MHC-Klasse-I-Gene von Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) und deren Expression im Gehirn
Differential expression of major histocompatibility complex class I molecules in the brain of a New World monkey, the common marmoset (Callithrix jacchus)
von Ulrike Rölleke
Datum der mündl. Prüfung:2007-10-31
Erschienen:2008-01-17
Betreuer:Prof. Dr. Friedrich-Wilhelm Schürmann
Gutachter:Prof. Dr. Rüdiger Hardeland
Gutachter:Prof. Dr. Rudolf Tischner
Gutachter:Prof. Dr. Dieter Heineke
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Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
MHC class I genes and their products are essential components of the adaptive immune response. According to numerous studies it was assumed that neurons do not express MHC class I genes as a part of the immune privilege state of the CNS. However, this view was disproved by more recent and sensitive methods. From different groups it was shown in different mammals (cat, mice, rat) that neurons express MHC class I genes and molecules. Moreover, studies on cats and mice revealed that MHC class I molecules in neurons are probably involved in synaptic plasticity and therefore fulfill a neurobiological role beside antigen presentation. With regard to this state of research the aim of this study was to investigate the MHC class I genes of the common marmoset monkey (Callithrix jacchus) and their expression in the brain. Using in-situ hybridisation neuronal MHC class I and B2M mRNA expression was found in this non-human primate in cortex, substantia nigra, hippocampus formation, nucleus oculomotorius communis, nucleus ruber and on epithelial- and endothelial cells of the plexus choroideus and ventricles. In the same regions MHC class I protein expression was found using immunohistology. This MHC class I expression pattern in the brain of a non-human primate is similar to that described earlier for rodents and cats. A nearly identical expression pattern was also found in tree shrews (Tupaia belangeri). Analysis of the brain of immunsuppressed marmosets revealed a reduction of MHC class I expression in neurons but not in endothelial cells of cerebral blood vessels. It appears that in each case different MHC class I molecules are expressed and that they function differently. In conclusion, these results suggest that MHC class I molecules might play a role in synaptic plasticity in T. belangeri and the non-human primate C. jacchus. Because of the closed genetic relationship a similar role of these molecules in the human brain could be possible. Taking into account examples from the immune system correlations between higher susceptibility of neurodegenerative disorders and the individual MHC class I genotype are not be excluded.
Keywords: MHC class I; neuronal expression; in situ hybridization; immunohistology
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MHC-Klasse-I-Gene und deren Produkte sind
essentielle Komponenten der adaptiven Immunantwort.
Lange Zeit wurde aufgrund zahlreicher Studien davon
ausgegangen, dass Neuronen als Teil des
Immunprivileg-Status des ZNS keine MHC-Klasse-I-Gene
exprimieren. Diese Befunde wurden jedoch durch neuere
und sensitivere Methoden widerlegt. Es konnte von
unterschiedlichen Arbeitsgruppen in verschiedenen
Säugetieren (Katze, Maus, Ratte) gezeigt werden, dass
Neuronen MHC-Klasse-I-Gene und -Moleküle exprimieren.
Darüber hinaus wurde in Katze und Maus gezeigt, dass
MHC-Klasse-I-Moleküle in Neuronen sehr wahrscheinlich
an der synaptischen Plastizität beteiligt sind und
damit neben der Antigenpräsentation eine
neurobiologische Funktion erfüllen. In Hinblick auf
diesen Forschungsstand war Ziel dieser Arbeit die
MHC-Klasse-I-Gene von Weißbüschelaffen (Callithrix
jacchus) und deren Expression im Gehirn zu untersuchen.
Mittels In-situ-Hybridisierung konnte in Neuronen
dieses nicht-humanen Primaten MHC-Klasse-I- und
B2M-mRNA-Expression im Cortex, in der Substantia nigra,
in der Hippocampus-Formation, im Nucleus oculomotorius
communis, im Nucleus ruber und in Epithel- und
Endothelzellen des Plexus choroideus und der
Ventrikelbereiche nachgewiesen werden. In den gleichen
Bereichen konnte mittels Immunhistologie auch die
Expression von MHC-Klasse-I-Molekülen festgestellt
werden. Damit zeigte sich ein ähnliches
MHC-Klasse-I-Expressionsmuster wie es zuvor in der Maus
und Ratte beschrieben wurde. Ein nahezu identisches
Expressionsmuster konnte auch für das Spitzhörnchen
(Tupaia belangeri) nachgewiesen werden. Weiterhin wurde
in immunsupprimierten Weißbüschelaffen eine Reduktion
der MHC-Klasse-I-Molekül-Expression auf Neuronen aber
nicht auf Endothelzellen der cerebralen Blutgefäße
beobachtet. Damit scheinen jeweils unterschiedliche
MHC-Klasse-I-Moleküle exprimiert zu werden und dabei
unterschiedliche Aufgaben wahrzunehmen. Insgesamt
lassen diese Ergebnisse vermuten, dass
MHC-Klasse-I-Moleküle bei T. belangeri und dem
nicht-humanen Primaten C. jacchus eine Rolle in der
synaptischen Plastizität spielen könnten. Aufgrund der
nahen Verwandtschaft könnte dies damit auch im Menschen
wahrscheinlich sein. Zusammenhänge zwischen einer
erhöhten Suszeptibilität neurodegenerativer Krankheiten
und des individuellen MHC-Klasse-I-Genotyps sind
aufgrund Beispielen aus dem Immunsystem ebenfalls nicht
auszuschließen.
Schlagwörter: MHC-Klasse-I; neuronale Expression; In-situ-Hybridisierung; Immunhistologie