Background: Age-related macular degeneration (AMD) stands as a primary cause of global vision impairment, presenting in advanced stages as either neovascular AMD (nAMD) or geographic atrophy. In clinical routine, nAMD is treated by anti-VEGF drugs. Short-chain fatty acids (SCFAs) are the primary bacterial metabolites produced by the fermentation of dietary fiber. The application of SCFAs demonstrated the potential in alleviating inflammation in retina and central nerve system (CNS), suggesting a sup-plementary role in nAMD treatment. This study aimed to assess the impact of SCFAs in a mouse model of laser-induced choroidal neovascularization (CNV) with properties of nAMD alongside exploring SCFA effects on microglial cells in vitro. Methods: An interventional study was conducted to evaluate SCFA effects in the mouse model of laser-induced CNV by means of fluorescein angiography, while volume of new blood vessels, microglia density, and GFAP expression in Müller cells were examined using immunofluorescence microscopy. RNA sequencing was em-ployed to characterize differential gene expression. Primary microglial cells, isolated from neonatal mouse cortex, were exposed to TNFα to simulate pathological condi-tions and effects of SCFA on microglia function were assessed by inflammatory cyto-kine secretion and phagocytic activity. The underlying pathways were elucidated through quantification O-GlcNAcylation and calcium imaging. Results: SCFAs have a protective effect in a mouse model of nAMD in both male and female. SCFAs mitigated laser lesion size, modulated vascular – related biological process, dampened inflammatory gene expression, and decreased microglial activation with a more pronounced effect in males. In females, SCFAs reduced volume of choroidal laser lesion and Müller cell gliosis. Additionally, SCFAs suppressed inflam-matory cytokine secretion and microglial phagocytosis in primary microglia derived from male, and inhibited O-GlcNAcylation in the corresponding female cohort. Conclusion: Overall, SCFA treatment demonstrated attenuation of vascularization and inflammation in a mouse model representative of nAMD.
Hintergrund: Die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) ist eine der führenden Ursachen für einen Sehverlust weltweit. Die Endstadien der AMD manifestieren sich in einer chorioidalen neovaskulären (CNV) Form (nAMD) oder in der geographischen Atrophie. Gegenwärtig wird die neovaskuläre Form in der klinischen Routine mit Anti-VEGF-Medikamenten behandelt. Kurzkettige Fettsäuren (SCFAs) sind die primären Stoffwechselprodukte von Bakterien, die durch die Fermentation von Ballaststoffen entstehen. In der Literatur gibt es Belege, das SCFAs entzündlich pathologische Prozesse in der Retina und zentralen Nervensystem (ZNS) abmildern können und somit potenziell auch eine ergänzende Behandlungsmethode für die Therapie der Netzhautdegenerationen darstellen. Diese Studie zielt darauf ab, die Auswirkungen von SCFAs in einem laserinduzierten CNV-Mausmodell zu untersuchen, das Relevanz zur nAMD aufweist. Methoden: In einer interventionellen Studie wurden die Effekte SCFAs auf die chorioidale Neovaskularisation im Mausmodell der Laser-induzierten CNV in vivo untersucht: Laserläsionen wurden mittels Fluoreszeinangiographie visualisiert und quantifiziert. Narbenbildung, zelluläre lokale Inflammation, und Müllerzellreaktion wurden mittels Immunfluoreszenzfärbung analysiert. RNAseq Technologien dienten der Beschreibung der differentiellen Genexpression. Um der Hypothese der vornehmlichen Wirkung der SCFA auf Mikrogliazellen an der lokalen zellulären Entzündung zu prüfen, wurden die Signalwege der SCFA (Ca2+Signaling, O-GlcAcylierung) unter TNFα Stimulation an primär kultivierten Mikrogliazellen und deren Konsequenzen auf die Mikrogliafunktion (Phagozytose, Sekretion, Aktivierungszustand) untersucht. Ergebnisse: SCFAs haben in vivo eine schützende Wirkung im Modell der Laser-induzierten Neovaskularisation; sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Mäusen. SCFAs reduzierten SCFAs die Größe der Laserläsion, regulierten vaskulär-bezogene biologische Prozesse, verminderten die Expression entzündungsbedingter Gene und verringerten die Aktivierung [SO1] [X2] von Mikroglia, wobei der Effekt bei männlichen Tieren ausgeprägter war. Bei weiblichen Tieren verminderten SCFAs das Volumen der choroidalen Laserläsion und die Müllerzellgliose. Darüber hinaus unterdrückten SCFAs die Sekretion entzündlicher Zytokine und die Phagozytose in primären Mikrogliazellen, die von männlichen Tieren stammten und hemmten die O-GlcNAcylierung in der entsprechenden weiblichen Kohorte. Fazit: Der Interventionsversuch zeigte die Abschwächung vaskulärer Aktivität sowie Entzündung im Mausmodell der Laser-induzierten CNV mit Relevanz zur nAMD, was durch in vitro Untersuchungen zur zellulären Entzündung unterstützt wird.
