Membrangebundene Carboanhydrase (CA IV) im menschlichen kornealen Epi- und Endothel

Zusammenfassung

Fragestellung Aktiver HCO^- ₃-Transport vom Stroma durch die Endothelzellschicht führt zu einer Dehydration der Hornhaut. Transmembranaler HCO^- ₃-Transport wurde zudem mit dem kürzlich charakterisierten membrangebundenen Isoenzym der Carboanhydrase (CA IV) in verschiedenen Organen assoziiert. Wir untersuchten die Lokalisation von CA IV in frischem und kultiviertem Epi- und Endothel mittels Licht- (LM) und Elektronenmikroskopie (EM).

Methoden Mittels der gereinigten -γ-Globulin-Fraktion eines polyklonalen Huhn-anti-hCA-IV-Antikörpers wurde das Enzym immunhistochemisch in post-mortalem Hornhäuten mittels LM sowie in Epi- und Endothelzellkulturen mittels LM- und EM-Immunhistochemie untersucht.

Resultate LM des frischen Gewebes zeigte CA-IV-Immunreaktivität in der ganzen Zirkumferenz der Endothelzell-membran sowie in einigen Zellen der Basalzellschicht des Epithels. Immunhistochemie mit EM zeigte deutliche auf die Zellmembran beschränkte Immunreaktivität der konfluenten Kulturen von Epi- und Endothelzellen.

Schlußfolgerung Die Lokalisation von CA IV in der Zellmembran von frischem und kultiviertem cornealen Endothel weist auf das Vorhandensein eines membrangebundenen Ionenaustauschmechanismus hin, der für den HCO^- ₃-sowie Flüssigkeitstransport vom Stroma in die Vorderkammer wichtig sein könnte. Die Kompromittierung dieses Mechanismus im Rahmen einer Therapie mit lokalen Carboanhydrasehemmern könnte bei gewissen cornealen Pathologien von klinischer Bedeutung sein.

Summary

Purpose Active HCO^- ₃ transport through the corneal endothelial cell layer causes a dehydration of the corneal stroma and is thought to be driven by Na/K- and HCO^- ₃-dependent ATPase as well as an electro-genic Na/HCO^- ₃ cotransport. Transmembrane bicarbonate transport has also been associated with the recently characterised membrane-anchored isoform of carbonic anhydrase (CA IV) in various tissues. We investigated the localisation of CA IV in human fresh and cultured epi- and endothelium at the light- (LM) and electron-microscopic (EM) level.

Methods Postmortem corneas were obtained within 12 hours of death, stored in formaldehyde and sectioned in paraffin. LM immunohisto-chemistry was performed using the purified γ-globulin fraction of a polyclonal chicken antibody against CA IV isolated from human kidneys. Epi- and endothelial cell cultures were grown in uncoated flasks under standard conditions and processed both for LM and EM immunohistochemistry using the same antibody.

Results Lightmicroscopy of fresh tissue showed membrane staining for CA IV in the whole circumference of the endothelium. Little staining was also observed in some cells of the basal cell layer of the epithelium. Immunohistochemical staining at the EM level was confined to the cell surface of confluent cultures of both epi- and endothelial cells.

Conclusion The localisation of CA IV to the cell surface of fresh and cultured corneal endothelium suggests the presence of a membrane-bound ion exchange mechanism which may be important for HCO^- ₃ transport and corneal hydration. Compromising this mechanism by treatment with local carbonicanhydrase inhibitors may be of clinical importance in selected endothelial disease.

Schlüsselwörter

Membrangebundene Carboanhydrase - Hornhaut - Epithel - Endothel

Key words

membrane-bound carbonic anhydrase - cornea - epithelium - endothelium