Ziel der Studie ist es, zu untersuchen, ob der photorezeptorspezifische Knockout der Lanosterolsynthase (Lss) eine altersbedingte retinale Degeneration verursacht und die zugrunde liegenden Mechanismen zu analysieren. Es wurde ein photorezeptorspezifischer Lss-Knockout-Mausmodell (Lss^flox/flox; Rho-Cre, CKO) erstellt. Die retinalen Struktur- und Funktionsparameter wurden im Alter von 1, 4 und 8 Monaten mittels Fundusfotografie, optischer Kohärenztomographie, dunkelanpassungsbedingtem Elektrorretinogramm (ERG) und HE-Färbung untersucht. Die Maus-Photorezeptorzelllinie 661W diente als in vitro Modell, in dem Lss mittels siRNA herunterreguliert wurde. Die mitochondriale Funktion und oxidativer Stress wurden durch Seahorse XF-Mitochondrienstresstest, JC-1-Färbung, MitoSOX Red und DCFH-DA-Sonden bestimmt; die Glykolyserate wurde gemessen, Entzündungsfaktoren mittels RT-qPCR analysiert und Doppelstrang-DNA-Schäden durch γH2AX Immunfluoreszenz nachgewiesen. Die Transkriptomanalyse identifizierte differentiell exprimierte Gene und angereicherte Signalwege nach Lss-Downregulation. Im Vergleich zu Kontrollmäusen zeigten CKO-Mäuse im Alter von 1 Monat keine Auffälligkeiten; bei 4 Monaten traten leichte Fundusschäden auf; bis zum 8. Monat zeigten CKO-Mäuse eine signifikante Ausdünnung der äußeren Zellkernschicht der Retina, eine Desorganisation der inneren/äußeren Segmente und eine deutliche Abnahme der ERG-Amplituden der a- und b-Wellen bei Dunkeladaptation (P<0,05). Die Transkriptomanalyse zeigte 1842 differentiell exprimierte Gene (826 erhöht, 1016 verringert), wobei Lss das am stärksten herunterregulierte Gen war, das signifikant in Wege der Sterolsynthese, oxidativen Phosphorylierung, aeroben Atmungskette und mitochondrialer ATP-Synthese (P<0,05) angereichert war. Nach Lss-Downregulation in 661W-Zellen sanken die mitochondriale Basalatmung (P=0,006), ATP-Produktion (P=0,015), maximale Atmung (P<0,001) und Reservekapazität (P<0,001) signifikant, während die Basisglykolyse (P=0,005) und die kompensatorische Glykolyse (P=0,028) zunahmen, begleitet von Depolarisation der Mitochondrienmembran (P<0,001), erhöhtem mitochondrialem ROS (P<0,001) und Gesamt-ROS (P=0,013). Die mRNA-Expression von Entzündungsfaktoren Ccl2 (P=0,004), Ccl5 (P=0,012), Cxcl1 (P<0,001), Cxcl5 (P<0,0001), Tgfb (P=0,008), Hgf (P<0,0001) und Mmp3 (P=0,003) war signifikant erhöht, ebenso die γH2AX-Fluoreszenzintensität (P=0,002). Schlussfolgerung: Der Verlust von Lss in Photorezeptoren führt durch mitochondriale Dysfunktion, oxidativen Stress und Entzündungsreaktion zur altersbedingten retinalen Degeneration und bietet neue pathogenetische Mechanismen sowie potenzielle Interventionsziele für erbliche und altersbedingte retinale degenerative Erkrankungen.

Lanosterolsynthase;Photorezeptoren;retinale Degeneration;mitochondriale Dysfunktion;oxidativer Stress