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Epitheliale und neuronale Interaktionen der Cornea: Rolle in der Nervenregeneration und Wundheilung (Dr. B. Kowtharapu, Prof. O. Stachs), 2015-2017

Die Cornea ist eine transparente, klare, konvex avaskuläre Struktur des Auges und ist eines der am dichtesten innervierten Gewebe des menschlichen Körpers. Sie ist nach außen durch ein mehrschichtiges Epithel begrenzt, in dem sehr viele Nervenenden lokalisiert sind. Diese sensorischen Fasern des N. ophthalmicus, welcher dem Ggl. trigeminale (TG) entspringt, ziehen limbusnah in das Stroma der Cornea, laufen dann parallel zur Bowman-Membran und durchdringen das Epithel bis an dessen Oberfläche. Sie sind für die Innervation verantwortlich. Eine neuronale Schädigung des TG, bzw. des N. ophthalmicus verursacht Veränderungen im cornealen Epithel und wirkt sich negativ auf den epithelialen Wundheilungsprozess der Cornea aus. Eine Beeinträchtigung der cornealen Innervation und Sensibilität ist die wichtigste Ursache der neurotrophen Keratopathie, welche ebenfalls durch eine schlechte epitheliale Wundheilung gekennzeichnet ist. Die Wiederherstellung der Kommunikation zwischen cornealem Epithel und den sensiblen Neuronen des N. ophthalmicus ist für das reibungslose Funktionieren des Epithels im gesunden Auge und ins besondere während der Behandlung der neurotrophen Keratopathie unverzichtbar. Bisher haben wir die Wirkung von cornealen Epithelzellen auf TG-Neurone sowie die Wirkung der TG-Neurone auf epitheliale Zellen der Cornea während der Wundheilung in einem murinen Modellsystem untersucht. Es konnte eine Erhöhung der Substanz P (SP)-mRNA in TG sensorischen Neuronen und eine Abnahme von bone morphogenetic protein 7 (BMP7)-mRNA in den cornealen Epithelzellen in Gegenwart des jeweils anderen Zelltyps gezeigt werden. Diese Ergebnisse bestätigen die Existenz einer Kommunikation zwischen den cornealen Epithelzellen und sensorischen Neuronen des TG. Daher ist es das Ziel der geplanten Studie, die Rolle der epithelialen und neuronalen Interaktionen auf molekularer Ebene in humanen Zellen zu analysieren, um ihren Einfluss auf die Steuerung der epithelial-mesenchymalen Transition (EMT) und auf die Nervenregeneration während der cornealen Wundheilung zu verstehen. Dabei soll ebenfalls ein besonderer Fokus auf die Wirkung von SP und BMP7 gelegt werden. Die Verwendung primärer humaner Zellkulturen des cornealen Epithels und des TG sind zur Beantwortung der Fragestellung unabdingbar; nur so kann die interzelluläre Kommunikation aufgeklärt und weitere Moleküle identifiziert werden, welche sich zukünftig als therapeutische Ziele zur Verbesserung der cornealen Wundheilung und Nervenregeneration nutzen lassen.