Immunhistochemische Untersuchungen zur Myelinisierung und Rolle der Oligodendroglia im Gehirn nach neonataler aerogener Infektion von Lewis Ratten mit dem Borna Disease Virus
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Zusammenfassung
Die Bornasche Krankheit (Borna Disease, BD) ist eine vor allem bei Pferden und Schafen in Zentraleuropa auftretende schwere, häufig tödlich endende immunvermittelte Meningoenzephalomyelitis. Neurone gelten als Hauptzielzellen des BDV bei der natürlichen BD, jedoch können im Verlauf der Infektion auch Oligodendrozyten und weitere Gliazellen involviert sein.Die experimentelle Infektion von neugeborenen Ratten resultiert in lebenslanger Viruspersistenz ohne Enzephalitis und dient als repräsentatives Modell zur Erforschung von Störungen der Hirnentwicklung und Hirnfunktion. Die experimentelle Infektion von neugeborenen Ratten ist weiterhin gekennzeichnet durch eine generalisierte Ausbreitung virusspezifischer Antigene in allen ZNS-residenten Zellen.Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung des Einflusses des BDV auf die Oligodendrozyten unter besonderer Berücksichtigung ihrer Hauptfunktion, der Myelinisierung des ZNS. Die Myelinogenese setzt sich postnatal fort und ist daher besonders empfindlich gegenüber Hirnentwicklungsschäden durch perinatalen Insult.30 Lewis Ratten wurden neonatal durch Exposition mit einem Aerosol einer virushaltigen Suspension infiziert. Gegenstand dieser Studie waren zusätzlich zwei Mütter und drei Sentinels, die mit den infizierten Tieren vergesellschaftet waren, sowie acht Kontrollratten.Sagittale Gehirn-Paraffinschnitte wurden mit Hämatoxylin-Eosin (HE) und Kresylviolett (KV) angefärbt. Es wurden immunhistochemische Färbungen zur Detektion des viralen Nukleoproteins (p38) und Phosphoproteins (p24) sowie zur Charakterisierung infiltrierender Immunzellen angefertigt. Oligodendrozyten wurden immunhistochemisch mithilfe eines Olig2-Antikörpers visualisiert. Eine Einschätzung der Myelinisierung erfolgte durch eine Standardmyelinfärbung mit Sudanschwarz (SSW) sowie durch immunhistochemische Darstellung des Basischen Myelinproteins (MBP). Der Myelinisierungsgrad wurde semiquantitativ durch mikroskopische Begutachtung klassifiziert.18 neonatal infizierte Ratten zeigten das typische Bild der persistierenden immuntoleranten Infektion ohne infiltrierende Immunzellen. Daneben bestand bei diesen Tieren vorwiegend im Corpus callosum und Cerebellum eine ausgeprägte Mikrogliose. Die Virusproteine N und P zeigten eine disseminierte Verbreitung im gesamten ZNS-Gewebe. Oligodendrozyten fielen besonders im Corpus callosum durch eine Tendenz zur Bildung von Clustern auf. Dies war begleitet von einer erhöhten Oligodendrozyten-Zellzahl. Olig2+ Zellen waren BDV-infiziert, und viele dieser Zellen zeigten lytische Veränderungen der Zellkerne, wie beispielsweise fokale Vakuolisierung. Eine verminderte Myelinexpression fand sich in den mit Sudanschwarz und MBP-Antikörper angefärbten Gehirnschnitten der neonatal infizierten Ratten. Zusätzlich wurden morphologische Abweichungen der Myelinstruktur wie fragmentierte oder perlschnurartige Myelinscheiden nachgewiesen.Für das Myelindefizit gibt es mehrere Erklärungsansätze. Da die Hypomyelinisierung im Gehirn der NBAE-Ratten nicht mit einem Verlust von Oligodendrozyten assoziiert war, ist dieser Phänotyp möglicherweise Folge eines toxischen Effekts auf Oligodendrozyten und Myelin nach abgeschlossener Myelinformation, beispielsweise durch Sekretionsprodukte aktiverter Mikroglia/Makrophagen. Alternativ könnte die Hypomyelinisierung auch aus einer gestörten funktionellen Interaktion zwischen Oligodendrozyten und Axonen und/oder einer gestörten Maturation der Oligodendrozyten resultieren. Da das BDV als nicht-zytolytisch gilt, wurde vermutet, dass es mit Signalwegen interferiert, die für die Funktionen der Oligodendrozyten im Rahmen der Myelinisierung und Reifung von Axonen essentiell sind. Das Phosphoprotein ist möglicherweise für diesen Effekt verantwortlich, indem es die Phosphorylierung von Neurofilamenten kompetitiv beeinflusst. Ein geringerer Phosphorylierungsgrad von Neurofilamenten hat entscheidende Konsequenzen auf die Myelinisierung und axonale Reifungsprozesse. Die vermutete Hypothese sollte mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen gestützt werden.Der Anstieg Olig2-exprimierender Zellen im Corpus callosum der NBAE-Ratten kann als Zeichen einer Remyelinisierung mit Proliferation und Migration von Oligodendrozyten-vorläuferzellen gedeutet werden.Eine gestörte Myelinisierung beeinträchtigt sämtliche Hirnfunktionen, insbesondere die Gedächtnisleistung und das Verhalten. Die Pathologie der weißen Substanz spielt daher möglicherweise eine signifikante Rolle bei der neurologischen Erkrankung neonatal BDV-infizierter Ratten.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2009