Die Augenkrankheiten, die mit einem massiven Sehverlust einhergehen, sind häufig das Ergebnis einer fehlgeleiteten Regulation der Angiogenese und der Wundheilung. Während die Behandlung von vaskulären Augenerkrankungen mithilfe der Untersuchung der Pathomechanismen entscheidend verbessert werden könnte, gibt es keine kausalen therapeutischen Ansätze für die Behandlung von fibrotischen Augenerkrankungen. In diesem Zusammenhang ist die physiologische Wundheilung ein komplexer Gewebeprozess. Die Dysregulation von Entzündungsreaktionen durch einen fibrotischen Umbauprozess führt zu einer Ablagerung von Kollagen, Fibronektin und Matrixproteinen (Gewebeschäden). Zu diesem Zeitpunkt sind Myofibroblasten wichtige Mediatoren. Insbesondere besitzt die Hornhaut aufgrund ihrer fehlenden Vaskularität ein Immunprivileg. An diesem Punkt ist bekannt, dass das Komplementsystem beteiligt ist bei verschiedenen Augenerkrankungen wie Keratopathie. Der Mechanismus der Wechselwirkung des Komplements mit den Keratozyten und die Bedeutung von Myofibroblasten ist jedoch bisher nicht geklärt. In Bezug auf die Wundheilung der Hornhaut ist es jedoch unklar, ob das Komplementsystem mit Myofibroblasten kommuniziert und welche Ionenkanäle, Wachstumsfaktoren und Rezeptoren daran beteiligt sein könnten. Bemerkenswert ist, dass verschiedene Transient-Rezeptor-Potential (TRP)-Kanäle in verschiedenen Hornhautzellschichten exprimiert sind und überwiegend an der Ca2+-Regulation beteiligt sind. Diese Studie wurde durchgeführt, um die Wirkung von C5a auf die Ca2+-Regulation mit und ohne C5a-Bindungsprotein (C5L2) in humanen Hornhautkeratozyten zu untersuchen. Für in vitro elektrophysiologische Untersuchungen wurde ein etabliertes Zellmodell für humane Hornhautkeratozyten verwendet (Human corneal keratocyte (HCK)). Speziell wurde eine hochempfindliche Methode wie Fluorescence Calcium Imaging verwendet, um Änderungen des Fluoreszenzratios (f340/f380) zu detektieren, das proportional zur intrazellulären Ca2+-Konzentration ([Ca2+]i) verläuft. Darüber hinaus wurde die planare Patch-Clamp-Technik verwendet, um Ganzzellströme zu messen. Im Ergebnis führte eine extrazelluläre Applikation von C5a zu einem Anstieg des Fluoreszenzratios und der Ganzzellströme. Dieser Effekt konnte in Gegenwart des C5a-Bindungsproteins (C5L2) und der TRP-Kanalblockers unterdrückt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass das Proteinfragment C5a, welches als hoch-inflammatorisches Peptid agiert, in der intrazellulären Ca2+-Regulation über den C5a-Rezeptor die TRP-Kanäle triggert und zu einer Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration führt. Dies könnte für eine neue Rolle von TRP-Kanälen in nicht-erregbaren Myofibroblasten relevant sein, da bekannt ist, dass die Aktivierung spezifischer TRP-Kanäle mit der Freisetzung von proinflammatorischen Zytokinen verbunden ist.
Ocular diseases, which are along with massive vision loss are frequently the result of misdirected regulation of angiogenesis and wound healing. Whereas the treatment of vascular ocular diseases could be crucially improved with the help of the investigation of the pathomechanisms, there are no causal therapeutic approaches for the treatment of fibrotic ocular diseases. In this connection, the physiological wound healing is a complex tissue process. Dysregulation of inflammatory reactions due to the fibrotic remodeling process leads to a deposit of collagen, fibronectin, and matrix proteins (tissue damage). At this point, myofibroblasts are key mediators. Specifically, the cornea possesses an immune privilege due to its missing vascularity. At this point, it is known that the complement system is involved in different ocular diseases such as keratopathies. However, the mechanism of the interaction of the complement with the keratocytes and the meaning of myofibroblasts is not elucidated so far. But recent studies highlighted the importance of C5a and other components of the complement system in inflammatory processes whereas the underlaying mechanism remained unknown. Regarding corneal wound healing, it is also unclear how the complement system communicates with myofibroblasts and whether ion channels, growth factors, and receptors could be involved. Notable, transient receptor potential channels (TRPs) are expressed in different. Corneal cell layers and predominantly involved in intracellular Ca2+-regulation. Therefore, this study was undertaken to investigate the effect of C5a on Ca2+-regulation with and without the C5a binding protein (C5L2) in HCK. For in vitro electrophysiological investigations, an established cell model for HCK was used. Specifically, a high sensitive method such as fluorescence calcium imaging was used to detect changes of the fluorescence ratio (f340 / f380 ), which is proportional to the intracellular Ca2+-concentration ([Ca2+]i). In addition, the planar patch-clamp technique was used to measure whole-cell currents. As a result, extracellular application of C5a led to an increase of the fluorescence ratio and whole-cell currents. This effect could be suppressed in the presence of the C5a binding protein (C5L2) and the TRP channel blocker. In conclusion, C5a acting as a highly inflammatory peptide is involved in intracellular Ca2+-regulation via TRPs. This may be relevant for a novel role of TRPs in non-excitable myofibroblasts since it is known that activation of specific TRPs are linked with the release of proinflammatory cytokines.
