Der Einfluss von verlängerter Kulturdauer und oxidativem Stress auf das iPSC-RPE-Modell für die komplexe altersabhängige Makuladegeneration

URN zum Zitieren dieses Dokuments:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-782574
DOI zum Zitieren dieses Dokuments:: 10.5283/epub.78257

Kleinhölting, Nico

Lizenz: Creative Commons Namensnennung 4.0 International
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Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 08 Dez 2025 08:38

Details

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	8 Dezember 2025
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Bernhard Weber
Tag der Prüfung:	28 November 2025
Institutionen:	Medizin > Lehrstuhl für Humangenetik
Stichwörter / Keywords:	Altersabhängige Makuladegeneration, AMD, oxidativer Stress, Nicotinamid, Nikotinamid, VEGF, iPSC-RPE, retinales Pigmentepithel, RPE
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	78257

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Zusammenfassung (Deutsch)

Zusammenfassung (Deutsch)

Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung der Netzhaut und ist die häufigste Ursache für einen zentralen Sehverlust in Industrieländern. Der Krankheit liegen genetische Prädispositionen und Umweltfaktoren, wie z.B. das zunehmende Alter oder Zigarettenkonsum, zu Grunde. Diese Kombination an Risikofaktoren resultiert in einem individuellen Erkrankungsrisiko einzelner Personen. Charakteristisch für die Pathogenese der AMD ist eine Degeneration des retinalen Pigmentepithels (RPE). Als Ursache für diese Degeneration spielt oxidativer Stress als wichtigster exogener Faktor eine zentrale Rolle (Kaarniranta et al. 2013).
In dieser Arbeit wurden Analysen von molekularen Prozessen, denen eine Beteiligung in der AMD-Entstehung zugeschrieben wird, durchgeführt. In RPE-Zellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) wurde nach oxidativem Stress (Zugabe von Natriumiodat; SI) und unter modifizierten Zellkulturbedingungen (Entfernung von Nikotinamid) veränderte Expressionen von Genen, die im Zusammenhang mit AMD-assoziierten dysregulierten Prozessen (Mitochondrien, Autophagie, Komplement- und Entzündungskaskade) stehen, ermittelt.
Mittels kommerzieller Zytokin-Arrays identifizierten wir vier Proteine mit potentiell dysregulierter direktionaler Sekretion der RPE-Zellen, die in der AMD-Pathogenese eine Rolle spielen könnten. Zudem zeigten wir, dass eine dreiwöchige SI-Exposition im Vergleich zu einer einwöchigen Stressinduktion in einer erhöhten NAD(P)H-Dehydrogenase-(Quinon)-1 (NQO1)-Expression als antioxidative Zellantwort resultiert. Im Gegensatz hierzu zeigten Zellen, die zu Beginn einer einwöchigen Stressinduktion zehn Wochen alt waren, eine geringere NQO1-Expression als Zellen, die acht Wochen alt waren. Die Anwendung von mildem physiologischen Stress durch Fütterung mit Außensegmenten von Schweine-Photorezeptoren (POS) führte zu keiner messbaren Antwort über den nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2)-Signalweg.
Dadurch, dass das genetische AMD-Risikoprofil der iPSC-RPE-Zellen im Vorfeld bekannt war, sich die Antworten der Zelllinien in all unseren Versuchen individuell nicht unterschieden, schlussfolgerten wir, dass die genetische Prädisposition für die AMD keinen Einfluss auf die Expression und Sekretion von Konstituenten der von uns betrachteten Signalwege nahm.
Unsere Ergebnisse erweitern die Einsicht in die AMD-Pathogenese und legen einen möglichen präventiven Charakter einer NA-Supplementierung auf die AMD-Entstehung dar.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

Age-related macular degeneration (AMD) is a chronic inflammatory disease of the retina and is the most common cause of central vision loss in industrialized countries. The disease is caused by genetic predisposition and environmental factors such as increasing age and cigarette smoking. This combination of risk factors results in an individual risk of disease for each person. A characteristic feature of the pathogenesis of AMD is degeneration of the retinal pigment epithelium (RPE). Oxidative stress plays a central role as the most important exogenous factor causing this degeneration (Kaarniranta et al. 2013).
In this study, analyses of molecular processes believed to be involved in the development of AMD were performed. In RPE cells derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs), oxidative stress (addition of sodium iodate; SI) and under modified cell culture conditions (removal of nicotinamide), altered expressions of genes associated with AMD-related dysregulated processes (mitochondria, autophagy, complement and inflammatory cascade) were determined.
Using commercial cytokine arrays, we identified four proteins with potentially dysregulated directional secretion of RPE cells that could play a role in AMD pathogenesis. In addition, we showed that three weeks of SI exposure, compared to one week of stress induction, results in increased NAD(P)H dehydrogenase (quinone) 1 (NQO1) expression as an antioxidant cellular response. In contrast, cells that were ten weeks old at the start of one week of stress induction showed lower NQO1 expression than cells that were eight weeks old. The application of mild physiological stress by feeding with outer segments of porcine photoreceptors (POS) did not result in a measurable response via the nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) signaling pathway.
Since the genetic AMD risk profile of the iPSC-RPE cells was known in advance and the responses of the cell lines did not differ individually in any of our experiments, we concluded that genetic predisposition to AMD did not influence the expression and secretion of constituents of the signaling pathways we examined.
Our results expand our understanding of AMD pathogenesis and suggest that NA supplementation may have a preventive effect on the development of AMD.

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