title: Die Rolle der Kynureninsäure bei der Alzheimer Demenz
title: Role of kynurenic acid in Alzheimer disease
Creators: name: Steiner, Levke
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: α7 nikotinerger Acetylcholinrezeptor
Alzheimer disease
Kynureninsäure
Inflammation
Alzheimer Demenz
Mikroglia
Medizin, Gesundheit
α7 nicotinic acetylcholine receptor
Kynurenic acid
Microglia

description: Die Alzheimer-Erkrankung ist eine
      neurodegenerative Demenzerkrankung, für die bisher keine
      kurative Therapie entwickelt werden konnte. Im Jahr 2007 lag
      die weltweite Prävalenz bei 29 Millionen (Brookmeyer et al.
      2007). In der Pathogenese der Erkrankung stehen die Bildung
      von Aβ Plaques sowie intra-zelluläre Neurofibrillenbündel im
      Vordergrund. Neben diesen histopatho-logischen Korrelaten
      spielt vor allem die Neuroinflammation eine bedeutende Rolle
      (Krause und Muller 2010). Kynureninsäure entsteht im
      Kynureninstoffwechselweg, welcher eine zentrale Stellung im
      Tryptophanabbauweg einnimmt. Die Kynureninsäure gilt als
      endo-gener Antagonist des α7nAChR. Ihr wird in der Literatur
      eine neuroprotektive Rolle zugewiesen (Gulaj et al. 2010).
      Zielsetzung dieser Arbeit war es anhand verschiedener in
      vitro Experimente darzustellen, ob bzw. inwiefern die
      Kynureninsäure einen Einfluss Aβ-stimulierte Mikrogliazellen
      ausübt. Zu Beginn der Arbeit wurde eine mögliche
      Regulierbarkeit der α7nACh Rezeptorexpression durch die
      Kynureninsäure mit der Western-Blot-Methodik untersucht. Das
      angewandte Methodenspektrum umfasste zusätzlich MTT-Assays
      und fluoreszenzmarkierte Durchflusszytometrie zur
      Untersuchung der Zellviabilität und des Apoptoseverhaltens
      sowie Zytokin-ELISAs und NO-Assays zur Detektion
      freigesetzter proinflammatorischer Zytokine und NO. Zudem
      wurde die mikrogliale Phagozytose von Aβ mit einer
      fluoreszenz- markierten Durchflusszytometrie untersucht und
      mittels Western-Blotting verifiziert. Des Weiteren wurde die
      Konzentration der Kynureninsäure in Serumproben von Patienten
      mit AD und von einer Kontrollgruppe mit einem
      Kynureninsäure-ELISA bestimmt. Bei der Auswertung der
      Ergebnisse konnte in vitro ein protektiver Einfluss der
      Kynureninsäure auf Aβ-stimulierte Mikrogliazellen detektiert
      werden. In Bezug auf die Toxizität konnte die Apoptoserate
      durch Ko-Inkubation mit KA signifikant reduziert werden.
      Zudem konnte gezeigt werden, dass die KA in der Lage ist, die
      Aβ-induzierte Freisetzung von TNF-α signifikant und von IL-6
      und NO in der Tendenz zu senken. Die mikrogliale Phagozytose
      von Aβ konnte durch die Ko-Stimulation mit KA signifikant um
      ein Drittel reduziert werden. Im Kynureninsäure-ELISA konnten
      keine Unterschiede der KA-Konzentration in den Seren von AD
      und Kontrollen gesehen werden. Durch die Senkung
      proinflammatorischer Zytokine und die Reduktion mikroglialer
      Aβ-Aufnahme greift die KA jedoch wesentlich in den
      Zellstoffwechsel ein, bedingt somit eine geringere
      Neuroinflammation und senkt konsekutiv den mikroglialen
      Zelluntergang. Im Ausblick wäre es interessant die Wirkung
      der KA auf Aβ-stimulierte primäre Mikrogliazellen zu
      untersuchen.
description: Alzheimer's disease is a
      neurodegenerative disorder, for which no curative treatment
      has been developed yet. In 2007 the global prevalence was 29
      million (Brookmeyer et al. 2007). The major contributors in
      the pathogenesis of the disease are the formation of Aβ
      plaques and neurofibrillary tangles. In addition
      neuroinflammation plays a significant role (Krause und Muller
      2010). Kynurenic acid is produced in the kynurenine pathway,
      which has a central position in tryptophan catabolism.
      Kynurenic acid is an endogenous antagonist of the α7nAChR. In
      the literature a neuroprotective role for kynurenic acid has
      been described (Gulaj et al. 2010). Objective of this thesis
      was to investigate the effect of kynurenic acid and Aβ on
      microglial cells using various in vitro experiments. At first
      the modulation of α7nACh receptor expression by kynurenic
      acid was examined with Western blot. Furthermore the range of
      methods included MTT-assays and flow cytometry to study cell
      viability and apoptosis. For the detection of proinflammatory
      cytokines and NO in cell culture supernatants,
      cytokine-ELISAs and NO-assays were performed. In addition,
      the microglial phagocytosis of Aβ was examined using
      FITC-labeled Aβ and flow cytometry and verified using Western
      blots. The concentration of kynurenic acid in serum samples
      from patients with AD and healthy controls was determined
      with an ELISA. Neither Aβ nor kynurenic acid showed an effect
      on the expression of α7nACh receptor. In terms of toxicity no
      change in cell viability was detected. However, a significant
      reduction in the rate of apoptosis after co-incubation with
      kynurenic acid could be achieved. Moreover it could be shown
      that kynurenic acid reduces Aβ-induced release of TNF-α
      significantly and of IL-6 and NO by trend. Microglial
      phagocytosis of Aβ could be reduced significantly by
      co-stimulation with kynurenic acid. In the ELISA no
      differences of kynurenic acid concentration in the sera of AD
      patients compared with healthy controls could be seen. Taken
      together a protective effect of the endogenous α7nAChR
      antagonist kynurenic acid on Aβ-treated microglial cells
      could be detected in vitro and should be subjected to in vivo
      experiments using AD transgenic mice.