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Hintergrund: Der STAT3-Signalweg stellt als zentraler Signalweg der Entzündungs-assoziierten Interleukin-6-Zytokinfamilie ein interessantes Therapietarget zur Modulation retinaler Angiogenese dar. Klinische Untersuchungen haben gezeigt, dass die Glaskörperspiegel einiger Zytokine der IL-6-Familie, darunter IL-6 und IL-11, bei Patienten mit diabetischer Retinopathie deutlich erhöht sind. Während die Rolle von IL-6 ausführlich untersucht ist, ist bisher wenig über die Wirkung von IL-11 auf vaskuläre Endothelzellen sowie die retinale Angiogenese bekannt. Ziel dieser Studie ist es, den angiomodulatorischen Effekt von IL-11 in vitro und in vivo im Modell der Sauerstoff-induzierten Retinopathie (OIR-Modell) zu untersuchen.

Methoden: Der angiomodulative Effekt von IL-11 auf humane vaskuläre Endothelzellen (HUVECs) wurde mittels Sphäroid-Sprouting- und Zell-Migration-Assay bestimmt. Primäre murine Müllerzellen wurden mit murinem IL-11 (100ng/mL) für 72h stimuliert und der konditionierte Überstand im Sphäroid Assay auf seinen angiomodulatorischen Effekt hin untersucht. Die intrazellulär aktivierten Signalwege wurden durch Western-Blot-Analysen untersucht. Im OIR-Modell wurden Bl6/J-Mäuse einmalig am postnatalen Tag 12 (P12) mit intravitreal-applizierten IL-11 (50 ng) oder PBS als Kontrolle behandelt. An P13 und P17 wurden die Augen entnommen und Kryoschnitte immunhistochemisch gefärbt.

Ergebnisse: IL-11 führt in vitro zu einer signifikanten Reduktion der VEGF-induzierten Sprossung von vaskulären Endothelzellen (∆ = –17%; p<0,05). Die Stimulation von Müllerzellen mit IL-11 änderte den pro-angiogenen Effekt von Müllerzell-konditioniertem Medium im Sphäroid-Sprouting-Assay nicht. Im OIR-Modell reduziert IL-11 retinale Neovaskularisation an P17 signifikant. Immunhistochemische Färbungen 24h nach Behandlung mit IL-11 zeigen, dass IL-11 in vivo vor allem zu einer starken Aktivierung von Müllerzellen führt. Western-Blot-Analysen zeigen, dass IL-11 in Müllerzellen im Gegensatz zu HUVECs neben dem typischen STAT3-Signalweg zusätzlich noch STAT3-Ser727, STAT1 und ERK aktiviert.

Schlussfolgerung: IL-11 besitzt anti-angiogene Wirkung in vitro und in vivo. Während in vitro ein direkter STAT3-vermittelter anti-angiogener Effekt auf vaskuläre Endothelzellen beobachtet werden kann, ist der anti-angiogene Effekt von IL-11 in vivo mit einer Müllerzell-Aktivierung assoziiert. Da IL-11 in Abhängigkeit von dem Zelltyp verschiedene Aktivierungsmuster intrazellulärer Signalwege hervorruft, ist der Effekt von IL-11 auf die retinale Angiogenese das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels von vaskulären und glialen Zellen.