Charakterisierung von okulären Peptiden

Die Projektziele lassen sich in drei Teilprojekten formulieren: Teilprojekt I: Untersuchung der Verteilung von Sekretoneurin mittels Immnunhistochemie und biochemische Charakterisierung des Peptids mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie in peripheren okulären Geweben der Ratte und des Menschen und im humanen Kammerwasser. Sekretoneurin, ein 33-Aminosäuren Peptid, ist ein Spaltprodukt von Chromogranin C (Sekretogranin II), welches zur Chromogranin-Familie gezählt wird. Die in vivo Entstehung dieses Peptids durch proteolytische Spaltung von Sekretogranin II wurde erstmals vom Institut für Pharmakologie an der Universität Innsbruck erforscht und Sekretoneurin wurde immunhistochemisch in der Retina des Menschen nachgewiesen. Bereits durchgeführte Bestimmungen der Konzentration von Sekretoneurin im Kammerwasser von Kataraktaugen ergaben hohe Konzentrationen, woraus das Vorhandensein von immunoreaktiven Nervenfasern im anterioren Segment des Auges geschlossen werden kann. Das Ziel ist daher die Untersuchung der Verteilung von Sekretoneurin-Immunoreaktivität im anterioren Segment des Auges mittels Immunhistochemie und nachfolgend die Charakterisierung der Immunoreaktivität mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie. Teilprojekt 11: Untersuchung quantitativer und qualitativer Substanz P- und Calcitonin gene-related Peptid-erger Veränderungen im Ganglion trigeminale im Streptozotocin induzierten Diabetes mellitus der Ratte. Der Diabetes mellitus ist mit Veränderungen des Neuropeptid-Gehalts in zahlreichen Organen assoziiert, und die Veränderungen folgen keinem vorhersehbaren Muster: Es wurde berichtet, daß die Spiegel von gewissen Peptiden ansteigen, fallen oder unverändert bleiben, abhängig jeweils von der innervierten Zielstruktur und dem Zeitintervall der Untersuchung. Zumal die okulären sensorischen Nerven vom Ganglion trigeminale abstammen, soll als Zielsetzung dieses Projekts die Charakterisierung peptiderger Veränderungen im Ganglion trigeminale sowohl quantitativ (Messung der Hauptneuropeptide auf dem Protein-Niveau) wie qualitativ im Streptozotocin induzierten Diabetes mellitus der Ratte im zeitabhängigen Verlauf darstellen, und zwar 1 Woche, 3, 5, 8 und 12 Wochen nach Streptozotocin Applikation. Es gibt nämlich direkte (veränderte Expression von Peptiden) und indirekte Anzeichen von zeitabhängigen Veränderungen der Peptidspiegel (Veränderungen von nerve growth factor, der die Expressionen von Neuropeptiden in sensorischen Ganglien reguliert). In ersten Voruntersuchungen wurden reduzierte Peptidspiegel gefunden, welche zum Beispiel die Keratitis neuroparalytica zu erklären helfen würden. Dieses Teilprojekt soll daher dieses Ergebnis näher untersuchen Teilprojekt III: Untersuchung retinaler Veränderungen von Substanz P und vasoaktivem intestinalem Polypeptid im zeitabhängigen Verlauf im Streptozotocin induzierten Diabetes mellitus der Ratte mittels unterschiedlicher Methodiken. Das einzige Peptid, das bisher in der diabetischen, Retina untersucht wurde, ist Somatostatin, wobei eine zeitabhängige Erhöhung festgestellt wurde. Die Ziele des Projekts sind zu bestimmen, welche quantitativen und qualitativen Veränderungen von Substanz P und vasoaktivem intestinalem Polypeptid unter pathologischen diabetischen Stoffwechselbedingungen auftreten. Eine der schwerwiegendsten Komplikationen des Diabetes mellitus ist die proliferative diabetische Retinopathie. Zahlreiche Wachstumsfaktoren werden in der Pathogenese verantwortlich gemacht, im Speziellen VEGF, IGF und bFGF. Interessanterweise treten keine Neovaskularisationen in diesem Diabetes Modell auf, obwohl diese Faktoren in der Retina bzw. im Glaskörper erhöht sind und man vermutet, daß zusätzliche Faktoren eine Rolle spielen. Einer dieser Faktoren könnte Substanz P sein, welcher den selben vasoproliferativen und Endothelzell migratorischen Effekt in ähnlichen Dosierungen wie der bFGF aufweist. In bereits durchgeführten Voruntersuchungen wurden reduzierte Spiegel gemessen, was auf ein Fehlen des Proliferationsstimulus hindeutet, womit das Fehlen von Proliferationen in diesem Tiermodell erklärt werden könnte. Dieses Teilprojekt sollte ein Grundlagenforschungsprojekt darstellen mit der Charakterisierung von gewissen Neuropeptiden in diesem Diabetes Modell mittels verschiedener Methodiken.

Der Projektantrag P14022-Med bestand aus drei separaten Teilprojekten, nämlich der Untersuchung des Effekts des Streptozotocin-induzierten Diabetes mellitus auf die Spiegel der Neuropeptide SP und CGRP im Ganglion trigeminale der Ratte, des Effekts des Streptozotocin-induzierten Diabetes mellitus auf die Spiegel der Neuropeptide SP und VIP in der Retina der Ratte, und zuletzt wurde das Vorkommen und die Verteilung eines vor etwa 10 Jahren entdeckten Neuropeptids im vorderen Augenabschnitt untersucht, nämlich von Sekretoneurin. Die Ergebnisse erbrachten neue Erkenntnisse über das Ausmaß von pathologischen Veränderungen beim Diabetes mellitus, zumal verminderte Konzentrationen der Peptide im Ganglion trigeminale und in der Retina festgestellt wurden. Das hat weitreichende Konsequenzen, unter anderem deshalb, weil die Pathogenese von trophischen Läsionen an der Hornhaut durch eine verminderte Versorgung durch trophisch wirkende Neuropeptide vom Ganglion trigeminale erklärt werden kann. Solche trophischen Hornhaut-Läsionen werden immer wieder bei Diabetikern beobachtet. Die reduzierten Spiegel in der diabetischen Retina ergeben einen Hinweis auf erste pathologische Veränderungen in der Pathogenese der diabetischen Retinopathie. Im Speziellen ist die Reduktion der oszillatorischen Potentiale, welche das erste Zeichen der diabetischen Retinopathie darstellt, aller Voraussicht nach das Ergebnis einer Imbalance in den retinalen Konzentrationen von Neurotransmittern. Die reduzierten Peptidspiegel helfen auch frühe Defizite bei dieser Erkrankung zu erklären, zum Beispiel Mängel im Kontrastsehen, zumal sowohl SP als auch VIP Amakrinzell-Transmitter sind, welche die Erregbarkeit von retinalen Neuronen modulieren. Und zuletzt wurde Sekretoneurin als ein neuer Bestandteil von sensorischen Neuronen charakterisiert, die den vorderen Augenabschnitt innervieren, und die Evaluierung des Vorkommens und der Verteilung des Peptids sollte die Grundlage für weitere funktionelle Untersuchungen darstellen.