Unterschiede von neuronalen und oligodendrozytären Vorläuferzellen beim Stickstoffmonoxid-induzierten Zelltod und der Bindung von humanen Antikörpern

Abstract

Die Multiple Sklerose (MS) zählt zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen im jungen Erwachsenenalter. Sie ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), deren Ursache noch nicht vollständig geklärt ist. Die MS kann sowohl schubförmig (relapsing-remitting multiple sclerosis, RRMS) als auch chronisch-progredient (secondary/primary progressive multiple sclerosis, SPMS/PPMS) verlaufen. Kennzeichnend sind multiple entzündliche Entmarkungsherde in der weißen Substanz von Gehirn und Rückenmark, die nach heutigem Wissensstand durch den Angriff körpereigener Immunzellen verursacht werden und Ursache der auftretenden Myelin- und Axondegeneration sind. Stickstoffmonoxid (NO) spielt bei neurologischen und degenerativen Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer oder Epilepsie eine wichtige Rolle. Die Beteiligung von NO bei MS wird hingegen kontrovers diskutiert. So kann es auf der einen Seite zum Zelltod führen und auf der anderen Seite immunmodulierend wirken, was insbesondere im frühen Krankheitsverlauf der MS schützend sein kann. Primäres Ziel dieser Arbeit war es, an Oligodendrozyten- und neuronalen Zellkulturen das apoptotische Potential von NO zu vergleichen. Außerdem sollte der Einfluss von Basistherapeutika sowie von Patientenseren auf die beiden Zellarten untersucht werden. Es zeigte sich, dass NO sowohl in neuronalen Zellen als auch in Oligodendrozyten einen Zelltod induzieren kann, wobei die neuronalen Zellen sensitiver als die Oligodenrozyten reagierten. Interessanterweise war die Induktion der p38 MAP-Kinase durch NO in den neuronalen Zellen, nicht aber in den Oligodendrozyten, nachweisbar. Ein weiteres Ziel der Arbeit war die Behandlung der Zellen mit den Basistherapeutika Glatirameracetat und Interferon-beta 1b, die bei der MS den Verlauf der Erkrankung positiv beeinflussen können. Auf den NO-induzierten Zelltod zeigten die Basistherapeutika jedoch keinen Einfluss. Eine Inkubation der beiden Zelltypen mit Patientenseren konnte ebenfalls keinen Zelluntergang auslösen. Mittels FACS-Analyse und Immunzytochemie konnte allerdings gezeigt werden, dass Seren von SPMS-Patienten Antikörper besitzen, die eine signifikant höhere Affinität zu den neuronalen Vorläuferzellen C17.2 aufwiesen. Seren von RRMS-Patienten zeigten zwar eine Bindung, allerdings ohne Zellpriorität. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass Neurone durch die Aktivierung des p38 MAPK-Signalweges sensitiver gegenüber dem NO-induzierten Zelltod sind als Oligodendrozyten und dass die Basistherapeutika keinen Einfluss auf diesen Prozess haben. Patientenseren sind per se nicht zytotoxisch, da die Konzentration von NO kaum messbar ist. Allerdings enthalten Patientseren Antikörper, die mit Voranschreiten der Erkrankung selektiver für Neurone werden.

Multiple sclerosis (MS) is one of the most common neurological diseases in young adults. It is a chronic inflammatory disease of the central nervous system (CNS), the cause of which is still not fully understood. The disease can have a relapsing (relapsing-remitting multiple sclerosis, RRMS) or a chronic progressive (secondary/primary progressive multiple sclerosis, SPMS/PPMS) course. Characteristic are multiple inflammatory spots in the white matter of the brain and spinal cord, caused by the attack of the bodys own immune cells which leads to myelin and axon degeneration. Nitric oxide (NO) plays a role in neurological and degenerative diseases such as Parkinsons disease, Alzheimers disease and epilepsy. However, the participation of NO in MS is controversial. On the one hand it can lead to cell death, on the other hand it could have immunomodulatory effects which can be protective particularly in the early disease course of MS. The first aim of this study was to compare the apoptotic potential of NO in cell cultures of oligodendrocytes and neuronal cells. In addition, the effect of immunomodulatory drugs and patients sera should also be investigated. It was found that NO is able to induce cell death in both neuronal cells and oligodendrocytes. However, neuronal cells responded more sensitive than oligodendrocytes to NO. Interestingly, the activation of the p38 MAP kinase was induced by NO in neuronal cells, but not in the oligodendrocytes. Another aim of this study was the treatment of the cells with immunomodulatory drugs glatiramer acetate and interferon-beta 1b, which can positively influence the course of disease in MS. However, the immonomodulatory drugs show no influence on the NO-induced cell death. Incubation of both cell types with patients sera could also not trigger a cell death. By using FACS analysis and immunocytochemistry it could be demonstrated that sera of SPMS patients have antibodies, which exhibited a significantly higher affinity for the neuronal precursor cells C17.2. Although sera from RRMS patients showed antibody binding, there was no cell priority observed. In summary, the results show that neurons are more sensitive to the NO-induced cell death than oligodendrocytes probably by activation the p38 MAPK pathway and that therapeutic drugs have no effect on this process. Patients sera are non-cytotoxic due to very small amounts of NO. However, patients sera contain antibodies which become more selective for neurons with progression of the disease.