Das Glaukom ist ein Missverhältnis zwischen Augeninnendruck (IOD) und Sehnervenresistenz, das mit Papillenexkavation und charakteristischen Gesichtsfeldausfällen (glaukomatöse Optikusneuropathie) einhergeht. Es steht in industrialisierten Ländern nach der altersabhängigen Makuladegeneration und Diabetes mellitus an dritter Stelle aller Erblindungsursachen. Die Erhöhung des IOD ist einer der wichtigsten Risikofaktoren der Sehnervendefekte und stellt die einzige, therapeutisch beeinflussbare Größe dar. Verantwortlich für die IOD-Erhöhung sind Abnormitäten des Kammerwasserabflusses über den Kammerwinkel. 85% des Kammerwassers fließen über das Trabekelmaschenwerk (TM) ab. Die häufigste Form des Glaukoms ist das Primäre Offenwinkelglaukom (POWG), welches durch Abflussstörungen über das TM gekennzeichnet ist. TM ist ein kontraktiles, aktiv an der IOD-Regulation beteiligtes Gewebe. Seine Relaxation führt zur Herabsetzung des Kammerwasserabflusswiderstandes und zur IOD- Senkung. Zwischen ihm und dem Ziliarmuskel (ZM) besteht ein funktioneller Antagonismus; Relaxation und Kontraktion beider Gewebe wirken sich jeweils gegensinnig auf den IOD aus. Folglich soll ein ideales Pharmakon zur IOD- Senkung das TM relaxieren und ZM, zur Vermeidung von Nebenwirkungen, wenig oder nicht beeinflussen. Ein Pharmakon müsste also in Kontraktionsmechanismen eingreifen, die nur in TM, nicht aber in ZM wirksam sind. Dies scheint für Kontraktionsregulationsmechanismen zuzutreffen, die auf Ca2+-Sensitivierung beruhen und aus glatter Muskulatur bekannt sind. Die Hypothese der vorliegenden Arbeit ist daher gewesen, dass diese Regulationsmechanismen durch Ca2+-Sensitivierung auch in TM Kontraktionen vermitteln. Western-Blot-Analysen und Kontraktionsexperimente haben folgende Resultate ergeben: ·Das Kontraktionsprotein Myosin ist in humanem und bovinem TM nachweisbar. ·Das Aktivierungsenzym von Myosin, die Myosin-Light-Chain-Kinase (MLCK), ist in humanem und bovinem TM enthalten. ·Phosphoserine der MLCK sind in humanem und bovinem TM nachweisbar. ·Myosin und MLCK liegen in humanem und bovinem TM assoziiert vor. ·Der spezifische MLCK-Inhibitor ML-7 inhibiert Endothelin-1 (ET1) und Cabachol-induzierte Kontraktionen des TM. Daraus lassen sich folgende Schlüsse ziehen: 1\. Die Ergebnisse belegen zusammen mit vorherigen, dass TM alle wesentlichen Elemente eines vollständig ausgeprägten glattmuskulären Kontraktionssystems besitzt und somit die Grundvoraussetzung für die Existenz auf Ca2+-Sensitivierung beruhender Kontraktions-mechanismen erfüllt. 2\. Die Protein-Nachweise in bovinem TM bestätigen Ergebnisse von zahlreichen Kontraktionsexperimenten, die auf der Annahme von kalzium- sensitivierbaren glattmuskulären Systemen im Trabekelwerk beruhen. 3\. Die Hypothese der Kontraktionsregulation durch Ca2+-Sensitivierung in TM wird durch alle Ergebnisse unterstützt. Eine pharmakologische Beeinflussung der Regulation durch Ca2+-Sensitivierung ist demnach für eine therapeutische IOD- Senkung bei POWG als Alternative der gegenwärtigen neben-wirkungsreichen Glaukomtherapie in Erwägung zu ziehen. Prinzipiell kommen der selektive ROCK- Inhibitor Y-27632 oder ähnlich wirkende Substanzen als geeignete Pharmaka in Frage. Es bedarf weiterer intensiver Forschung, um im Hinblick auf eine verbesserte Therapie des Glaukoms ein detaillierteres Verständnis der Kontraktionsregulation im TM, insbesondere durch Ca2+-Sensitivierung, zu gewinnen.
Glaucoma is characterised by inbalance of intraocular pressure (IOP) and optic nerve resistance. Findings comprise excavation of the optic nerve disk and characteristic visual field defects (glaucomatous neuropathy of the optic nerve). In industrialised countries glaucoma is the third commonest cause of blindness after age related macula degeneration and diabetes mellitus. Excessive IOP is one of the most important risk factors for optic nerve damage and represents the only avenue for therapeutic interaction. Abnormalities of the aqueous humor outflow via the chamber angle are responsible for the increase of IOP. 85% of aqueous humor outflow passes the trabecular meshwork (TM). Primary open angle glaucoma (POAG) is the most frequent form of glaucoma and is characterised by obstructions of outflow facilities via the TM. TM is a contractile tissue which is actively participating in the regulation of IOP. Relaxation of TM induces lowering of outflow resistance and decrease of IOP. Among TM and the ciliary muscle (CM) a functional antagonism exists; relaxation and contraction of both tissues cause inverse action of the IOP. Consequently the optimal drug for lowering IOP should induce relaxation of TM but should not influence CM. Accordingly this drug should influence mechanisms of contraction that are effective in TM but not or only little in CM. This seems to be applicable for mechanisms of contraction which are based upon Ca2+-sensitisation and which are known from research on smooth muscles. The hypothesis of this dissertation was that mechanisms of regulation based upon Ca2+-sensitisation mediate contractions also in TM. Immunoblot-analyses and contraction experiments showed the following results: ·The contraction protein Myosin is detectable in human and bovine TM. ·Human and bovine TM contains Myosin-Light-Chain-Kinase (MLCK), the enzyme for activation of Myosin. ·Phosphoserine-domains of MLCK are detectable in human and bovine TM. ·Myosin and MLCK molecules are associated in human and bovine TM. ·The specific MLCK- inhibitor ML-7 inhibits contractions of TM induced by endothelin-1 (ET-1) and cabachol. These results lead to the following conclusions: 1\. Together with previous the above results show that TM features all essential elements of a definitive smooth muscle contraction system. Consequently TM fulfills the basic requirement for contraction regulation based upon Ca2+-sensitisation. 2\. The protein detection in bovine TM confirms results of numerous experiments based upon the assumption of smooth muscle systems regulated by Ca2+-sensitisation. 3\. All results support the hypothesis of contraction regulation by Ca2+-sensitisation in TM. According to this a pharmacological intervention in the regulatory system based upon Ca2+-sensitisation as a therapeutic decrease of IOP in POAG could be considered as an alternative to the current management in glaucoma which is associated with numerous side effects. In principle substances like the selective ROCK-inhibitor Y-27632 or similarly acting compounds may be considered as appropriate drugs. For better treatment of glaucoma further research is required in order to achieve a more detailed understanding of contraction regulation based upon Ca2+-sensitisation.
