Kindliche Katarakt: Genexpressionsanalyse in humanen Linsenepithelzellen sowie HLE-B3 Zellen und der Einfluss von Transforming Growth Factor Beta 2

Einleitung Der Nachstar ist, insbesondere bei Kindern, eine häufige Komplikation der Kataraktoperation. Dabei kann eine durch den Transforming Growth Factor Beta (TGFβ) induzierte epithelial-mesenchymale Transition (EMT) zur Nachstarentstehung beitragen. Jedoch sind die zugrundeliegenden Prozesse des Nachstars im Kindesalter weitgehend unerforscht. Die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Untersuchungen sollen zu einem verbesserten Verständnis dieser Erkrankung beitragen und somit eine Grundlage für zukünftige therapeutische Ansätze schaffen. Methoden Klinische Merkmale von 40 Kindern mit Katarakt wurden mit dem Wachstumsverhalten von kindlichen Linsenepithelzellen (pLEC) in vitro korreliert. Vorderkapseln mit pLEC konnten während Kataraktoperationen an Kindern gewonnen und kultiviert werden. Die Genexpressionen von αB-Crystallin (CRYAB) und Connexin-43 (Cx43) als epitheliale Marker und αV-Integrin (ITGAV), α-smooth muscle actin (aSMA), Kollagen-Iα2 (COL1A2) sowie Fibronektin-1 (FN1) als mesenchymale Marker wurden vor und nach Stimulation der Zellen mit TGFβ-2 quantifiziert. Anschließend folgten Kontrollexperimente an der Linsenzelllinie (HLE-B3). Ergebnisse 54 Vorderkapseln von 40 Kindern im Alter von 1 bis zu 180 Monaten wurden entnommen. In 44 % der Kapseln von Patienten bis zu 12 Monaten und in 33 % von Kindern im Alter von 13 bis zu 60 Monaten konnte ein Zellauswuchs beobachtet werden, während lediglich 6 % der Kapseln von Kindern über 60 Lebensmonate ein Zellauswuchs zeigten. Die mRNA Expression von CRYAB (in HLE-B3 Zellen), ITGAV (in HLE-B3 Zellen), COL1A2 und FN1 (in pLEC und HLE-B3 Zellen) erhöhte sich durch die Stimulation mit TGFβ-2 signifikant. Schlussfolgerung Patientenmerkmale, insbesondere das Alter zum Zeitpunkt der Kataraktoperation, beeinflussen das Proliferationsverhalten von pLEC in vitro. Die Genexpressionsprofile von pLEC und HLE-B3 deuten darauf hin, dass ITGAV, COL1A2 und FN1 an der EMT beteiligt sind.Purpose Posterior capsule opacification (PCO) is a complication after cataract surgery, particularly in children. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) of lens epithelial cells, mediated by transforming growth factor beta (TGFβ), contributes to PCO. However, its pathogenesis in children is poorly understood. We correlated cell growth in culture with patient characteristics, studied gene expression of pediatric lens epithelial cells (pLEC), and examined the effects of TGFβ-2 on these cells in vitro. Methods Clinical characteristics of children with cataracts correlated with growth behavior of pLEC in vitro. mRNA expression of epithelial (αB-crystallin, connexin-43) and mesenchymal (αV-integrin, α-smooth muscle actin, collagen-Iα2, fibronectin-1) markers was quantified in pLEC and in cell line HLE-B3 in the presence and absence of TGFβ-2. Results Fifty-four anterior lens capsules from 40 children aged 1 to 180 months were obtained. Cell outgrowth occurred in 44% of the capsules from patients ≤ 12 months and in 33% of capsules from children aged 13 to 60 months, but in only 6% of capsules from children over 60 months. TGFβ-2 significantly upregulated expression of αB-crystallin (HLE-B3), αV-integrin (HLE-B3), collagen-Iα2, and fibronectin-1 (in pLEC and HLE-B3 cells). Conclusion Patient characteristics correlated with growth behavior of pLEC in vitro, paralleling a higher clinical incidence of PCO in younger children. Gene expression profiles of pLEC and HLE-B3 suggest that upregulation of αV-integrin, collagen-Iα2, and fibronectin-1 are involved in EMT