Validierung der hypothermischen Therapie in einem oxidativen Stress Modell der Schweineretina

Abstract

Oxidativer Stress spielt in vielen Augenerkrankungen, wie z.B. dem Glaukom oder der retinalen Ischämie, eine zentrale Rolle. Eine denkbare Therapieoption ist die Behandlung mit Hypothermie. Diese soll die toxische Wirkung von Sauerstoffradikalen reduzieren, die Inflammations- und Apoptoserate senken und neuroprotektiv wirken. Im Rahmen dieser Promotion wurde ein bestehendes Retinadegenerationsmodell mittels hypothermischer Therapie validiert. Die Versuche wurden an einem Schweineorgankulturmodell durchgeführt, welches eine realistische Alternative zu Tierversuchen darstellt. Zur Induktion von oxidativem Stress diente die Behandlung mit Wasserstoffperoxid (H2O2). In früheren Arbeiten konnte eine Konzentration von 300 μM als optimale Dosis für neurodegenerative Effekte ermittelt werden [113]. Für diese Arbeit wurden die Schweineretina-Organkulturen fünf Tage kultiviert. Am ersten Tag der Kultivierung erfolgte eine dreistündige Behandlung mit H2O2. Bei einem Teil der Retinae fand diese Kultivierung unter hypothermischen Bedingungen bei 30 °C statt. Die Beurteilung der Effekte von H2O2 und Hypothermie auf die neuroretinalen Zellen erfolgte mittels immunhistochemischer Färbungen. Zusätzlich wurde die Expression von Inflammations- und Apoptoseparametern in der qRT-PCR und im Western Blot untersucht. Im Ergebnis wurde nicht nur ein signifikanter neurodegenerativer Effekt von H2O2 auf neuroretinale Zellen konstatiert, sondern es konnte auch eine erfolgreiche Protektion durch hypothermische Therapie erzielt werden. So war unter hypothermischen Bedingungen die Anzahl der retinalen Ganglienzellen (+3 %) tendenziell, der Amakrin- (+23 %) und Bipolarzellen (+54 %) signifikant erhöht im Vergleich zur normothermen Degenerationsgruppe. Kongruent zu den bisherigen Arbeiten zeigten die Makrogliazellen weder mit noch ohne hypothermischer Therapie eine H2O2-bedingte Makrogliose. Bei den Mikrogliazellen führte die H2O2-Behandlung zu einem signifikanten Anstieg (+40 %) im Vergleich zur Kontrollgruppe, welcher durch die hypothermische Behandlung vollständig unterbunden wurde. Der Anstieg von Inflammations- und Apoptoseparametern, wie VEGF, HIF, HSP70, p21, Bax/Bcl-2, Caspase 8 konnte durch die Hypothermie nur teilweise verhindert werden. Zusammenfassend ist somit das beschriebene Schweineretina-Degenerationsmodell für die Untersuchung weiterer antioxidativer und neuroprotektiver Substanzen sehr geeignet. Es simuliert einen ausreichenden Degenerationsgrad mit einer starken Abnahme retinaler Zellen und einer Mikrogliareaktion, welche durch hypothermische Therapie erfolgreich unterbunden werden kann.