Demyelinisierung und Axonschaden in der MOG35-55-induzierten experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis der C57BL/6-Maus : eine ultrastrukturelle Studie
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Zusammenfassung
Die Multiple Sklerose (MS) gilt als Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) und ist durch multizentrische Inflammation, Demyelinisierung und Axonschädigung charakterisiert. Trotz großer Forschungsanstrengungen bleiben die zugrunde liegenden Pathomechanismen unverstanden. Die Untersuchung pathogenetischer Mechanismen am Menschen ist mit großen Schwierigkeiten verbunden, daher sind Tiermodelle auch heute noch unerlässlich, um grundlegende Mechanismen der Läsionsentstehung im ZNS verstehen und die Läsionsformation über die Zeit verfolgen zu können. Die experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis ist eines der am häufigsten verwendeten Modelle der MS. Insbesondere der C57BL/6 (B6)-Mausstamm ist für mechanistische Studien unabdingbar, da viele genmodifizierte Mäuse auf diesem Hintergrund gezüchtet werden. Eines der traditionellen Modelle der B6-EAE ist die Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein Peptid 35-55 (MOG35-55)-induzierte EAE. Aufgrund der Ähnlichkeit der histopathologischen Charakteristika der MOG35-55-induzierten EAE mit der menschlichen Erkrankung und aufgrund der einfachen Verfügbarkeit und Herstellbarkeit des MOG35-55 stellt dieses Modell eines der am häufigsten verwendeten MS-Modelle dar. Bevor jedoch die pathogenetische und/oder therapeutische Bedeutung einzelner Effektormechanismen evaluiert werden kann, bedarf es einer eingehenden Charakterisierung des verwendeten Modells.Verschiedene Arbeitsgruppen haben die inflammatorische Komponente der MOG35-55-induzierten EAE untersucht und auch die Rolle neurodegenerativer Prozesse wurde, unter anderem von unserer Arbeitsgruppe, in lichtmikroskopischen und immunhistochemischen Studien bereits evaluiert. Die vorliegende Arbeit ist die erste Studie, die eine Charakterisierung der Myelin- und Axonpathologien in der MOG35-55-induzierten EAE auf ultrastruktureller Ebene vornimmt. Um die Histopathologie der MOG35-55-induzierten EAE der B6-Maus über einen Zeitraum von sechs Monaten untersuchen zu können, wurden eindeutige morphologische Korrelate einer Myelin- und Axonschädigung herangezogen, um zeitabhängige Unterschiede und/oder Ähnlichkeiten zwischen der akuten, chronischen und langzeit-chronischen Phase der EAE zu beurteilen. Für diesen Zweck wurden Querschnitte des lumbalen Rückenmarks MOG35-55-immunisierter Mäuse zum Zeitpunkt der akuten EAE (erstes Auftreten der paralytischen Symptome), drei Monate (chronische EAE) und sechs Monate nach Krankheitsbeginn (langzeit-chronische EAE) angefertigt, in EPON eingebettet und mittels Elektronenmikroskopie untersucht.Das Ausmaß der Myelinpathologie wurde mittels Messung der g-ratio (Axondurchmesser geteilt durch Gesamtdurchmesser der Nervenfaser) evaluiert und nahm zeitlich progredient zu. Eine Schädigung der Axone hingegen konnte bereits früh im Krankheitsverlauf vermehrt nachgewiesen werden und blieb über den beobachteten Zeitraum von sechs Monaten konstant erhöht. Als axonale Pathologien wurden axonaler Verlust, Axolyse, eine Vergrößerung der axonalen Mitochondrien sowie eine Verringerung im Abstand benachbarter Neurofilamente im Axon (NNND) gewertet. In Übereinstimmung mit der Situation beim MS-Patienten zeigt diese Erkenntnis eindrücklich die Bedeutung des axonalen Schadens als morphologisch-strukturelles Korrelat irreversibler klinischer Schäden auf, entsprechend dem chronischen Krankheitsverlauf in diesem Modell. Weiterhin konnten wir bereits früh im Krankheitsverlauf das Auftreten einer isolierten Axonschädigung ohne gleichzeitige Pathologie der Myelinscheide nachweisen. Diese Beobachtung zeigt, dass eine axonale Schädigung, zumindest teilweise, auch in Abwesenheit von Myelinpathologien auftreten kann. Dies bestärkt die Notwendigkeit, auch neuroprotektive Therapiestrategien zu entwickeln und damit die immunmodulierende Basistherapie zu ergänzen. Auch das Auftreten regenerativer Prozesse, d. h. eine Remyelinisierung der zuvor demyelinisierten Myelinscheide, konnte in der vorliegenden Arbeit nachgewiesen und als Charakterisitikum der langzeit-chronischen EAE identifiziert werden. Bei der Auswertung der Myelin- und Axonpathologien wurde zur Evaluation der Traktspezifität stets zwischen Ventrolateral- und Dorsalstrang unterschieden, wobei insgesamt für die beiden untersuchten Bahnsysteme eine völlig unterschiedliche Läsionskinetik gefunden werden konnte. Neben der Untersuchung der Läsionsregion der weißen Substanz wurde in der vorliegenden Studie auch die lichtmikroskopisch normal erscheinende weiße Substanz (normal-appearing white matter, NAWM) evaluiert. In dieser Region konnten wir im Gegensatz zu Kontrollgewebe vermehrt Myelin- und Axonpathologien nachweisen, das Ausmaß der Pathologie lag zwischen Kontrollgewebe und Läsionsregion. Ingesamt legen die Ergebnisse der vorliegenden Studie nahe, dass die histopathologischen Charakteristika der MOG35-55-induzierten EAE der B6-Maus viele Aspekte der MS Pathologie widerspiegeln und dieses Modell daher besonders gut für mechanistische Studien über den Einfluß sowohl neuroprotektiv als auch neurodegenerativ wirkender Mechanismen in autoimmunen ZNS-Erkrankungen geeignet ist.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler