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Hintergrund: Während des Alterungsprozesses des Auges kommt es zu signifikanten molekularbiologischen Veränderungen des retinalen Pigmentepithels (RPE). In Vorarbeiten konnten in Transkriptom- und Proteomanalysen des alternden RPEs insbesondere eine erhöhte Expression von Cathepsin B (CTSB) gezeigt werden. CSTB ist in die Regulation der Angiogenese involviert und wird vermehrt bei oxidativem Stress sezerniert. Die zugrundeliegenden Funktionen von CTSB im RPE sind bisher noch weitestgehend unbekannt. Ziel der Studie ist zunächst eine Validierung der Expression von CTSB auf Gen- und Proteinebene sowie eine funktionelle Charakterisierung in-vitro.

Methoden: Die Expression von CTSB im RPE wurde mittels Immunohistochemie (IHC), Western Blot und qRT-PCR in neonatalen (0-3 Tage), adulten (10-22 Monate) und senilen (96-108 Monate) Augen von Callithrix jacchus untersucht. Zudem wurden die Auswirkungen auf die Expression von CTSB durch erhöhten oxidativen Stress mittels Zugabe von tert-Butylhydroperoxid auf ARPE-19 Zellen in-vitro untersucht. Der Einfluss einer vermehrten CTSB-Expression auf die Viabilität (MTT-Assay), die Integrität der Zellmembran (IHC), die Expression von Proteinen der Seneszenz, der p53-Signalkaskade (qRT-PCR) sowie des proangiogenetischen Faktors VEGF (IHC, ELISA) wurde durch die Zugabe von rekombinanten CTSB (rCTSB) untersucht.

Ergebnisse: Eine vermehrte Expression von CTSB im alternden RPE konnte auf Gen- und Proteinebene bestätigt werden. Vermehrter oxidativer Stress erhöht die Expression von CTSB in ARPE-19 Zellen. Die Exposition von ARPE-19 Zellen mit rCTSB verringert die Viabilität der Zellen und führt zu einer verringerten Integrität der Zelle und der Zellmembranen. Weiterhin führt die Exposition von CTSB zu einer signifikant erhöhten Expression von p53 und VEGF in den Zellen.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten darauf hin, dass CTSB im alternden RPE vermehrt exprimiert wird. Durch erhöhten oxidativen Stress zeigen RPE-Zellen in-vitro eine vermehrte CTSB-Expression. Die Exposition von ARPE-19 Zellen mit rCTSB zeigt eine Beeinflussung von relevanten Faktoren und biologischen Prozessen. Diese Ergebnisse lassen auf relevante Funktionen von CTSB im alternden RPE schließen.