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Hintergrund: Sowohl phototoxische Effekte des Lipofuszins, als auch lokale Entzündungsprozesse im Sub-RPE-Raum werden mit der progressiven Dysfunktion und Degeneration des retinalen Pigmentepithels (RPE) im Rahmen der altersabhängigen Makuladegeneration (AMD) in Verbindung gebracht. Um einen gemeinsamen molekularen Mechanismus dieser beiden Phänomene zu identifizieren, untersuchten wir phototoxischen Effekte von Lipofuszin auf lysosomale Membranstabilität und Aktivität des NALP3-Inflammasoms im RPE.

Methoden: Photorezeptoraußensegmente (POS) wurden mit den Lipidperoxidationsprodukten 4-Hydroxynonenal (HNE) oder Malondialdehyd (MDA) modifiziert und konfluente Monolayer der humanen RPE-Zelllinie ARPE-19 mit den modizifierten POS inkubiert. Effekte einer Bestrahlung dieser Zellen mit Blaulicht (Wellenlänge 455–460 nm; Bestrahlungsstärke 0,8 mW/cm2) auf lysosomale Membranpermeabilität und Zellviabilität wurden untersucht. Die Aktivierung des NALP3-Inflammasoms nach Priming mit IL-1α wurde anhand der Sekretion von IL-1β gemessen.

Ergebnisse: Phagozytose von HNE- und MDA-modifizierten POS induzierte eine ausgeprägte Lipofuszinogenese, und anschließende Bestrahlung mit Blaulicht für 9 h reduzierte die Zellviabilität auf 17%. Im Gegensatz dazu blieben mit unmodifizierten POS inkubierte Kontrollzellen von der Bestrahlung unbeeinflusst (97% Zellviabilität). Die Zytotoxizität wurde durch Apoptose vermittelt. Nach Blaulichtbestrahlung ließ sich eine dosisabhängige Permeabilisierung der lysosomalen Membranen nachweisen, die mit einer Aktivierung des NALP3-Inflammasoms und einer Freisetzung von IL-1β assoziiert war. Spezifische Hemmung der Caspase-1 unterdrückt die IL-1β-Sekretion.

Schlussfolgerungen: Die durch Lipidperoxidationsprodukte induzierte Lipofuszinogenese macht das RPE anfällig für eine phototoxische Destabilisierung der Lysosomen und apoptotischen Zelltod. Die lysosomale Membranpermeabilisierung führt zur Aktivierung des NALP3-Inflammasoms und zur Sekretion pro-inflammatorischer Zytokine. Über diese Mechanismen kann die Lipofuszinakkumulation im RPE zu lokalen Entzündungsprozessen bei AMD beitragen.