Forschungsschwerpunkte

 

• Antimikrobielle Peptide an der Augenoberfläche Kornea und Konjunktiva zeichnen sich durch charakteristische Epitheloberflächen aus, die ständig mit Bakterien, bakteriellen Bestandteilen sowie deren „pathogen-assoziierten Molekülen“ (PAMs) in Kontakt kommen. Die Epithelien schützen sich vor einer mikrobiellen Invasion durch die Produktion eines ganzen Arsenals konsitutiv gebildeter und induzierbarer antimikrobielle Peptide (AMPs). Über die Wirkung von AMPs auf andere Moleküle des Tränenfilms sowie auf die Expressionsregulation untereinander liegen nur wenig Befunde vor. Erste Vorbefunde zeigen, dass es unter hypoxischen Bedingungen zu einer reduzierten Expression von AMPs in kultivierten Korneaepithelzellen kommt und dass einige AMPs durch Tränenfilmbestandteile reguliert werden. Weiter Voruntersuchungen rücken die Bedeutung der bislang an der Augenoberfläche unbekannten AMPs Psoriasin und Angiogenin in den Mittelpunkt. Es soll geklärt werden, ob eine Expressionsregulation von AMPs untereinander besteht und ob AMPs andere Moleküle des angeborenen Immunsystems regulieren. Die Ergebnisse sollen zum Verständnis der Regulationsmechanismen und Wirkungsweise im Hinblick auf einen therapeutischen Einsatz rekombinanter AMPs an der Augenoberfläche beitragen.


• Immunabwehr, Biomechanik und Resorptionsvorgänge in den ableitenden Tränenwegen

Entzündliche Prozesse im Bereich der ableitenden Tränenwege zeigen als Spätfolge oftmals pathologische Veränderungen mit Funktionseinschränkungen des Tränenabflusses. Die Pathomechanismen auf zellulärer Ebene, insbesondere die Rolle des auskleidenden Epithels, stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Hierbei kommt außer dem spezifischen Immunsystem der Tränenwege, dass zum Mukosa-assoziierten lymphatischen Gewebe gehört, verschiedenen Peptiden und Glykokonjugaten Bedeutung zu. Die Peptide nehmen ebenfalls Einfluss auf den Tränenabfluss, indem sie die Zusammensetzung der Tränenflüssigkeit innerhalb der Tränenwege verändern. Um Rückschlüsse auf mögliche Resorptionsvorgänge von Tränenflüssigkeit in den ableitenden Tränenwegen zu ziehen, werden epitheliale Transportmechanismen molekularbiologisch und tierexperimentell analysiert. Außerdem wird die Bedeutung der Pars lacrimalis des Musculus orbicularis oculi für den Tränenabfluss näher analysiert.


• Untersuchungen des inhibierenden Einflusses von Somatostatin auf die Vaskularisation der Cornea

Vorarbeiten haben ergeben, dass das Peptidhormon Somatostatin (SS) von der Tränendrüse produziert wird und in die Tränenflüssigkeit abgegeben wird. Die Wirkung von SS wird über die SS-Rezeptoren (SSTR) 1, 2 und 5 vermittelt, die in der Tränendrüse, der Kornea und der Konjunktiva vorkommen. Der in der Tränenflüssigkeit des Gesunden in niedriger Konzentration nachweisbare Gefäßwachstumsfaktor (VEGF) hat in vitro ab

einer Konzentration von 10ng/ml einen induktiven Effekt auf die Bildung der SSTR 2 und 5. Diese Induktion der SSTR könnte zu einem Mechanismus gehören, über den SS durch eine Erhöhung seiner Rezeptordichte an der Augenoberfläche einer VEGF vermittelten Angiogenese entgegen wirkt. Weitere Untersuchungen sollen den Einfluss von SS und dem SS-Analogon Octreotid auf die VEGF-Bildung klären und analysieren, ob SS einen antiproliferativen Effekt auf die Epithelzellen der Augenoberfläche hat. Ferner wollen wir herausfinden, ob SS eine immunmodulierende Rolle und einen Einfluss auf die Hypoxie-induzierte VEGF-Produktion besitzt, um bisher bestehenden Therapiekonzepten gegenüber einer Vaskularisation der Kornea neue Perspektiven zu eröffnen.


