Identifizierung BrdU positiver Zellen im Trabekelwerk des Affen Hinweis auf mögliche Trabekelwerksstammzellen? - University of Regensburg Publication Server

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	10 August 2015
Referee:	PD Dr. Dr. Barbara Braunger
Date of exam:	27 July 2015
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine > Institut für Anatomie > Lehrstuhl für Humananatomie und Embryologie > Prof. Dr. Ernst Tamm
Keywords:	Stammzellen, Trabekelwerk, Schwalbe`sche Linie
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 500 Natural sciences & mathematics 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	32017

Abstract (German)

Ein erhöhter Abflusswiderstand im Trabekelwerk (TW) stellt eine mögliche Ursache für einen erhöhten intraokularen Druck dar. Die Abflussbehinderung im Bereich des Trabekelwerks kann unter anderem durch einen altersbedingten Verlust von Trabekelwerkszellen entstehen. Als Zukunftsperspektive könnte die Regeneration dieses Zellverlustes durch eine Stimulation adulter Stammzellen einen zell-basierten ...

Abstract (German)

Ein erhöhter Abflusswiderstand im Trabekelwerk (TW) stellt eine mögliche Ursache für einen erhöhten intraokularen Druck dar. Die Abflussbehinderung im Bereich des Trabekelwerks kann unter anderem durch einen altersbedingten Verlust von Trabekelwerkszellen entstehen. Als Zukunftsperspektive könnte die Regeneration dieses Zellverlustes durch eine Stimulation adulter Stammzellen einen zell-basierten Therapieansatz zur Glaukombehandlung darstellen. So war das Ziel der vorliegenden Arbeit, potentielle adulte Stammzellen und ihre Nische im Kammerwinkel von Affenaugen zu identifizieren.
Hierfür wurden vier Makakkenaffen über vier Wochen mit 5-Brom-2-desoxyuridin (BrdU 30 mg/kg Körpergewicht) behandelt. Die Augen zweier Tiere wurden sofort nach der Behandlung zur Analyse aufgearbeitet (Gruppe 1), während die beiden anderen Tieren nach der BrdU Behandlung für weitere 4 Wochen in einem BrdU freien Intervall gehalten wurden (Gruppe 2). Da BrdU während der Synthesephase in die DNA eingebaut wird, wurden in der Gruppe1 alle proliferierende Zellen BrdU markiert, wohingegen in Gruppe 2 nur noch die Zellen BrdU enthielten, die sich in dem BrdU freien Intervall selten teilten – ein klassisches Charaktermerkmal adulter Stammzellen.
Die Anzahl BrdU-positiver Zellen wurde in beiden Gruppen unter Berücksichtigung der verschiedenen Subareale des Kammerwinkels (corneosklerale und uveosklerale Trabekelwerk, juxtakanalikuläres Gewebe, Schlemm-Kanalendothel, Skleralsporn, Operculum und die Schwalbe’sche Linie) quantitativ bestimmt und statistisch ausgewertet. Bei beiden Gruppen zeigte sich eine signifikant höhere Anzahl BrdU-positiver Zellen im Bereich der Schwalbe’schen Linie im Vergleich zu den anderen Bereichen. Auch blieb hier die Intensität und Anzahl BrdU positiver Zellen zwischen Gruppe 1 und Gruppe 2 unverändert. Dies deutet auf eine Zellpopulation mit geringer Teilungsaktivität hin. Immunhistochemische Doppelfärbungen der BrdU positiven Zellen mit dem Stammzellmarker Oct4 zeigten eine Kolokalisation von BrdU und Oct4 im Bereich der Schwalbe`schen Linie. Zusammengefasst deuten diese Beobachtungen auf eine Population adulter Stammzellen im Bereich der Schwalbe’schen Linie hin.
Die detaillierte Morphologie-Analyse des Kammerwinkels am Semidünnschnitt zeigte regelmäßig im Bereich der Schwalbe’schen Linie kuboidale Zellen, die häufig in Clustern in die Desçemet´sche Membran eingebettet waren. Ultrastrukturell stellten sich dort kleinere Zellen mit wenig Zytoplasma dar, die von Mitochondrien-reichen Zellen umgeben waren. Die strukturellen Analysen zeigten das charakteristische, morphologische Bild einer spezifischen Nische in der Region der Schwalbe`schen Linie. Zusammengefasst zeigen unsere Befunde eine spezifische Oct4 positive Zellpopulation im Bereich der Schwalbe’schen Linie, die in einer strukturell abgrenzbaren Nische angesiedelt ist. Diese Zellpopulation bildet daher höchst wahrscheinlich einen Verband an adulten Stammzellen, die die potentielle Fähigkeit besitzen den Verlust an TW-Zellen und / oder Endothelzellen der Cornea zu ersetzen.

Translation of the abstract (English)

Purpose. To identify stem cells in the chamber angle of the monkey eye by detection of 5-bromo-2′-deoxyuridine (BrdU) long-term retention. Methods. Four cynomolgus monkeys were treated with BrdU via subcutaneous pumps for 4 weeks. The eyes of two animals were processed immediately thereafter (group 1) while in the other animals, BrdU treatment was discontinued for 4 weeks to allow ...

Translation of the abstract (English)

Purpose.
To identify stem cells in the chamber angle of the monkey eye by detection of 5-bromo-2′-deoxyuridine (BrdU) long-term retention.
Methods.
Four cynomolgus monkeys were treated with BrdU via subcutaneous pumps for 4 weeks. The eyes of two animals were processed immediately thereafter (group 1) while in the other animals, BrdU treatment was discontinued for 4 weeks to allow identification of cells with long-term BrdU retention (group 2). The number of BrdU-positive nuclei was quantified, and the cells were characterized by immunohistochemistry and transmission electron microscopy (TEM).
Results.
The number of BrdU-positive cells was higher at Schwalbe's line covering the peripheral end of Descemet's membrane than in Schlemm's canal (SC) endothelium, trabecular meshwork (TM), and scleral spur (SS). Labeling with BrdU in SC, TM, and SS was less intense and the number of labeled cells was smaller in group 2 than in group 1. In contrast, in cells of Schwalbe's line the intensity of BrdU staining and the number of BrdU-positive cells was similar when group 1 and 2 monkeys were compared with each other, indicating long-term BrdU retention. Cells that were BrdU-positive in Schwalbe's line region stained for the stem cell marker OCT4. Details of a stem cell niche in Schwalbe's line region were identified by TEM.
Conclusions.
We provide evidence for a niche in the Schwalbe's line region harboring cells with long-term BrdU retention and OCT4 immunoreactivity. The cells likely constitute a population of adult stem cells with the capability to compensate for the loss of TM and/or corneal endothelial cells.

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