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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-533285
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.53328
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 21 December 2022 |
| Referee: | Prof. Dr. Bernhard Weber |
| Date of exam: | 26 October 2022 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Humangenetik |
| Keywords: | age-related macular degeneration, NRTN, Neurturin, AMD |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 53328 |
Abstract (German)
Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist eine komplexe Erkrankung, die zu einer Degeneration retinaler Strukturen führt. Besonders betroffen sind die Photorezeptorzellen und das retinale Pigmentepithel (RPE) der Makula (macula lutea), was zu einem Verlust des zentralen Visus und damit zu einer großen Einschränkung der Lebensqualität betroffener Pateinten führt. (zusammengefasst in Jager, ...
Abstract (German)
Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist eine komplexe Erkrankung, die zu einer Degeneration retinaler Strukturen führt. Besonders betroffen sind die Photorezeptorzellen und das retinale Pigmentepithel (RPE) der Makula (macula lutea), was zu einem Verlust des zentralen Visus und damit zu einer großen Einschränkung der Lebensqualität betroffener Pateinten führt. (zusammengefasst in Jager, Mieler and Miller, 2008). Die AMD ist die dabei häufigste Ursache für visuelle Einschränkungen und Er-blindung der älteren europäisch-stämmigen Bevölkerung (zusammengefasst in Rudnicka et al., 2015). Die vielschichtige molekulare Pathogenese der AMD ist noch nicht vollständig aufgeklärt. Sie weist auf verschiedene fehlregulierte Prozesse hin, wie zum Beispiel das Immunsystem (Komplementsystem und Mikroglia-Aktivierung), Entzündungsreaktionen, Autophagie oder gestörte Signalwege (zusammengefasst in Ding, Patel and Chan, 2009; und Akins et al., 2010). Auch die Genetik hat einen großen Einfluss auf die Pathogenese dieser multifaktoriellen Erkrankung (Seddon et al., 2005).
Durch GWAS-Analysen (Fritsche et al., 2016) konnte die Variante rs79744308, welche in der kodierenden Sequenz des NRTN-Gens liegt und einen Aminosäureaustausch an Position 59 des NRTN-Proteins bewirkt, in einem protektiven Zusammenhang mit der AMD assoziiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Konsequenzen dieser Varianten auf das NRTN-Protein und seiner Beteiligung an AMD assoziierten Prozes-sen untersucht. Nach heterologer Überexpression in Hek293 Zellen wurde kein Effekt von rs79744308 auf Expression und Sekretion von NRTN festgestellt. Dafür wurde ein deutlicher Anstieg bei der Anlagerung der protektiven NRTN-Varianten (NRTN:A) im Vergleich zur normalen (NRTN:G) Varianten in der extrazellulären Matrix (ECM) fest-gestellt. Erste immunozytochemische Versuche, die charakteristische Proteine der ECM analysierten, ließen außerdem auf einen möglichen Effekt von heterolog expri-miertem NRTN bei der Ausbildung und Zusammensetzung der ECM-Struktur in ARPE-19 Zellen schließen, erfordern jedoch weiterer Modifikationen und Replikationen, um eineklare Quantifizierung und Bestätigung dieser Beobachtungen zu erreichen. In Experimenten zum Einfluss von NRTN auf die Induktion von Autophagie und intrazellu-lären Signalwegen in ARPE-19 Zellen, getestet in Western Blot Analysen durch die Verfolgung spezifischer Markerproteine für diese zellulären Prozesse, konnte kein Effekt von NRTN verzeichnet werden. Auch auf die durch Lipopolysaccharid-Zufuhr stimulierte Aktivierung von Mikroglia, welche durch die Messung der NO-Produktion verfolgt wurde, hatte NRTN keinen Einfluss. Jedoch lassen erste Versuche auf einen Einfluss von NRTN in der durch oxidativen Stress modifizierten Genepression von kultivierten Retinoblastomzellen als Modellsystem für neuronale retinale Zellen schließen. Replikationsstudien sind auch hier erforderlich, um eine (statistische) Signifikanz zu belegen. Schließlich zeigten Experimente an Retinoblastomzellen, dass die heterologe NRTN-Expression die neuronale Differenzierung fördert.
Weitere funktionelle Analysen sind erforderlich, um einen Einfluss von rs79744308 auf die AMD Pathogenese zu belegen. Sie könnten letzten Endes einen Beitrag von NRTN zur Therapie der AMD eröffnen, wie das bereits bei Morbus Parkinson der Fall ist (zusammengefasst in Axelsen and Woldbye, 2018).
Translation of the abstract (English)
Age-related macular degeneration (AMD) is a complex disease leading to degeneration of vital retinal structures. In particular, it affects photoreceptor cells and the retinal pigment epithelium (RPE) in the macula. As a consequence, a loss of central vision occurs, strongly decreasing quality of life in AMD patients (reviewed in Jager, Mieler and Miller, 2008). AMD is the leading factor for ...
Translation of the abstract (English)
Age-related macular degeneration (AMD) is a complex disease leading to degeneration of vital retinal structures. In particular, it affects photoreceptor cells and the retinal pigment epithelium (RPE) in the macula. As a consequence, a loss of central vision occurs, strongly decreasing quality of life in AMD patients (reviewed in Jager, Mieler and Miller, 2008). AMD is the leading factor for visual impairment and loss of vision in the elderly population of European decent (reviewed in Rudnicka et al., 2015). So far, its complex molecular pathogenesis is not fully understood. It reveals several dysregulated cellular processes like the immune system (complement system and microglial activation), inflammation, autophagy, or signaling pathways (reviewed in Ding, Patel and Chan, 2009; and Akins et al., 2010). Furthermore, genetics also has a great impact on disease development (Seddon et al., 2005).
GWAS conducted by Fritsche and colleagues (Fritsche et al., 2016) identified rs79744308, which is located in the coding sequence of the NRTN gene and leads to an amino acid exchange at amino acid position 59 in the translated protein, as being protectively associated with AMD. In this thesis, consequences of this genetic variation of the NRTN-protein and its involvement in AMD-associated processes were investigated. Heterologous overexpression in Hek293 cells showed no effect of rs79744308 on NRTN expression or secretion. However a significant increase in the deposition of the protective NRTN variant (NRTN:A) in the extracellular matrix (ECM) compared to the normal variant (NRTN:G) was observed. First immunocytochemical stainings addressing characteristic ECM components indicated a possible effect of heterologously expressed NRTN on ECM formation and composition by ARPE-19 cells. However, methodological modifications and additional replicates are mandatory for a better quantification and thus validation of these observations. No effect of NRTN was detected on the induction of autophagy and the activation of intracellular signaling pathways in ARPE-19 cells, applying Western Blot analyses for specific marker proteins ofthese cellular processes. Also, no influence of NRTN on lipopolysaccharide induced activation of microglial cells, followed by measuring nitric oxide production, was observed. However, first experiments indicated an effect of NRTN on oxidative stress induced changes in gene expression in cultivated retinoblastoma cells, a model systemfor retinal cells. Additional replications are also required to support a (statistical) significance of these results. Finally, experiments on retinoblastoma cells demonstrated the capacity of NRTN to facilitate neuronal differentiation.
Further functional analyzes are needed to delineate an influence of rs79744308 on AMD pathogenesis. Ultimately, these results could contribute to the development of novel therapeutic approaches involving NRTN, as already tested for Parkinson’s disease (reviewed in Axelsen and Woldbye, 2018).
Metadata last modified: 21 Dec 2022 07:47
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