Die konditionellen TGF-β-Rezeptor-Typ 2- Defizienten Tiere (Tgfbr2Δeye) zeigen viele morphologische Gemeinsamkeiten mit der menschlichen diabetischen Retinopathie. Unter anderem treten Mikroaneurysmen, Kapillarlekagen, Glaskörperblutungen, harte Exsudate, Cotton-Wool-Herde, Neovaskularisationen des Glaskörpers sowie Netzhautablösungen auf. Typische proangiogene Faktoren sind erhöht.
Andererseits ...
Abstract (German)
Die konditionellen TGF-β-Rezeptor-Typ 2- Defizienten Tiere (Tgfbr2Δeye) zeigen viele morphologische Gemeinsamkeiten mit der menschlichen diabetischen Retinopathie. Unter anderem treten Mikroaneurysmen, Kapillarlekagen, Glaskörperblutungen, harte Exsudate, Cotton-Wool-Herde, Neovaskularisationen des Glaskörpers sowie Netzhautablösungen auf. Typische proangiogene Faktoren sind erhöht. Andererseits zeigten sich Veränderungen im Subretinalraum die mit der altersbedingten Makuladegeneration übereinstimmen. Unter anderem zeigten sich basal lamina deposits, Veränderungen der Bruchmembran, Verlust des retinalen Pigmentepithels, Fotorezeptordegeneration und choroidale Neovaskularisationen, die gefenstertes Endothel tragen. Das Tgfbr2Δeye-Mausmodell zeigt typische Veränderungen der diabetischen Retinopathie und der altersbedingten Makuladegeneration. Daraus lässt sich schließen, dass der TGF-β-Signalweg eine essentielle Rolle in der Aufrechterhaltung der retinalen und choroidalen Blutgefäße spielt. Eine Veränderung des Signalweges führt zu pathologischen Neovaskularisationen und bildet Symptome der diabetischen Retinopathie und altersbedingten Makuladegeneration aus. Zudem konnte ein Mausmodell erstellt werden in dem eine postnatale konditionelle Defizienz des TβR2 über tamoxifenhaltige Augentropfen und einer tamoxifenabhängigen CAGGCre-ER ™ -Rekombinase möglich ist. Die diabetische Retinopathie (DRP) und die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) sind die Hauptursachen für Erblindungen in Industrienationen. Bei der diabetischen Retinopathie proliferieren retinale Kapillaren, während bei der feuchten Form der AMD choroidale Kapillaren in die Netzhaut hineinwachsen. Der jeweils zu Grunde liegende molekulare Pathomechanismus ist noch immer unklar. Allerdings deuten in vitro erhobene Daten darauf hin, dass das Signalmolekül Transforming Growth Factor- β (TGF-β) eine Rolle dabei spielen könnte. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein in vivo Mausmodel zu entwickeln und dieses zu charakterisieren. Damit sollte überprüft werden ob das Fehlen eines TGF-β Signals ursächlich für das Enstehen retinale bzw. choroidale Neovaskularisationen ist. Da eine embryonale Defizienz des TGF-β-Signalweges lethal ist, wurden induzierbare, konditionelle Knockout-Mäuse (Tgfbr2Δeye) generiert, bei denen der essentielle Typ 2 Rezeptor des TGF-β-Signalwegs im Auge neugeborener Tiere mittels Tamoxifen-haltiger Augentropfen deletiert wurde. Über ein Rosa-Lac-Z-Reportermaus-System wurde die Aktivität der Cre-Rekombinase validiert. Der Phänotyp der Tgfbr2Δeye Augen wurde funduskopisch, fluoreszenzangiographisch, histologisch, Transmissionselektronen-mikroskopisch, sowie molekularbiologisch untersucht. Die erhobenen Daten zeigten, dass durch die Applikation von Tamoxifen-haltigen Augentropfen zu einer signifikanten Reduktion des TGF-β-Typ 2 Rezeptors und einer Inhibition des TGF-β Signals erreicht wird. Die Rückbildung der fetal angelegten hyaloidalen Gefäße unterblieb. Im Weiteren führte eine Deletion des TGF-β Signalwegs zur Ausbildung von Mikroaneurysmen, zur Proliferation von Netzhautgefäßen in den Glaskörper, ein Befund, der zu Einblutungen, Traktionen und schließlich zur Netzhautablösung führte. Im Alter von sechs Wochen zeigten sich proliferierende choroidale Gefäße in den subretinalen Raum. Diese Befunde waren assoziiert mit Ablagerungen von basal-lamina-ähnlichem Material zwischen den Zellen des retinalen Pigmentepithels, mit einem Zellverlust des Epithels, einer Degeneration von Photorezeptoren und eines Funktionsverlustes. Unsere Befunde zeigen, dass der TGF-β-Signalweg essentiell für die Entwicklung und Aufrechterhaltung regelrechter retinaler und choroidaler Kapillaren ist. Das generierte Tgfbr2Δeye Mausmodell weist große Ähnlichkeit mit den pathologischen Veränderungen der diabetischen Retinopathie bzw. der feuchten Form der AMD auf und legt einen gemeinsamen molekularen Pathomechanismus nahe.
Translation of the abstract (English)
The molecular pathogenesis of neovascularization, an angiogenic process that critically contributes to vision loss in age-related macular degeneration (AMD) and diabetic retinopathy (DR) is unclear. To identify the role of TGF-β signaling for the formation of neovascularization, we generated mice with a conditional deletion of the TGF-β type II (TβRII) receptor which is essential for TGF-β ...
Translation of the abstract (English)
The molecular pathogenesis of neovascularization, an angiogenic process that critically contributes to vision loss in age-related macular degeneration (AMD) and diabetic retinopathy (DR) is unclear. To identify the role of TGF-β signaling for the formation of neovascularization, we generated mice with a conditional deletion of the TGF-β type II (TβRII) receptor which is essential for TGF-β signaling. We generated a mutant mouse model with induced conditional deletion of TGF-β signaling in the entire eye. To activate Cre recombinase, mice were treated with tamoxifen eye drops as newborns from postnatal day 4 to 8. The successful deletion of TβRII was confirmed by real time RT-PCR, western blotting and immunohistochemistry. Retinal/choroidal structure and function were studied by light and transmission electron microscopy (TEM), immunohistochemistry, FITC-dextran perfusions, fluorescence angiography, real time RT-PCR and western blotting. Deletion of TGF-β signaling in the entire eye of newborn mice resulted in a significant upregulation of retinal Vegf-a, Fgf-2, Angpt2 and Igf expression levels, and markers for reactive microglia such as Cd68, iNos and Tnf-α. At the age of 6 weeks, choroidal and vitreal neovascularization were detected on meridional sections of dextran perfused eyes. TEM analyses showed the thickening of the Bruch’s membrane (BM) and fine fibrillar extracellular material between the basal lamina of the choriocapillaris and the elastic layer of BM. At the age of 6 months, ERG analyses showed functional deficits, and marked degenerative changes of the retinae were observed. We conclude that an impairment of TGF-β signaling in the eye is sufficient to trigger pathological vascular proliferation. Our findings highlight the importance of TGF-β signaling as key player in the development of neovascularization and indicate a fundamental role of TGF-β signaling in the pathogenesis of AMD and DR.
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