Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass CTGF nicht nur die Expression verschiedener Komponenten der EZM zu induzieren vermag, sondern zudem einige dem Faktor TGF-β2 zugeschriebene Effekte vermittelt. Daneben zeigten sich für CTGF weitergehende eigenständige Eigenschaften. Die Vermittlung des TGF-β2-induzierten Anstiegs an FN, untersucht durch spezifische Inhibition der CTGF-Expression mittels siRNA, bestätigte dabei die Rolle von CTGF als Downstream-Mediator von TGF-β2. Diese konnte auch bereits in anderen Zellsystemen wie humanen Astrozyten aufgezeigt werden der Lamina cribrosa (Fuchshofer et al. 2005). CTGF und TGF-β2 führen beide zu einer Induktion der Expression von Kollagen Typ III, IV und VI in TWZ. Die Expression von Kollagen Typ I, welches zusammen mit Kollagen Typ III hauptsächlich in den gestreiften Kollagenfasern der Bindegewebslamellen des korneoskleralen TWs lokalisiert ist (Marshall et al. 1991), wird im Gegensatz dazu lediglich von CTGF induziert und steht nicht unter der Kontrolle von TGF-β2 (Fuchshofer et al. 2007). Die gemeinsam regulierten EZM-Komponenten bilden zusammen mit Zelloberflächenmolekülen Zell-Matrix-Kontakte aus. CTGF vermittelt daher offenbar lediglich die Effekte von TGF-β2, die direkt diese Komponenten beeinflussen.
TWZ des uvealen Teils des TWs sitzen einer Basallamina auf, deren Hauptbestandteil Kollagen Typ IV darstellt (Marshall et al. 1990; Hann et al. 2001).
Im juxtakanalikulären TW finden sich Kollagene des Typs IV im amorphen, fibrogranulären Material, das die Zellen umgibt (Hann et al. 2001). Fibrillen, bestehend aus FN sowie aus Kollagen Typ VI, fanden sich in den Hüllen der elastischen Fasern im juxtakanalikulären TW, die sowohl mit TWZ als auch mit Endothelzellen des SK über Zell-Matrix-Verbindungen verknüpft sind (Hann et al.
2001; Lütjen-Drecoll und Rohen 2001). Vor allem die durch FN gebildeten Zell-Matrix-Verbindungen scheinen für Funktion und Struktur des juxtakanalikulären TW
sowie des SK von grundlegender Bedeutung zu sein. So kommt es nach Perfusions-versuchen mit der Integrin-bindenden Domäne des FN (Heparin-II- bzw. HepII-Domäne) von isolierten humanen Augenvorderkammern zu einem Ablösen des Schlemmkanalendothels vom juxtakanalikulären TW und damit zu einem Anstieg der Kammerwasserabflussrate (Santas et al. 2003). Daneben führte die Behandlung mit HepII in Zellkulturversuchen mit humanen TWZ zu einer Abnahme der Kontraktilität.
Dieser Vorgang wird durch Integrin α4β1 vermittelt (Schwinn et al. 2010).
CTGF wird unter anderem durch Hochdruckperfusionen sowie mechanischen Stress im TW induziert (Chudgar et al. 2006). Daher könnte eine grundlegende Funktion von CTGF im TW darin bestehen, Zell-Matrix-Verbindungen in Reaktion auf mechanischen Stress zu verändern und sich den neuen Bedingungen anzupassen.
Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse dieser Arbeit gestützt. CTGF war in der Lage die Expression der Integrin-Untereinheit β1 zu induzieren, welche einen wichtigen Bestandteil von FN- sowie Kollagen Typ IV-bindenden Integrinen darstellt (Humphries et al. 2006). Zudem zeigte sich, dass eine Veränderung der Expression von Integrinen sowie von Kollagen Typ III und VI eine nur geringe Menge an CTGF benötigte. Dies lässt darauf schließen, dass CTGF auch in vivo unter normalen Bedingungen für die Regulation dieser Moleküle mitverantwortlich ist. Während diese Regulationsmechanismen eine der basalen Funktionen im gesunden TW darstellen könnten, vermag eine pathologisch erhöhte und über längere Zeit anhaltende CTGF-Expression ursächlich für die beobachtete Zunahme der EZM bei vielen Patienten mit POWG verantwortlich zu sein.
