Geschlechtsspezifische Unterschiede betreffen mehrere Prozesse der Augenoberfläche 1,2,3. Die klinische Manifestation dieser geschlechtsspezifischen Unterschiede ist der Unterschied in der Prävalenz vieler Augenoberflächenerkrankungen zwischen Männern und Frauen, wie z. B. trockenes Auge und Bindehautentzündung 4,5,6. Es gibt Hinweise darauf, dass geschlechtsspezifische Unterschiede auf mehreren biologischen Ebenen entstehen, einschließlich der unterschiedlichen Profile von Genen auf X- und Y-Chromosomen7 und der Wirkung von Hormonen8. Die Untersuchung der molekularen Grundlagen geschlechtsspezifischer Unterschiede kann zu einem besseren Verständnis von Krankheiten beitragen und letztendlich die personalisierte Medizin verbessern.
Die Augenoberfläche besteht aus dem darüber liegenden Tränenfilm, der Hornhaut und der Bindehaut. Geschlechtsspezifische Unterschiede werden in mehreren Komponenten der Augenoberfläche beobachtet, darunter der Tränenfilm 9,10, die Hornhaut 11, die Tränendrüse 12,13 und Meibom-Drüsen, die ebenfalls Tränen absondern, 12. Zahlreiche mechanistische Studien haben die Wirkung von Sexualhormonen auf die Hornhaut und ihre assoziierten Bestandteile untersucht14,15; Über die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Bindehaut und ihren Becherzellen ist jedoch wenig bekannt. Die Bindehaut ist eine Schleimhaut, die die Sklera und die Innenfläche des Augenlids bedeckt. Das Epithel der Bindehaut besteht aus nicht-keratinisierenden, mehrschichtigen, geschichteten Plattenepithelzellen16.
Unter den geschichteten Plattenepithelzellen der Bindehaut befinden sich Becherzellen (CGCs), die an der apikalen Oberfläche des Epithels eingestreut sind. Diese Becherzellen zeichnen sich durch die große Anzahl von sekretorischen Granula aus, die sich am apikalen Pol17 befinden. CGCs synthetisieren und sezernieren das gelbildende Mucin MUC5AC, um die Augenoberfläche zu befeuchten und sie während des Blinzelns zu schmieren17. Die Mucinsekretion wird durch das intrazelluläre [Ca2+] ([Ca2+]i) und die Aktivierung der Ras-abhängigen extrazellulären signalregulierten Kinase (ERK1/2)18 stark reguliert. Die Unfähigkeit, Muzin abzusondern, führt zu Trockenheit der Augenoberfläche und zu pathologischen Anomalien. Auf einer entzündeten Augenoberfläche führt jedoch eine durch Entzündungsmediatoren angeregte übermäßige Muzinsekretion zu einer Wahrnehmung von Klebrigkeit und Juckreiz des Auges19. Diese Zustände mit gestörter Muzinsekretion führen schließlich zu einer Verschlechterung der Augenoberfläche.
Die Rolle von Becherzellen als Hauptquelle für Augenschleim ist seit langem bekannt20, jedoch sind die geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Muzinregulation sowohl in physiologischen als auch in pathologischen Zuständen noch unentdeckt. Ein In-vitro-System wäre nützlich, um die Funktion von Becherzellen ohne hormonelle Wirkung oder mit einem genau kontrollierten Spiegel von Sexualhormonen zu überwachen. Obwohl sich eine Bindehautepithelzelllinie entwickelt hat21, steht keine Becherzelllinie mit funktioneller Muzinsekretion zur Verfügung. Daher modifizierten wir unsere entwickelte primäre humane CGC-Kultur, um eine Methode zur Analyse des geschlechtsspezifischen Unterschieds in vitrozu etablieren 16 und stellen sie wie folgt dar.