Evaluation of Neuroprotective Interventions in Different Pde6a Mutant Animal Models for Retinitis Pigmentosa

Abstract

Ziel. Retinitis Pigmentosa (RP) ist eine Gruppe heterogener Krankheiten, die zu Erblindung führt und in der Summe mit einer Häufigkeit von 1 in 4000 Individuen weltweit auftritt. RP ist gekennzeichnet durch eine hohe genetische Diversität, bei der Mutationen desselben Gens zu sehr verschiedenen Phänotypen führen können. Bisher lag der Fokus der Forschung auf Mutationen in Pde6b (Keeler 1924, Chang, Hawes et al. 2002), während Pde6a Mutationen weit weniger untersucht wurden, obwohl sie ebenfalls zu Zelltod der Photorezeptor-Stäbchen führen und RP verursachen. Methoden. Die Experimente der vorliegenden Arbeit wurden in zwei Schritten durchgeführt: im ersten die Charakterisierung der retinalen Degeneration in vivo und im zweiten die in vitro Behandlung von Gewebe von Pde6a Mutanten. Für die Charakterisierung der retinalen Degeneration in vivo haben wir vier unterschiedliche homozygote Pde6a Mauslinien verwendet, und zwar Pde6aV685M, Pde6aD670G, Pde6aR562W und Pde6aV685M*R562W. Wir haben in den Pde6a Mauslinien mit den folgenden Markern den Fortschritt der Degeneration der Photorezeptoren beschrieben: - TUNEL-Signal, - Caspase-3, - Calpain-Aktivität, - PARP-Aktivität und - PAR-Polymere. 2) Für eine Charakterisierung der Wirkung der Inhibition von PARP in vitro haben wir organotypische Kulturen von Retinas der verschiedenen Mauslinien verwendet. Diese Kulturen wurden mit dem pharmakologischen PARP Inhibitor PJ34 behandelt, um zu bestätitigen, dass PARP-Aktivität eine Ursache des neurodegenerativen Prozesses ist. Ergebnisse. Unsere Untersuchung zeigt auf, dass das Tempo der retinalen Degeneration in vivo in den vier Pde6a Mutationen unterschiedlich ist und dass der Verlauf der Degeneration der Photorezeptoren immer korreliert ist mit erhöhten Signalen bei der Messung von TUNEL, PARP-Aktivität, PARylierten Proteinen und Calpain-Aktivität. Die Aktivität von Caspase-3 zeigte keine Erhöhung bei der retinalen Degeneration der Pde6a Mutanten. Der Einsatz eines pharmakologischen Inhibitors von PARP in organotypische Kulturen von Retinas von Pde6a Mäusen bestätigte, dass PARP eine Rolle spielt in der retinalen Degeneration von Mäusen der vier Genotypen. Die neuroprotektive Wirkung des PARP Inhibitors wurde in den vier Genotypen zu verschiedenen Zeitpunkten und für verschiedene Expositionszeiten nachgewiesen. Ausblick. Wir konnten zeigen, dass die Enzyme Calpain und PARP im Verlauf der Degeneration der Photorezeptoren in verschiedenen Pde6a Mutanten eine zentrale Rolle spielen. Unsere Untersuchung unterstreicht, dass das PARP Enzym ein gemeinsames pharmakologisches Ziel sein kann für neuroprotektive Massnahmen in jenen Fällen der RP, denen Pde6a Mutationen zugrunde liegen. Darüber hinaus kann die vorliegende Studie dazu dienen, den Zeitverlauf der retinalen Degeneration bei RP Patienten vorherzusagen, deren RP unterschiedliche Pde6a Mutationen zugrunde liegen, und die Studie kann helfen, den optimalen Zeitpunkt für klinische Intervention festzulegen.