Erzeugung und Charakterisierung einer transgenen aus als Tiermodel für die humane Erbkrankheit <i>Erythrokeratodermia variabilis</i>

In der vorliegenden Arbeit wurde eine transgene Maus als Modell für die humane Erbkrankheit der Haut Erythrokeratodermia variabilis (EKV) erzeugt. EKV wird im Menschen unter anderem durch eine Punktmutation im Cx31-Gen verursacht, so dass an der Aminosäure-Position 137 F (Phenylalanin) durch L (Leucin) ersetzt wird. Die Charakteristika der EKV Maus mit dem Genotyp Cx31+/F137L wurden mittels Immunfloureszenz, Immuno-Blot, Southern Blot und Wundheilungsanalysen untersucht. Weiterhin wurde die Cx31F137L Mutation in Zellkultur genauer analysiert. In HeLa Zellen führt die Expression der Cx31F137L Form zum Absterben der Zellen. In embryonalen HM1 Stammzellen wurde bei heterozygoter Expression der Mutation Cx31F137L eine Reduktion der Neurobiotinkopplung um etwa ein Drittel beobachtet. Diese starke Reduktion der Kopplung deutet auf einen transdominant negativen Effekt auf Cx43 oder Cx45 hin. Eine erhöhte Halbkanalaktivität wurde in ES Zellen, welche die Cx31F137L Mutation ausprägen, nicht nachgewiesen. Cx31+/F137L Mäuse sind lebensfähig und fertil. Sie zeigen makroskopisch keinen auffälligen Phänotyp und werden normal alt. Die Expression der Cx31F137L in der Epidermis der Mäuse führt bei der Untersuchung von Schwanzschnittwunden zu einer um etwa einen Tag beschleunigten Wundheilung, ebenso wie von Kretz et al., 2004 für Mäuse beschrieben, bei denen Cx43 in der Haut ausgeschaltet wurde. Dies ist ein weiteres Indiz für den Effekt der Cx31F137L Mutation auf Cx43. In ca. 5% der untersuchten Schwanzhaut der Cx31+/F137L Tiere wurden deutliche Verdickungen der Epidermis und vor allem der Stachelzellschicht (Akanthose) beobachtet. Dieser seltene Effekt ähnelt dem in menschlichen Patienten viel häufiger beobachteten Phänotyp, so dass diese Mausmutante in dieser Hinsicht als Modell für die humane Erkrankung EKV dienen kann. Patienten mit homozygoter Cx31F137L Mutation wurden bisher nicht beschrieben. Cx31F137L/F137L starben als Embryonen an Tag 8 dpc. Die Expression des Cx31 in der Plazenta kann nicht der Grund dafür sein, da die Ernährung des Embryos zu diesem Zeitpunkt noch über Diffusion erfolgt. Die genaue Todesursache ist daher noch unklar. Cx31-/F137L Mäuse zeigen keine offensichtlichen phänotypischen Anomalien sondern werden mit erwarteter Häufigkeit geboren. Dieses Ergebnis bestätigt, dass die Cx31F137L Mutation phänotypische Änderungen bei Mäusen und Menschen durch (trans)dominante Wirkungen (auf andere Connexinisoformen) auslöst

Out of the Shadow: Blue Light Exposure Induces Apoptosis in M&uuml;ller Cells

Awareness toward the risks of blue light (BL) exposure is rising due to increased use of BL-enriched LEDs in displays. Short-wave BL (400&ndash;500 nm) has a high photochemical energy, leading to the enhanced production of reactive oxygen species (ROS). BL potentially plays a role in causing dry eye, cataracts, and age-related macular degeneration (AMD). The effect of BL on retinal pigment epithelium cells (RPEs) or photoreceptors has been extensively investigated. In contrast, only a few studies have investigated the effects of BL exposure on M&uuml;ller cells (MCs). This is mainly due to their lack of photosensitive elements and the common assumption that their reaction to stress is only secondary in disease development. However, MCs perform important supportive, secretory, and immune functions in the retina, making them essential for retinal survival. Increased oxidative stress is a key player in many retinal diseases such as AMD or glaucoma. We hypothesize that increased oxidative stress can also affect MCs. Thus, we simulated oxidative stress levels by exposing primary porcine MCs and human MIO-M1 cells to BL. To confirm the wavelength-specificity, the cells were further exposed to red (RL), purple (PL), and white light (WL). BL and WL exposure increased ROS levels, but only BL exposure led to apoptosis in primary MCs. Thus, BL accounted for the harmful part of WL exposure. When cells were simultaneously exposed to BL and RL (i.e., PL), cell damage due to BL could be partly prevented, as could the inhibition of p53, demonstrating the protective effect of RL and p53 dependency. In contrast, BL hardly induced apoptosis in MIO-M1 cells, which is likely due to the immortalization of the cells. Therefore, enhanced oxidative stress levels can significantly harm MC function, probably leading to decreased retinal survival and, thus, further enhancing the progression of retinal diseases. Preventing the cell death of these essential retinal cells represents a promising therapy option to enhance retinal survival

Topical Drug Delivery to the Posterior Segment of the Eye

Topical drug delivery to the posterior segment of the eye is a very complex challenge. However, topical delivery is highly desired, to achieve an easy-to-use treatment option for retinal diseases. In this review, we focus on the drug characteristics that are relevant to succeed in this challenge. An overview on the ocular barriers that need to be overcome and some relevant animal models to study ocular pharmacokinetics are given. Furthermore, a summary of substances that were able to reach the posterior segment after eye drop application is provided, as well as an outline of investigated delivery systems to improve ocular drug delivery. Some promising results of substances delivered to the retina suggest that topical treatment of retinal diseases might be possible in the future, which warrants further research