gms | German Medical Science

Hintergrund und Zielsetzung: Die Aniridie-assoziierte Keratopathie (AAK) ist eine hochgradig visusbedrohende Hornhauterkrankung, die sich durch einen fortschreitenden Verlust der Hornhautintegrität mit unregelmäßigem Epithel, diskontinuierlicher Basalmembran und der Bildung eines fibrovaskulären Pannusgewebes auszeichnet. Gegenwärtig sind die pathophysiologischen Mechanismen hinter der PAX6-Haploinsuffzienz bei der Entwicklung der AAK noch unzureichend verstanden. Ein zentraler Aspekt in der Entwicklung der AAK stellt die Limbusstammzellinsuffizienz dar, die aus einem kombinierten Mangel an Stammzellen und der Zerstörung von deren Nischenstruktur resultiert. Ziel der Arbeit war die Untersuchung einer differenziellen Gen- und Proteinexpression von Stromazellen in einer indirekten Kokultur mit Epithelzellen.

Methoden: Limbale Fibroblasten von gesunden Hornhautspendern (LFC) (n=6) und Patienten mit AAK (AN-LFC) (n=5) wurden isoliert und in vitro in einer indirekten Kokultur mit konditioniertem Medium von primären limbalen Epithelzellen (LEC-CM) oder von einer Aniridie-Zelllinie (LW-CM) für 48 Stunden inkubiert. Die Expressionsanalyse der Biomarker Interleukin-6 (IL-6), CC-Chemokin-Ligand-2 (CCL2), Kollagen Typ IV (COL4) und Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF) erfolgte entweder nach Isolierung der RNA mittels qPCR oder aus den Zellkulturüberständen mittels ELISA.

Ergebnisse: In der LFC-Gruppe führte die Behandlung mit LEC-CM zu einer signifikanten Hochregulierung der Gen- (p=0,04) und Proteinexpression (p=<0,0001) von IL-6. Hingegen ergab sich in der AN-LFC-Gruppe unter Inkubation mit dem LW-CM keine signifikanten Veränderung der IL-6-Expression (p=0,39). Analog hierzu zeigte sich nur in der LFC-Gruppe mit LEC-CM eine signifikante Zunahme der CCL2-Genexpression (p=0,006) und in der AN-LFC-Gruppe mit LW-CM keine signifikante Veränderung (p=0,65). Es konnten keine signifikanten Veränderungen der Genexpression für COL4 und für HGF nach 48-stündiger Behandlung mit dem jeweiligen konditionierten Medium gezeigt werden.

Schlussfolgerung: Die gesunden Limbusfibroblasten reagieren auf das konditionierte Medium der primären limbalen Epithelzellen mit einem signifikanten Anstieg der IL-6- und CCL-2-Genexpression und der IL-6-Proteinexpression, wohingegen sich keine signifikante Expressionsänderung der Aniridie-Fibroblasten auf das konditionierte Medium von der Aniridie-Zelllinie zeigte. Diese Ergebnisse implizieren eine pathologische Interaktion im IL-6- und CCL2-Metabolismus von Epithelzellen und Fibroblasten bei der kongenitalen Aniridie.