aus Fettgewebe isolierte adipose derived stem/stromal cells (ASC). Deren Einsatz hat in aktuellen Studien mit Anwendungs- schwerpunkt im perivaskulären Bereich deutliche Vorteile im Vergleich zu MSC, die aus anderen Geweben isoliert wurden, gezeigt. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Zusamme nfassung8 Einflüsse von hyperglykämisch modifizierter EZM von Endothelzellen auf das Wachs-tumsverhalten von ASCs und HRPs zu untersuchen und zu vergleichen. Dafür haben wir Endothelzellen in Medien mit verschiedenen Glukosekonzentrationen kultiviert und durch Dezellularisierung die, von ihnen gebildete EZM isoliert. Anschließend ha- ben wir auf den verschieden modifizierten Matrizes ASC und HRP ausgesät und mit- tels „Live cell imaging“ das Proliferationsverhalten der Zellen in Echtzeit dokumentiert und analysiert. Dabei konnten wir nachweisen, dass HRP ein vermindertes Wachs- tum auf hyperglykämisch modifizierter EZM aufweisen. ASC proliferierten im Ver- gleich dazu weitgehend unbeeinflusst von den erhöhten Glukosekonzentrationen. Um die morphologischen und funktionellen Gemeinsamkeiten von ASC und HRP besser zu verstehen, führten wir vergleichende FACS-Analysen, Differenzierungs- assays und Immunfluoreszenzverfahren durch. Dabei konnten wir zeigen, dass ASC und HRP sowohl in ihrer Oberflächenexpression als auch in ihrer Differenzierungs-kapazität zahlreiche Gemeinsamkeiten aufweisen. Als Ursache für das unterschiedliche Verhalten von HRP und ASC auf hyperglykä- misch-modifizierter EZM postulierten wir zunächst Glukose-bedingte Veränderungen der Zusammensetzung der EZM. Deshalb wurden Laminin, Kollagen IV und Fib- ronektin mittels Immunfluoreszenz und ELISA nachgewiesen, zeigten jedoch keine quantitativen Unterschiede. Mit Aussicht auf weiterführende Projekte untersuchten wir im letzten Schritt dieser Arbeit die Veränderungen der Expressionsprofile von ASC, nachdem sie auf EZM kultiviert wurden. Interessanterweise konnten wir dabei feststellen, dass sich die Oberflächenexpression der ASC, durch ihre Kultur auf EZM, in Richtung eines Peri-zyten-assoziierten Profils verändert. Zusammenfassend können wir mit dieser Arbeit zeigen, dass ASC eine höhere Re- sistenz gegenüber hyperglykämisch modifizierter EZM aufweisen als HRP. Des Wei- teren scheint es eine Übereinstimmung wichtiger morphologischer Charakteristika zu geben, sowie Anzeichen dafür, dass ASC, milieubedingt in Perizyten-ähnliche Zellen ausreifen können. Aufgrund dessen möchten wir den Einsatz von ASC gegen Er- krankungen die mit einem Perizytenverlust einhergehen, speziell mit Hinsicht auf die DRP, als vielversprechende Therapieoption einstufen.