Die Untersuchungen zur Expression von EZM-Molekülen konnten bereits aufzeigen, dass CTGF nicht nur als Downstream-Mediator von TGF-β zu sehen ist, sondern weiterhin auch eigenständige Regulationen zu vermitteln mag. Auch umgekehrt wurden einige von TGF-β vermittelte Funktionen nicht durch CTGF beeinflusst. So stellt TGF-β2 einen potenten Effektor des extrazellulären proteolytischen Systems in humanen TWZ dar (Fuchshofer et al. 2003). CTGF hingegen hatte weder einen Einfluss auf die Expression, noch auf die Aktivität der untersuchten Komponenten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl potentielle Inhibitoren der Aktivierung von MMPs als auch die MMPs direkt untersucht.
PAI-1 ist ein direkter Inhibitor des Plasminogen-Plasmin Systems und wirkt somit als indirekter Inhibitor der MMP-Aktivierung. Dadurch kann PAI-1 experimentell
als Reportergen von TGF-β genutzt werden (Abe et al. 1994). Aus der Literatur ergeben sich im Bezug auf die Regulation von PAI-1 durch CTGF widersprüchliche Befunde. Während Zhang et al. (Zhang et al. 2004; Zhang et al. 2007) durch einen CTGF spezifischen Antisense Konstrukt die TGF-β induzierte Synthese von PAI-1 in Zellen aus Nierengewebe blockieren konnte, war es nicht möglich in Astrozyten des N. optikus eine Korrelation zwischen CTGF und der Expression von PAI-1 herzustellen (Neumann et al. 2008). Auch in der vorliegenden Arbeit konnte kein Einfluss von CTGF auf die Expression von PAI-1 festgestellt werden. Der in diesem Zusammenhang durchgeführte Luciferase-Assay mit TGF-β-sensitivem PAI-1-Promotor konnte zudem keine Modulation des TGF-β-Signals durch CTGF aufzeigen. Weiterhin zeigte Abreu et al. eine verstärkte Rezeptorbindung von TGF-β bei gleichzeitiger Anwesenheit von CTGF, sowie eine Verstärkung der TGF-β-vermittelten Effekte durch eine transiente Überexpression von CTGF (Abreu et al.
2002). Diese Wirkung wurde durch die Bindung von TGF-β an die VWC-Domäne erklärt. Die Versuche von Abreu et al. wurden jedoch in Xenopus-Embryos mit den entsprechenden homologen Proteinen durchgeführt und müssen aus diesem Grund nicht auf das humane System übertragbar sein. Dies schließt jedoch nicht aus, dass CTGF über Bindung an extrazelluläre Signalmoleküle deren Effekte auf Zellen zu modulieren vermag.
Bis heute ist kein eindeutiger Rezeptor bekannt, der das CTGF-Signal in das Zellinnere vermitteln könnte. So ist CTGF in der Lage an die Integrine αVβ3 (Babic et al. 1999), α5β1 (Gao und Brigstock 2005) und α6β1 (Heng et al. 2006), den Korezeptor des Wnt-Signalweges Lipoprotein receptor related protein 6 (LRP6) (Mercurio et al. 2004), den Neurotrophic Tyrosin Kinase Rezeptor (TrkA/NTKR) (Wahab et al. 2005) sowie an das Low densitiy lipoprotein receptor related protein (LRP) (Segarini et al. 2001) zu binden. Somit könnte CTGF Einfluss auf die verschiedensten intrazellulären Signalwege nehmen. Im Rahmen dieser Arbeit fielen mit den Integrin-Untereinheiten αV und β1 zwei mögliche Bestandteile eines Rezeptors durch ihre deutliche Expressionssteigerung nach CTGF-Behandlung auf.
Dies verweist auf einen erhöhten Anteil an Integrin αVβ1 in der Membran der TWZ.
Integrin αVβ1 kann in alveolar-epithelialen Krebszellen den „small latent TGF-β“-Komplex binden und damit den Anteil an latentem TGF-β auf der Zelloberfläche erhöhen (Munger et al. 1998). Weiterhin ist FN für die Anhäufung des „latent TGF-β
binding protein 1“ (LTBP1) in der EZM notwendig (Dallas et al. 2005). LTBP1 bindet an das latente TGF-β und vermittelt den Transport zum Ort seiner Aktivierung (Oklu und Hesketh 2000). Somit kann es als wahrscheinlich angesehen werden, dass CTGF durch die Modulierung der FN- sowie Integrin αVβ1-Synthese zudem den Anteil an latentem TGF-β im TW erhöhen kann. Dieses könnte nach seiner Aktivierung zu einem Anstieg der TGF-β-induzierten Veränderungen führen.
Desweiteren könnte die veränderte Integrin-Expression eine direkte Auswirkung auf das Aktinzytoskelett hervorrufen, ein Aspekt der für das POWG von großer Bedeutung sein könnte.