Der Effekt erhöhter Glukosekonzentration auf die Expression der Lysyl-Oxidase in retinalen Endothelzellen

Hintergrund: Die Verdickung der vaskulären Basalmembran ist eines der wesentlichen histologischen Charakteristika diabetischer Gefäßveränderungen. Sie bedingt pathologische Gefäßeigenschaften wie erhöhte Permeabilität, welche wiederum wesentlich zur Entstehung der frühen diabetischen Retinopathie beiträgt. In dieser Studie wurde der Einfluss erhöhter Glucosekonzentration auf die Expression und Aktivität des Crosslinking-Enzyms Lysyl-Oxidase (LOX) und dessen Auswirkungen auf die Eigenschaften der Basalmembran untersucht. Methoden: Retinale Endothelzellen der Ratte wurden in Zellkultur isoliert und für 7 Tage in normaler (5 mM) und erhöhter Glukose Konzentration (30 mM) kultiviert. Die veränderte proLOX und LOX Expression sowie die LOX Aktivität wurden mittels Western blot und Enzymaktivitätsprüfung analysiert. Die veränderte Enzymverteilung unter erhöhter Glukosekonzentration wurde mittels Immunfluoreszenz bestimmt. Ähnlicherweise wurden Enzyminhibitionsprüfungen mit β-aminopropionitrile (BAPN) und siRNA knockdown durchgeführt, um den Einfluss des LOX-Enzyms auf die zelluläre Permeabilität zu bestimmen. Weiterhin wurde die LOX-Expression in der Netzhaut von diabetischen Ratten untersucht. Ergebnisse: Die Western blot Analyse zeigte eine signifikante Erhöhung der Expression von LOX und proLOX unter erhöhter Glukosekonzentration. Diese erhöhte Expression wurde auch in der Netzhaut von diabetischen Ratten bestätigt. Des weiteren gab es eine signifikante Erhöhung in der Enzymaktivität sowie in der zellulären Permeabilität in Zellen unter erhöhter Glukosekonzentration. Die siRNA oder BAPN-induzierte Inhibition der LOX-Expression bzw. -Aktivität reichte aus, um die zelluläre Permeabilität zu normalisieren. Schlussfolgerung: Vermehrte LOX-Expression und -Aktivität unter erhöhter Glukosekonzentration führen zu strukturellen und funktionellen Veränderungen der vaskulären Basalmembran. Dies wiederum bedingt eine erhöhte Gefäßpermeabiltät, was bedeutsam für die Entstehung der diabetischen Retinopathie ist.