Neuroprotektive Therapien in der Schweineretina-Organkultur

Hypoxie und oxidativer Stress sind wichtige Mechanismen, die bei der Pathogenese verschiedener Augenerkrankungen eine Rolle spielen. Als Beispiel ist hier das Glaukom zu nennen, bei dem es unter anderem durch Hypoxie und oxidativen Stress zu einer Degeneration der Retina kommt. Das Glaukom umfasst eine Gruppe von Augenerkrankungen, bei denen ein progredienter Untergang retinaler Ganglienzellen und deren Axone im Vordergrund steht. Dies führt zu einem fortschreitenden Gesichtsfeldverlust und in vielen Fällen zur vollständigen Erblindung. Bei Hund und Katze ist es eine der Hauptursachen irreversibler Blindheit. Es gibt Therapien, welche das Fortschreiten der Erkrankungen verzögern können, jedoch ist bisher keine Heilung möglich. Daher besteht ein großer Bedarf an wirkungsvollen Therapien. Im Experimental Eye Research Institute an der Augenklinik der Ruhr-Universität Bochum wurde ein Organkulturmodell entwickelt, mit dem potentiell protektive Therapieansätze untersucht werden können. Auch in anderen Arbeitsgruppen werden bereits Schweineretinaorgankulturen für Untersuchungen benutzt. Bemerkenswert ist, dass Schweineaugen vom Schlachthof genutzt werden, sodass auf die Verwendung von Versuchstieren komplett verzichtet wird. In diesem Model wird eine toxische Substanz eingesetzt um eine Schädigung der Retina herbeizuführen. Neben den retinalen Ganglienzellen sind auch die Amakrinzellen und Bipolarzellen der Retina betroffen. Als toxische Substanzen konnten am Experimental Eye Research Institute unter anderem CoCl₂ und H₂O₂ etabliert werden. CoCl₂ führt über eine Hemmung des Enzyms Prolyl-4-Hydroxylase und der daraus resultierenden Stabilisierung des Hypoxie-induzierten Faktors 1α (HIF-1α) zu einer chemischen Mimikry einer Hypoxie. Dies führt zur Aktivierung von verschiedenen Stoffwechselvorgängen, die physiologisch nur bei Mangel an Sauerstoff initiiert werden. Die induzierbare Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS) ist ein Enzym, welches bei Hypoxie vermehrt vorliegt. Durch die Arbeit dieses Enzyms entstehen zu große Mengen an Stickstoffmonoxid, welches in hohen Konzentrationen eine zytotoxische Wirkung hat. H₂O₂ führt zu reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), welche bei oxidativem Stress in großen Mengen vorliegen. Neuronale Zellen und Gewebe sind gegenüber oxidativer Schädigung empfindlicher als andere Zellen des Körpers. In dieser Arbeit war es das Ziel herauszufinden, ob in dem CoCl₂-Modell die Induktion einer Hypothermie bzw. die Behandlung mit dem iNOS-Hemmer 1400W eine protektive Wirkung auf verschiedene Zelltypen der Retina haben. Außerdem wurde der iNOS-Inhibitor in einem Degenerations-Modell mit H₂O₂ getestet. Es sollte dabei untersucht werden, ob die Bipolarzellen, Amakrinzellen und Synapsen der Retina bei einer Induktion von oxidativem Stress durch H₂O₂ mit dem iNOS-Inhibitor geschützt werden können. Durch die Untersuchungen im CoCl₂-Modell konnte gezeigt werden, dass die Bipolarzellen nach acht Tagen durch eine Hypothermie von 30 °C geschützt wurden. Bei den Amakrinzellen und den Präsynapsen konnte dieser schützende Effekt zu keinem Zeitpunkt beobachtet werden. Anders war es bei den Postsynapsen, hier konnte die Hypothermie einen Schutz nach vier Tagen bewirken, welcher nach acht Tagen nicht mehr zu verzeichnen war. Mit dem Einsatz des iNOS-Inhibitors im CoCl₂-Modell konnte nach einer Kultivierungsdauer von acht Tagen ein signifikanter Schutz der Bipolarzellen erzielt werden. Bei den Amakrinzellen konnte dieser Schutz nicht durch den iNOS-Inhibitor bewirkt werden. Ähnliche Ergebnisse konnten bei der Untersuchung des iNOS-Inhibitors in dem H₂O₂-Degenerationsmodell festgestellt werden. Hier konnten die Amakrinzellen zu keinem Zeitpunkt geschützt werden. Die Bipolarzellen hingegen konnten durch den Einsatz des iNOS-Inhibitors bei einer Kultivierungsdauer von acht Tagen siginifikant geschützt werden. Sowohl der iNOS-Inhibitor 1400W als auch die Hypothermie von 30 °C sind vielversprechende neuroprotektive Therapieansätze.