Phänotypische und molekulare Charakterisierung von Astrozyten bei der demyelinisierenden Staupeenzephalitis des Hundes In der Literaturübersicht wird neben der Klassifikation von Morbilliviren und deren Wirtsspektrum ein Überblick über das kanine Staupevirus (CDV) und die Pathogenese der CDV Infektion insbesondere der demyelinisierenden Leukoenzephalitis als häufigste Manifestationsform im ZNS gegeben. Da diese als spontanes Tiermodell für die multiple Sklerose des Menschen dient erfolgt eine Erläuterung weiterer Tiermodelle die für die Erforschung dieser Erkrankung genutzt werden. Ein besonderes Augenmerk wird auf Astrozyten als Hauptzielzelle des Staupevirus gelegt. Die verschiedenen Markermoleküle zur Identifizierung dieses Zelltyps inklusive deren Spezifität werden erläutert. Es wird auf die vielseitigen Funktionen und Eigenschaften von Astrozyten in physiologischen und pathologischen Zuständen eingegangen und eine Übersicht über den bisherigen Wissensstand zu reaktiven Astrozyten bei verschiedenen ZNS Erkrankungen und deren Polarisierung in neurotoxische oder neuroprotektive Phänotypen (A1 A2 Polarisierung) gegeben. Ziele der vorliegenden Studie waren es phänotypische Veränderungen von Astrozyten bei der demyelinisierenden Staupeenzephalitis mittels Immunhistologie zu charakterisieren und das astrozytäre Genexpressionsmuster mittels Genexpressionsanalysen auch hinsichtlich einer Polarisierung zu A1 oder A2 Astrozyten zu untersuchen. Für die Untersuchung stand Formalin fixiertes und Paraffin eingebettetes Klein und Stammhirngewebe von insgesamt 5 nicht infizierten Kontrolltieren und 29 Staupevirus infizierten Hunden zur Verfügung. Die Einteilung der Gewebsläsionen in vier Gruppen erfolgte anhand Hämatoxylin Eosin und Luxol Fast Blue Kresylechtviolett gefärbten Schnitten zur Darstellung pathomorphologischer Veränderungen und des Demyelinisierungsgrades. In Gruppe 1 wurden Kontrolltiere zusammengefasst während durch die Gruppen 2 – 4 unterschiedliche Stadien der Staupeläsionen eingeteilt wurden: Gruppe 2 enthielt akute Läsionen die durch eine Vakuolisierung und Gliose der weißen Substanz charakterisiert waren. Subakute Läsionen der Gruppe 3 zeigten einen Myelinverlust mit Nachweis von Gitterzellen Gemistozyten und einzelnen Lymphozyten. Zusätzlich zu den Veränderungen dieser Gruppe wiesen subakute bis chronische Läsionen der Gruppe 4 perivaskuläre entzündliche Infiltrate auf. Mittels Immunhistologie wurden Marker für reife Oligodendrozyten (Nogo A) basisches Myelinprotein (MBP) und Staupevirus Nukleoprotein zur Bestätigung des Myelinverlusts und zum Virusantigen Nachweis verwendet. Zur Phänotypisierung astrozytärer Veränderungen wurden verschiedene Astrozytenmarker (saures Gliafaserprotein [GFAP] Aquaporin 4 [AQP4] Aldehyddehydrogenase 1 L1 [ALDH1L1] Glutamin Synthetase [Gl Syn] S100 Survivin) untersucht. Bereits in der Frühphase der Infektion kam es zu einer reaktiven Astrogliose charakterisiert durch einen Anstieg an GFAP+ Zellen die mehrheitlich eine gemistozytäre Morphologie aufwiesen. Eine veränderte Anzahl ALDH1L1+ Zellen konnte nicht beobachtet werden. Es wurde eine verminderte Expression des Wasserkanalproteins AQP4 und des Glutamat abbauenden Enzyms Gl Syn in allen CDV Läsionsgruppen beobachtet die auf eine Störung der Blut Hirn Schranken Integrität und des Glutamatmetabolismus hinweist. Der Verlust von S100+ Astrozyten spielt möglicherweise eine Rolle bei der Viruspersistenz im ZNS und trägt durch Fehlen der neuroprotektiven Eigenschaften zu neuronaler Schädigung bei. Die Aufregulation des anti apoptotischen Markers Survivin weist auf eine Apoptose Resistenz von Astrozyten in CDV Läsionen hin. In einem weiteren Teil der Studie wurden mittels Genexpressionsanalysen Veränderungen im astrozytären Expressionsmuster untersucht. Dabei wurde ein Datensatz von 81 Astrozyten assoziierten Genen generiert die im Rahmen der CDV Infektion differenziell exprimiert werden. Diese Gene wurden basierend auf ihren Expressionswerten mittels hierarchischer Clusteranalysen in vier Cluster eingeteilt. Cluster A umfasste 14 Gene mit verminderten Expressionswerten unter denen sich mehrere Gene fanden die in die Detoxifizierung von Glutamat involviert sind. Eine Störung des Glutamatmetabolismus kann exzitotoxische Akkumulationen des Neurotransmitters bewirken die zu neuronalem und oligodendroglialem Zelltod führen. Die deutliche Mehrheit der differenziell exprimierten Gene wies eine gesteigerte Expression auf. Die Gene wurden anhand des Grades der Aufregulation in Cluster B C und D unterteilt. Durch Zuordnung von statistisch angereicherten Gene ontology (GO) Termini wurde gezeigt dass aufregulierte Gene an Apoptose Entwicklungsprozessen Zellproliferation Signaltransduktion und Aktivierung der Immunantwort beteiligt sind. Die Untersuchungen zur Astrozytenpolarisation zeigten eine Dominanz von Genen die mit dem neurotoxischen A1 Phänotyp assoziiert sind. Zur Bestätigung der Ergebnisse aus den Genexpressionsanalysen wurde ein immunhistologischer Nachweis der Indolamin 2 3 Dioxygenase (IDO) und des A1 spezifischen Markers C3 inklusive einer Immunfluoreszenz Doppelmarkierung an ausgewähltem Gefriermaterial durchgeführt. Dadurch wurde die Präsenz C3+ GFAP+ A1 Astrozyten in fortgeschrittenen Stadien der CDV Infektion bestätigt. Die Aufregulation des immunmodulatorischen Enzyms IDO führt im ZNS zur Produktion neurotoxischer Metabolite die möglicherweise zum Fortschreiten von Krankheitsprozessen bei demyelinisierenden ZNS Erkrankungen beitragen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie dass reaktive Astrozyten schon in frühen Phasen der Staupevirus induzierten Enzephalitis auftreten und durch eine Maladaptation zu Störungen der Blut Hirn Schranken Funktionalität und des Glutamatmetabolismus führen. Zudem fördern sie die Aktivierung der Immunantwort und nehmen einen neurotoxischen Phänotyp an der zur Schädigung von Neuronen und Oligodendrozyten führen kann. Astrozytopathien tragen somit potenziell zur Initiierung und Progression von Krankheitsprozessen bei der demyelinisierenden Staupeenzephalitis bei.