Transmissionselektronenmikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit Hilfe des Transmissionselektronenmikroskops wurden (1) Untersuchungen zur Struktur des Trabekelwerks der Maus, dessen Beziehungen zum Ziliarmuskel sowie der Einfluss des Medikaments Pilokarpin auf das Trabekelwerk morphologisch untersucht. (2) Mittels Immunogoldmarkierung und anschließender Transmissionselektronenmikroskopie konnte das neue Protein SFTA3 (Surfactant Protein H) auf Kinozilien (Zellfortsätzen) von Luftröhrenepithelzellen sowie auf der Oberfläche von trachealen Epithelzellen lokalisiert werden. (3) Beim Pigmentglaukom (eine besondere Form des grünen Stars) wurden mittels TEM morphologische Veränderungen im peripheren Fixationsbereich des Musculus dilatator pupillae (erweitert die Pupille) nachgewiesen werden und daraus Rückschlüsse auf den Pathomechanismus dieser Sonderform des grünen Stars gezogen werden. (4) Erst durch TEM Untersuchungen konnte eindeutig gezeigt werden, dass Meibomdrüsenepithelzellen (eine Sonderform von Talgdrüsenzellen) in Kultur feste Zellkontakte untereinander ausbilden. Dieser Befund wurde später auch in Meibomdrüsen von Menschen bestätigt. Er ist erstaunlich, da die Meibomdrüsenzellen im Rahmen ihres Differenzierungsprozesses absterben und selbst zum Sekret werden. Der Nutzen der Ausbildung von Desmosomen bei diesen Zellen ist ungeklärt und hat eine neue Forschungsrichtung eröffnet bei der dieser Nutzen geklärt werden soll. (5) Tränendrüsenstammzellen der Maus wurden isoliert und dreidimensional in „hängenden Tropfen“ kultiviert. Die entstandenen Zellen wurden morphologisch mittels TEM untersucht, um zu sehen, zu was sich die Tränendrüsenstammzellen differenzieren können. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Zellen zu differenzierten Zellen aller drei Keimblätter weiterdifferenzieren können. (6) Es wurde Mittels TEM analysiert, was ein an der humanen Hornhaut eingesetzter neuer 345nm ultraviolett Femtosekundenlaser „anrichtet“. (7) Mittels TEM wurde u.a. morphologisch der Einfluss von Sexualhormonen auf humane Meibomdrüsenepithelzellen in Kultur analysiert. (8) Die Vorgänge die bei der Mineralisation von Knorpel ablaufen, lassen sich an den Kehlkopfknorpeln besonders gut studieren, da hier der Mineralisationsprozess über Monate bis Jahre und dabei sehr langsam vor sich geht. Um die Mineralisationsprozesse besser zu verstehen, wurden Schildknorpelmineralisationsareale vom Menschen, vom Schwein und vom Rind mittels TEM untersucht und miteinander verglichen. (9) Als möglicher Röntgenkontrastverstärker in der Radiologie wurden superparamagnetischen eisenoxid Nanopartikel mit einer Gemischtphasezusammensetzung in einer Größe von 9-20nm synthetisiert und u.a. mittel TEM charakterisiert. (10) Um herauszufinden, ob die harte Hirnhaut des Menschen und die perikranialen Gewebe in der parietotemporalregion von meningealen Afferenzen (Nervenfasern) erreicht werden wurden Tracingstudien und zur weiteren verifizierung TEM Untersuchungen der detektierten Nervenfasern durchgeführt. (11) In einer knockout Maus, die für den ßENaC Kanal einzig in den Meibomdrüsen defizient ist, wurden die Meibomdrüsen der knockout-Tiere mit Kontrolltieren verglichen. Dabei zeigten diverse Untersuchungen einschließlich rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen schwere morphologische Veränderungen der Drüsen und der Augenoberfläche im Sinne eines schweren trockenen Auges. Einige männliche KO Tiere, zeigten aber keine Veränderungen. Diese wurden zur Absicherung auch noch mittels TEM untersucht. Hierzu befindet sich im Anhang des Berichts eine Abbildung. Bei diesen Tieren kam es interessanterweise tatsächlich zu keinen Veränderungen. Der Grund hierfür ist bislang unklar. (12) Mittels Immunogoldmarkierung und anschließender TEM konnte in den Ausführungsgängen von Meibomdrüsen des Menschen das Protein Hornerin nachgewiesen werden, dass hier „Nanonadeln“ ausbildet, die der epithelialen Abwehr gegen Mikroorganismen dienen. (13) In einem Flußkulturmodell (Zellkultur) wurde der Einfluss eines diskontinuierlichen Mediumflusses