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Hintergrund: Die neurotrophe Keratopathie (NK) ist eine degenerative Hornhauterkrankung, welche aus einer verminderten Innervation der Kornea resultiert und bei schweren Formen bis zur Erblindung führen kann. Bislang gab es keine kausalen Behandlungsmöglichkeiten. Ziel dieser Arbeit war es ein in vitro 3D-Modell der Nervenregeneration der Kornea zu etablieren und den Effekt des neuroregenerativen Moleküls Y27632 zu untersuchen.

Methoden: Zunächst wurde die mRNA-Expression eines Spektrums regenerationsrelevanter Proteine in murinen Kornea und Hinterwurzelganglienzellen (Dorsal Root Ganglion Cells - DRG) untersucht. Als Testmodell wurden DRGs in Kulturschalen (2D-Modell) und in sowie auf plastisch komprimierten Kollagen-Gelen (plastic compressed collagen – PCC) kultiviert. Das Auswachsen von Nervenfasern wurde mittels Scratch-Assay über 48 Std und konfokaler Mikroskopie (Leica SP8) über 5 Tage untersucht und die Gesamtlänge der Nervenfasern mittels NeuronJ quantifiziert. Das regenerationsinhibierende Molekül Rho-Kinase wurde durch Zugabe von Y27632 (Selleckchem) blockiert. Die Toxizität des Moleküls Y27632 auf die DRGs wurde mittels Trypan Blau Färbung untersucht

Ergebnis: Die Nervenfasern zeigten im 3D Modell ein in vivo-ähnliches Wachstumsmuster mit entsprechender Netzwerkbildung und Faserverteilung. Die DRG-Zellen zeigten sowohl im 2D als auch 3D-Modell ein Auswachsen der Fasern nach 24h (im 2D) bzw. 48-72h (3D Modell). Im Scratch-Assay zeigte sich eine signifikante Steigerung der Faserlänge nach Inhibierung der Rho Kinase auf 7,921 mm/well ± 1,74mm vs. Kontrolle 5,41 mm/well ± 1,34 mm. Dieser Effekt war ebenfalls bei den DRGs auf dem PCC Gel (6,83mm/Gel ± 0,43mm vs. 3,42mm/Gel ± 0,84mm Kontrolle) und in dem 3D Modell (5,17 mm/Gel ± 1,10mm vs. 1,62 mm/Gel ± 0,21mm Kontrolle) zu sehen. Die Trypan Blau Färbung zeigte keine Toxizität des Inhibitors Y27632 (100µM) auf die DRGs.

Schlussfolgerung: Mit dieser Arbeit ist es erstmalig gelungen ein 3D–Modell der kornealen Nervenfaserregeneration auf der Basis von Hinterwurzelganglienzellen und Kollagengelen mit typischer Morphologie zu etablieren. Der Rho Kinase-Inhibitor Y27632 förderte das Auswachsen der Nervenfasern und ist somit ein potentieller Kandidat für die Therapie der Neurotrophen Keratopathie.