Auswirkung der CEACAM1- Expression auf Hypoxie- induzierte angioproliferative Netzhauterkrankungen am Beispiel der Frühgeborenenretinopathie im Mausmodell

Abstract

In einigen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass CEACAM1 durch hypoxische und entzündliche Vorgänge hochreguliert wird und durch Stimulierung von Angiogenese und Kollateralisierung diesen Zuständen entgegenwirkt. Ursächlich für viele angioproliferative Augenerkrankungen sind Hypoxie und Inflammation, weswegen anzunehmen ist, dass CEACAM1 bei diesen Krankheiten eine Rolle spielt. Ziel dieser Arbeit war es daher, den Einfluss von CEACAM1 auf angioproliferative Augenerkrankungen zu beschreiben. Als Modell für die angioproliferativen Netzhauterkrankungen wurde die Frühgeborenenretinopathie in der Maus gewählt. Bei diesem Krankheitsbild kommt es bei neugeborenen Mäusen durch Hyperoxie zunächst zu Gefäßuntergang. Aufgrund der nun fehlenden Gefäße leiden die Zellen der Netzhaut nach Transfer in Raumluft an relativem Sauerstoffmangel, was zu einer massiven Ausschüttung von proangiogenen Wachstumsfaktoren mit Bildung von Mikroaneurysmen führt. In der letzten Phase der Frühgeborenenretinopathie werden diese pathologischen Neovaskularisationen abgebaut und die avaskulären, retinalen Bereiche revaskularisiert. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Verlust von CEACAM1 zu einem größeren Gefäßuntergang während der Hyperoxie mit anschließenden, vermehrten Neovaskularisationen führt. Die erhöhte Empfindlichkeit des Endothels gegenüber Sauerstoff in Ceacam1-/-- Mäusen liegt vermutlich an einer gesteigerten Aktivität des Enzyms eNOS, das durch CEACAM1 negativ reguliert wird und reaktive Sauerstoffspezies produziert, die das Endothel schädigen. Zugleich ist der Abbau der Neovaskularisationen bei den Ceacam1-/-- Mäusen verzögert, genauso wie die Revaskularisierung. Möglicherweise werden diese Effekte von CEACAM1 über Mikroglia vermittelt. Mikroglia schützen nachweislich vor Gefäßuntergang in der Netzhaut und fördern Revaskularisierung. In den Ceacam1-/-- Mäusen wiesen mehr Mikroglia eine ruhende, sogenannte ramifizierte Morphologie auf. Zusätzlich war die Expression von Iba1, einem Aktivitätsmarker von Mikroglia, vermindert, sodass CEACAM1 möglicherweise in die Aktivierung von Mikroglia involviert ist. Um die Rolle von CEACAM1 in der Regulation von Mikroglia zu bestätigen, wurden CD11b- positive Zellen, die in der Netzhaut zu Mikroglia differenzieren, aus B6.WT und B6. Ceacam1-/-- Mäusen in die Augen von Mäusen mit Frühgeborenenretinopathie injiziert. Die Zellen, denen CEACAM1 fehlte, konnten im Gegensatz zu CEACAM1- positive Zellen nicht in die Netzhaut migrieren und zu Mikroglia differenzieren. Mit großer Wahrscheinlichkeit sind auch andere CEACAM1- exprimierende Zellen an der Pathogenese der Frühgeborenenretinopathie beteiligt, z.B. Endothelzellen, Perizyten und T- Lymphozyten. Die Tip- Zellen der Endothelzellen zeigten in B6.WT und B6. Ceacam1-/-- Mäusen allerdings keine Unterschiede in der Länge. Die Rolle der Perizyten und T- Lymphozyten wurde in dieser Arbeit nicht näher untersucht, sodass nur Hypothesen aufgestellt werden konnten, die noch bestätigt oder widerlegt werden müssen. Zusammenfassend bestätigen die Versuche dieser Arbeit, dass der Verlust von CEACAM1 zwar unter physiologischen Bedingungen keine Auswirkungen auf die Gefäßentwicklung hat, hingegen unter Hypoxie und Inflammation viele Prozesse, wie Angiogenese, beeinträchtigt sind. Außerdem lassen einige Ergebnisse vermuten, dass CEACAM1 viele seiner Effekte nicht nur über endotheliale Zellen sondern auch über andere Zellpopulationen, wie CD11b- positive Zellen, vermittelt.