• Verteilung und Bedeutung von Muzinen und TFF-Peptiden beim altersbedingten Trockenen Auge

Die Gewebe der Augenoberfläche und des Tränensystems unterliegen aufgrund ihres ständigen Kontakts mit der Umwelt einer Fülle von exogenen Einflüssen und Reizen. Funktionelle Abwehr- und Schutzmechanismen sind daher zur Vermeidung von Erkrankungen oder Infektionen des Auges unerlässlich. Störungen oder Veränderungen dieses komplexen Systems können zu einer Vielzahl unterschiedlicher Symptomatiken oder Pathologien der Augenoberfläche führen, unter anderem zum Trockenen Auge. Die typischen Symptome sind hierbei brennende, juckende, drückende und tränende Augen, Fremdkörpergefühl und Lichtempfindlichkeit – ein Verlust an Lebensqualität, von dem mittlerweile nahezu jeder fünfte Deutsche betroffen ist. Außer der Kenntnis vielfältiger Ursachen weiß man heute, dass dem eigentlichen Pathomechanismus eine Dyskontinuität oder Störung des Tränenfilms zu Grunde liegt. Vor kurzem hat unsere Arbeitsgruppe erstmals die Existenz der vier bislang bekannten Surfactant Proteine (SP-A, -B, -C, -D) an der Augenoberfläche und im Tränenapparat nachgewiesen. Eine putative Bedeutung dieser Proteine, die in Lunge lebensnotwendige immunologische und oberflächenaktive Funktionen besitzen, kann für das Auge bisher nur vermutet werden. Die angestrebten Untersuchungen haben das Ziel, tiefere Einblicke in das komplexe System der Expression, Regulation und Funktion der Surfactant Proteine an der Augenoberfläche, im Tränenapparat und im Tränenfilm zu erhalten. Ferner sollen die Proteine rekombinant synthetisiert werden und durch die Verknüpfung von theoretischen und molekularbiologischen Methoden eine biogenetische „Optimierung“ der bereits bekannten Surfactant Proteine zu erzielen. Die Ergebnisse sollen einerseits zum Verständnis der Regulationsmechanismen und Wirkungsweise im Hinblick auf einen therapeutischen Einsatz rekombinanter Surfactant Proteine an der Augenoberfläche beitragen und andererseits Erkrankungen der Augenoberfläche (besonders des Trockenen Auges) und des Tränenapparates neue Perspektiven eröffnen.


• Bedeutung von TFF3 für die epitheliale Heilung von Kornea und Konjunktiva und als mögliches Therapeutikum

Das muzinassoziierte Peptid TFF3 spielt als Faktor für die epitheliale Heilung von Defekten der Darmschleimhaut eine entscheidende Rolle. TFF3 soll hierbei seine Wirkung über einen bislang noch nicht charakterisierten Rezeptor vermitteln, der unter physiologischen Bedingungen keinen Kontakt mit TFF3 hat und erst unter pathologischen Bedingungen (Epitheldefekt) aus zerstörtem Epithel freigesetzt wird. TFF3 wurde vor kurzem auch in den Becherzellen der Konjunktiva nachgewiesen. Über die Bedeutung von TFF3 an der Augenoberfläche und in anderen Geweben liegen bislang nur unzureichende Erkenntnisse vor. Durch systematische Untersuchungen sollen weitere Funktionen dieses Peptides aufgeklärt werden.


• Rolle antimikrobieller Substanzen bei der Abwehr intraartikulärer Infektionen

Trotz der Vielzahl von Eingriffen an Extremitätengelenken ist die Inzidenz iatrogener septischer Arthritiden erstaunlich gering. Morbidität und Mortalität der septischen Arthritis sind allerdings hoch. Epithelzellen an Schleimhautoberflächen sind in der Lage, genetisch kodierte antimikrobielle Peptide zu synthetisieren, die in der Lage sind, Mikroorganismen abzutöten. Über die mögliche Produktion und die damit zusammenhängende Bedeutung antimikrobiellen Peptide im Gelenkknorpel gab es bisher im Schrifttum keine Angaben. Erst kürzlich konnte unsere Arbeitsgruppe antimikrobielle Substanzen im Gelenkknorpel und in der Synovia von Patienten mit Osteoarthrose nachweisen. Das Verteilungsmuster gesunden Knorpels und gesunder Synovialmembran wird dem Verteilungsmuster antimikrobieller Peptide in weiteren molekularbiologischen Untersuchugen gegenübergestellt. Hierbei interessieren uns Patienten mit septischer Arthritis, Osteoarthrose, rheumatoider Arthritis und Arthritis psoriatica. In Zellkulturexperimenten wird analysiert, wie die Expression antimikrobieller Peptide in Synovialozyten und Chondrozyten reguliert wird. Ein Tiermodell soll klären inwieweit die in vitro gewonnenen Erkenntnisse auf die in vivo Situation übertragbar sind. In weiteren Tierversuchen wird überprüft, ob intraartikuläre Infektionen durch die lokale Applikation antimikrobieller Substanzen oder durch Stimulation ihrer Expression therapierbar sind. Außerdem wird der Einsatz antimikrobieller Peptide in Prothesenzement in in vitro und in vivo Experimenten analysiert.