title: Morphologische Charakterisierung der Alpha-Synukleinopathie in einem Parkinson-Mausmodell
title: Morphological Characterization of Alpha-Synucleinopathy in a Parkinson's Mouse Model
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Grotmann, Constantin Alexander
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Mausmodell
Neurologie
Medical sciences Medicine
Medizin
Morbus Parkinson
Proteinopathie
Parkinson-Krankheit
Alpha-Synukleinopathie
Parkinson's Disease
Elektronenmikroskopie

description: Die Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch motorische
und nicht-motorische Symptome gekennzeichnet ist. Ursache scheint ein komplexes
Zusammenspiel von genetischen Faktoren und Umweltfaktoren zu sein, die zahlreiche
grundlegende zelluläre Prozesse beeinflussen. Histopathologisches Korrelat der
Erkrankung sind zytoplasmatische Aggregate, die maßgeblich aus fehlgefaltetem a-
Synuklein bestehen und je nach Lokalisation Lewy-Körperchen oder Lewy-Neuriten
genannt werden. Zum genaueren Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismus
sowie letztendlich zur Etablierung neuer krankheitsmodifizierender
Therapiemöglichkeiten sind geeignete in vivo Modelle unerlässlich. Ein solches Modell
bietet die intrazerebrale Injektion von präformierten a-Synuklein-Fibrillen in Mäuse.
Das Ziel dieses Promotionsprojektes war es, das auf der Injektion von präformierten
Fibrillen basierende Modell in unserer Arbeitsgruppe zu etablieren, zu phänotypisieren
und anhand des Modells Untersuchungen durchzuführen, die zu einem besseren
Verständnis der induzierten a-Synuklein-Pathologie auf zellulärer Ebene beitragen
sollten. Hierzu wurden präformierte Fibrillen aus murinem a-Synuklein in die Substantia
nigra Pars compacta von Mäusen injiziert und 12 Wochen später geopfert. Die Mäuse-
Kohorte für die TEM-Untersuchung erhielt zusätzlich eine Fluorogold-Injektion in das
Striatum. Die Gehirne der Mäuse wurden anschließend herauspräpariert, aufbereitet
und geschnitten. Die Herstellung dieser Gehirnschnitte inklusive Injektion, Operation
und Aufbereitung der Gehirnschnitte sind explizit kein Teil dieses Promotionsprojektes.
Anschließend wurden die bereitgestellten Gehirnschnitte im Rahmen dieses
Promotionsprojektes gefärbt und mittels Immunhistochemie oder
Transmissionselektronenmikroskopie untersucht.
Konkret umfasste diese Arbeit drei Themenkomplexe. Zunächst wurde untersucht, ob
die präformierten a-Synuklein-Fibrillen nach intrazerebraler Injektion in die Substantia
nigra Pars compacta eine Aggregatpathologie auslöst und ob diese mit einer messbaren Neurodegeneration einhergeht. Darüber hinaus wurde anhand eines
Bewertungssystems die Ausbreitung der Pathologie in weitere Gehirnregionen evaluiert
und mit dem Konnektom der Substantia nigra Pars compacta sowie der Braak-Stadien
verglichen. Zu guter Letzt wurde die Aggregatpathologie elektronenmikroskopisch
untersucht und charakterisiert.
In den oben genannten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Injektion von präformierten a-Synuklein Fibrillen eine ausgeprägte Aggregatpathologie mit einer
Transduktionsrate von etwa 40% auslöste, die mit einem Zellverlust von etwa 30%
einherging. Die Aggregate waren immunreaktiv für S129-phosphoryliertes a-Synuklein
und p62 sowie resistent gegen Proteinase K-Abbau. Somit wiesen sie wichtige Merkmale
der humanen Lewy-Körperchen auf. Des Weiteren zeigte sich eine Ausbreitung der
Pathologie über weite Distanzen in nahezu alle untersuchten Hirnregionen. Die
Ausbreitung erfolgte prädominant auf der ipsilateralen Seite und nach rostral. Das
Ausbreitungsmuster ließ sich hier nicht alleine durch das Konnektom der Substantia
nigra Pars compacta erklären. Stattdessen könnte ein Zusammenspiel aus a-Synukleinspezifischen
Faktoren und den charakteristischen Eigenschaften von Sender- und
Empfängerzellen das Ausbreitungsmuster bestimmen. In der
elektronenmikroskopischen Charakterisierung ergab sich in Übereinstimmung mit
Untersuchungen an humanen Lewy-Körperchen das Bild einer komplexen perinukleären
Aggregatpathologie mit einem hohen Anteil dysmorpher und degenerierter
Mitochondrien sowie einer Vielzahl von Lysosomen in unterschiedlichen
Aktivierungszuständen und eine Vielzahl von tubulo-vesikulären Strukturen.
Dementsprechend zeigt die Aggregatpathologie elektronenmikroskopisch eher das Bild
einer Lipidopathie als einer Proteinopathie.
Somit konnte in diesem Promotionsprojekt erfolgreich das auf der Injektion von
präformierten a-Synuklein-Fibrillen basierende Modell in unserer Arbeitsgruppe
etabliert und gezeigt werden, dass die ausgelöste Aggregatpathologie die wichtigsten
Merkmale von humanen Lewy-Körperchen reproduziert. Weiterhin legen die Ergebnisse dieser Studie verschiedene Aspekte des Krankheitsprogresses dar und bieten damit eine
wertvolle Grundlage für die weitere Untersuchung der zugrunde liegenden
Mechanismen der Ausbreitung und involvierten zellulären Prozesse.