Endothelin signalling in the retina

Das vasoaktive Peptid Endothelin wird als drei Isoformen (Endothelin 1, 2, 3) exprimiert, die an zwei G-Protein gekoppelte Rezeptoren Endothelin Rezeptor Typ a (Eta) und Endothelin Rezeptor Typ b (Etb) binden konnen. Die Rolle des Endothelin-Signalwegs im Auge ist noch weitgehendst unbekannt und wird kontrovers diskutiert. Deshalb war es das Hauptziel dieser Arbeit die Rolle des Endothelin-Signalwegs im Auge zu untersuchen und besonders einem potenziellen neuroprotektiven Effekt von Etb fur das Uberleben von Photorezeptoren nach Licht-induzierter Schadigung nachzugehen. Auserdem sollten die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen aufgeschlusselt werden. Zunachst wurde die Lokalisation des Etb im Auge untersucht und durch immunhistochemische Doppelfarbungen dessen zelltypspezifische Lokalisation bestimmt. Auserdem wurde die retinale Expressionstarke von Etb im Vergleich zu Eta ermittelt. Des Weiteren sollte die Expression des gesamten Endothelin-Signalwegs in wildtypischen Retinae im Falle von okularem Trauma, hervorgerufen durch alleinige Perforation des Auges, PBS-Injektion oder Lichtschaden, untersucht werden. In allen drei Schadensmodellen kam es zu einer Aktivierung des gesamten Endothelin-Signalwegs. Anschliesend generierten wir mittels Cre-loxP-System eine Mauslinie mit einer Deletion von Etb im gesamten Auge (EtbΔeye) und eine weitere Mauslinie mit einer Etb Deletion in Mullerzellen und retinalen Neuronen (EtbΔOC). Daruber hinaus etablierten wir Photorezeptorzelllinien mit einer stabilen Deletion von Etb mittels des CRISPR/Cas9-System. Die Deletion von Etb in retinalen Neuronen und Mullerzellen fuhrte zu keinen offensichtlichen Veranderungen der retinalen Morphologie und Gefasstruktur. Allerdings war die Vulnerabilitat der Photorezeptoren bei EtbΔOC Mausen nach Licht-induzierten Photorezeptor Degeneration signifikant hoher, einhergehend mit einer signifikant dunner auseren Kornerschicht 14 Tage nach Lichtschaden. Auch die Etb-defizienten Photorezeptor-Zelllinien wiesen eine signifikant hohere Apoptoserate nach Zellstress, verursacht durch Serum-Entzug, auf. Weiterfuhrende molekulare Analysen zeigten, eine signifikante Erhohung der neuroprotektiven Faktoren leucaemia inhibitory factor (lif) und fibroblast growth factor (fgf2) bei lichtgeschadigten EtbΔOC Mausen im Vergleich zu lichtgeschadigten Kontrolltieren. Uberraschenderweise detektierten wir dennoch eine signifikante Erhohung von Caspase 8 bei lichtgeschadigten EtbΔOC Mausen im Vergleich zu lichtgeschadigten Kontrolltieren, was den Ruckschluss nahelegt, dass die beobachtete verstarkte Degeneration der Photorezeptoren durch den extrinsischen, d.h. durch Todesrezeptoren vermittelten Signalweg ablief. Weiterfuhrende Analysen identifizierten eine verminderte Aktivierung (Phosphorylierung) des neuroprotektiven Protein Kinase B (Akt) Signalwegs als den Signalweg woruber Etb sein neuroprotektives Signal vermittelt. Zusammenfassend zeigen die erhobenen Daten erstmals, dass das durch den Etb vermittelte Signal essenziell und weitaus potenter fur das Uberleben von Photorezeptoren ist als die Wirkung der neuroprotektiven Faktoren fibroblast growth factor 2 (Fgf2) und leukaemia inhibitory factor. Downstream von Etb wird die Neuroprotektion uber den Akt-Signalweg vermittelt. Zukunftig kann dieser durch Etb vermittelte Signalweg einen vielversprechenden Ansatz fur die Entwicklung von neuen Therapieansatzen zur Behandlung retinaler Degenerationen wie Retinopathia pigmentosa oder altersbedingte Makuladegeneration darstellen.