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Man geht davon aus, dass die diabetische Retinopathie (DR), die Hauptursache für Erblindung bei Erwachsenen im erwerbsfähigen Alter, in erster Linie eine mikrovaskuläre Komplikation des Diabetes ist. Müllerzellen, die wichtigsten Makroglia der Netzhaut, sind wichtig für die Aufrechterhaltung einer gesunden und funktionellen Netzhaut und spielen eine kritische Rolle bei mehreren pathologischen Ereignissen während des Fortschreitens der DR, da sie ein zentrales Element der neurovaskulären Einheit der Netzhaut sind. Unser Ziel ist es, die Müllerzell-spezifischen Signalwege, die während des Krankheitsverlaufs verändert werden, besser zu verstehen, um neue Gentherapiestrategien zu entwickeln, die auf Müllerzellen als Zielzellen bei DR abzielen.

Um dies zu erreichen, haben wir einen Multi-Omics-Ansatz an aufgereinigten Müllerzellen von 6-Monate-alten Kontrollmäusen und diabetischen db/db-Mäusen angewandt, einschließlich (i) RNA-seq, gefolgt von einer oPOSSUM-3 Transkriptionsfaktor (TF)-Bindungsstellen-Cluster-Analyse, (ii) einer Analyse der glialen Chromatinlandschaft durch ATAC-seq und (iii) Müllerzell-Proteomik durch MS/MS-Massenspektrometrie. Dies führte zur Identifizierung des Glucocorticoidrezeptors (GR, Gen-ID: Nr3c1) als vielversprechendsten Kandidaten. Seine Transkripte und Proteine waren in Müllerzellen am stärksten exprimiert und in Zellen von diabetischen Mäusen signifikant reduziert, sein Zielgencluster war in Müllerzellen von diabetischen Tieren herunterreguliert, und, was besonders wichtig ist, er wurde als potenzieller Hauptregulator nicht nur durch die oPOSSUM-Analyse auf der Grundlage der differentiell exprimierten mRNA in Müllerzellen identifiziert, sondern auch durch den ATAC-seq-Ansatz validiert. Als nächstes untersuchten wir die Wirkung der GR-Modulation in einem in vitro-Cortisol-stimulierten Netzhautexplantatmodell. Cortisol erhöhte nicht nur die GR-Phosphorylierung, sondern induzierte auch Veränderungen in der Expression bekannter nachgeschalteter GR-Zielgene. Schließlich untersuchten wir, ob die AAV-vermittelte GR-Überexpression in Müllerzellen die retinale Funktionalität verbessert, und stellten bei Elektroretinogramm-Aufzeichnungen moderate funktionelle Verbesserungen fest.

Obwohl synthetische und topische Glukokortikoide in der Augenheilkunde weit verbreitet sind und unbestreitbar positive Wirkungen haben, liefert unsere Studie wertvolle neue Erkenntnisse über die Rolle der GR-Signalübertragung und der glialen Veränderungen in der diabetischen Netzhaut und unterstützt damit das therapeutische Konzept der lokalen Verstärkung der GR-Signalübertragung. Unser Befund einer reduzierten GR-Expression in Müllerzellen der diabetischen Netzhaut legt jedoch nahe, dass therapeutische Ansätze eher auf eine Erhöhung der Expression des Rezeptors als auf die Zugabe weiterer Liganden abzielen sollten. Dies könnte zu einer optimierten lokalen Wirksamkeit mit weniger systemischen unerwünschten Nebeneffekten führen.