im Gegensatz zu einem kontinuierlichen Mediumfluss an kultivierten Hornhaut- und Bindehautepithelzellen u.a. mittels TEM untersucht. Die Befunde zeigen, dass der diskontinuierliche Mediumfluss, der das Blinzeln bei geöffnetem Auge imitiert, signifikanten Einfluss auf die Zellmorphologie und das Verhalten der Epithelzellen in beiden verwendeten Zelllinien hat. (14) In dreidimensionalen Zellkuturansätzen auf und in verschiedenen Membranen und Membrangerüsten mit Meibomdrüsenepithelzellen wurde das Verhalten der Meibomdrüsenzellen u.a. mittels TEM untersucht. Dabei kam heraus, dass sich eines der Membrangerüste am besten eignet, dass sich die Zellen (Zelllinie) aber nur bis zu einem bestimmten Stadium differenzieren. Die Zelllinie ist somit nur eingeschränkt einsetzbar. Die im Antrag für das TEM beschriebenen Projekte konnten somit alle in der Projektlaufzeit von 3 Jahren bearbeitet werden sowie weitere über die Beschreibung hinausgehende Projekte realisiert werden. Als Morphologen sind wir mit dem Gerät außerordentlich glücklich. Es wird uns auch in Zukunft bei unseren Untersuchungen innerhalb des Instituts und im Rahmen von Kooperationen intensiv unterstützen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2014) Innervation of rat and human dura mater and pericranial tissues in the parietotemporal region by meningeal afferents. Headache 54:996-1009
Schüler M, Neuhuber WL, De Col R, Messlinger K
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/head.12371) - (2014) Morphological alterations within the peripheral fixation of the iris dilator muscle in eyes with pigmentary glaucoma. Invest Ophthalmol Vis Sci 55:4541-4551
Flügel-Koch CM, Tektas OY, Kaufman PL, Paulsen F, Lütjen-Drecoll E
(Siehe online unter https://doi.org/10.1167/iovs.13-13765) - (2014) SFTA3, a novel protein of the lung 3D-structure, characterization and immune activation. Eur Respir J 44:447-456
Schicht M, Rausch F, Finotto S, Mathews M, Mattil A, Schubert M, Koch B, Traxdof M, Bohr C, Worlitzsch D, Brandt W, Garreis F, Sel S, Paulsen F, Bräuer L
(Siehe online unter https://doi.org/10.1183/09031936.00179813) - (2014) Superparamagnetic iron oxide nanoparticles as novel X-ray enhancer for low-dose radiation therapy. J Phys Chem B 118:6159-6166
Klein S, Sommer A, Distel LV, Hazemann JL, Kröner W, Neuhuber W, Müller P, Proux O, Kryschi C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/jp5026224) - (2014) The structure of the trabecular meshwork, its connections to the ciliary muscle, and the effect of pilocarpine on outflow facility in mice. Invest Ophthalmol Vis Sci 55 :3727-3736
Overby DR, Bertrand J, Schicht M, Paulsen F, Stamer WD, Lütjen- Drecoll E
(Siehe online unter https://doi.org/10.1167/iovs.13-13699) - (2015) Corneal tissue interactions of a novel 345 nm ultraviolet femtosecond laser. J Cataract Refr Surg 41:1279-1288
Hammer C, Petsch C, Klenke J, Skerl K, Paulsen F, Kruse FE, Seiler T, Menzel-Severing J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jcrs.2014.11.046) - (2015) Isolation and investigation of presumptive murine lacrimal gland stem cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 56:4350-4363
Ackermann P, Hetz S, Dieckow J, Schicht M, Richter A, Kruse C, Schröder IS, Jung M, Paulsen F
(Siehe online unter https://doi.org/10.1167/iovs.15-16475) - (2015) Serum-induced keratinization processes of human meibomian gland epithelial cells. PLOS one 10:e0128096
Hampel U, Schröder A, Todd M, Brown S, Snikeris P, Garreis F, Kunnen C, Willcox M, Paulsen F
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0128096) - (2016) In vitro effects of sex hormones in human meibomian gland epithelial cells. Exp Eye Res 151:190-202
Schröder A, Abrar DB, Hampel U, Paulsen F, Garreis F
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.exer.2016.08.009) - (2017) Different patterns of cartilage mineralization analyzed by comparison of human, porcine, and bovine laryngeal cartilages. J Histochem Cytochem 65:367-379
Claassen H, Schicht M, Fleiner B, Hillmann R, Tillmann B, Paulsen F
(Siehe online unter https://doi.org/10.1369/0022155417703025)
