Neuronal pathology in targeted cortical experimental autoimmune encephalomyelitis and multiple sclerosis

Abstract

In den letzten Jahren ist zunehmend deutlich geworden, dass die Multiple Sklerose (MS) nicht nur eine Erkrankung der weißen Substanz des zentralen Nervensystems ist, sondern auch häufig und beträchtlich die graue Substanz in allen klinischen Verlaufsformen betrifft. Besonders die kortikale Pathologie mit entmarkten Läsionen wurde durch verbesserte immunhistochemische Färbetechniken und neuen magnetresonanztomographischen Verfahren ausführlicher untersucht. MS-Patienten leiden klinisch oft an körperlichen Beeinträchtigungen und neuropsychologischen Defiziten, welche die Lebensqualität beeinflussen. Diese Symptome wurden mit Läsionen in der grauen Substanz assoziiert. Mechanismen, die zu dieser Pathologie führen, müssen daher aufgeklärt werden um vorbeugende oder akute Behandlungen entwickeln zu können. Zur pathologischen Untersuchung der grauen Substanz werden angemessene Tiermodelle benötigt, welche die humane kortikale Pathologie wiederspiegeln. Das am häufigsten verwendete Tiermodell in MS-Studien ist die Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE), die in ihrem ‘konventionellen’ Immunisierungsprotokoll nur selten den zerebralen Kortex betrifft. Ein EAE-Modell mit Einbezug des Kortex, das MS-Läsionen nachahmt, wurde in Ratten beschrieben. Hierzu wurden proinflammatorische Zytokine in eine vorbestimmte kortikale Region injiziert. Da spezifisch genveränderte Rattenstämme fehlen um die Mechanismen der Pathologie in der grauen Substanz zu untersuchen ist es notwendig das Tiermodell in Mäusen zu entwickelen. Das Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines kortikalen EAE-Mausmodells sowie dessen histopathologische Charakterisierung. Desweiteren wurde kortikales Gehirnmaterial von MS-Patienten im späten Krankheitsstadium auf dendritische Patholgie untersucht. Die kortikale EAE wurde in Myelin Oligodendrozyten Glykoprotein (MOG)-immunisierten BiozziABH (hohe Antikörper) und F1 Nachkommen, die aus BiozziABH und Mäusen mit einem C57BL6/J-Hintergrund generiert worden sind, durch die intrakortikale Injektion von TNF-α und IFN-γ induziert. Histologische Untersuchungen zeigten eine ausgedehnte subpiale Entmarkung und Entzündung im Kortex drei Tage nach der Zytokininjektion in der betroffenen Hirnhälfte. Die Entzündung ging innerhalb von drei Wochen fast vollständig zurück und entmarkte Regionen wiesen teilweise eine Remyelinisierung auf. Axone blieben in läsionalen Regionen erhalten und neuronaler Verlust wurde im Kortex nicht beobachtet. Desweiteren wurde eine Methode etabliert, die es erlaubt detailliert dendritische Pathologien in der Maus zu untersuchen. Kortex-enthaltenes Autopsiematerial von progressiven MS-Patienten mit langandauerndem Krankheitsverlauf zeigte einen Verlust von dendritischen Dornfortsätzen (Spines) in Neurone, die in den unteren korikalen Layern sowohl in chronisch entmarkten Läsionen als auch im umliegenden normal erscheinendem Gewebe der grauen Substanz lokalisiert waren. Im vorliegenden Projekt wurde ein kortikales EAE-Mausmodell entwickelt, das die humane MS-Pathologie der grauen Substanz in frühen Krankheitsstadien wiederspiegelt. Dieses Modell ist für Untersuchungen früher Mechanismen im entmarkten Kortex und für die Erprobung therapeutischer Behandlungen wie die Erhöhung der Remyelinisierung nützlich. Darüberhinaus wurde ein ausgedehnter Verlust dendritischer Dornfortsätze im zerebralen Kortex in chronischen MS-Patienten gezeigt, der auf oft beobachtete neuropsychologische Defizite zurückgeführt werden könnte.