Brain derived neurotrophic factor (BDNF): Untersuchungen zur Expression und Regulation in vitro sowie zur funktionellen Relevanz in der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE)

Abstract

Das Neurotrophin Brain derived neurotrophic factor (BDNF) ist essenziell für die Entwicklung und den Erhalt des Nervensystems. Seine Expression ist nicht nur auf Neuronen begrenzt, sondern wurde auch in Immunzellen, wie z.B. in den Infiltraten in Multiple Sklerose Läsionen, detektiert. Zahlreiche Studien deuten auf eine neuroprotektive Funktion des BDNF hin. Dass Immunzellen BDNF exprimieren, welches zudem neuroprotektiv wirken könnte wurde auch im Konzept der neuroprotektiven Autoimmunität aufgegriffen. Dieses Konzept baut darauf auf, dass autoimmune T-Zellen neben ihrer aggressiv destruktiven Funktion durch die Expression von regulatorischen Molekülen, wie z.B. auch dem BDNF, axonprotektive Fähigkeiten besitzen. Ausgehend von dieser Hypothese wurde das BDNF in der vorliegenden Arbeit auf zwei verschiedenen Wegen untersucht.Im Ersten Teil standen grundlagenorientierte Untersuchungen im Vordergrund. Dabei ging es um die Erforschung der unterschiedlichen Splice-Varianten des BDNF Gens und deren Expressionsmuster im ZNS und in den Immunzellen. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass sich die Expression von BDNF Splice-Varianten zwischen Immunsystem und Gehirn signifikant unterscheidet. Dabei scheinen unterschiedliche Regulationsmechanismen der BDNF mRNA Expression in den verschiedenen Zelltypen zu existieren. Die physiologische Relevanz dieser Splice-Varianten ist jedoch immer noch nicht aufgeklärt.Im zweiten Teil der Arbeit ging es um die Überexpression von BDNF in T-Zellen und deren adoptiven Transfer in einem Tiermodell der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE). Dadurch sollte getestet werden, ob diese Injektion den Krankheitsverlauf, aber vor allem den axonalen Schaden positiv beeinflussen kann. Dafür wurden mit Hilfe eines lentiviralen Transduktionssystems BDNF überexprimierende T-Zellen generiert, die in C57BL/6 Mäuse i.v. injiziert wurden, in denen zuvor eine EAE ausgelöst wurde. Die mit den BDNF transduzierten T-Zellen behandelten Tiere zeigten zunächst einen verzögerten und deutlich reduzierten Krankheitsverlauf. Die Charakterisierung des axonalen Schadens zeigte geringere Akkumulationen von APP, geringere Expressionen von iNOS und eine höhere Axondichte in den Läsionen und Periläsionen der BDNF behandelten Tieren im Vergleich zu den GFP behandelten Kontrolltieren, was einen besseren Axonerhalt in den BDNF behandelten Tieren bezeugte. Die Überexpression von BDNF in T-Zellen sorgte in vivo ganz deutlich für einen besseren Axonerhalt und bestätigte damit seine funktionelle Relevanz in der EAE.Durch diese Ergebnisse wird das Neurotrophin BDNF in den Fokus neuer Therapiestrategien der Multiplen Sklerose und anderer Autoimmunerkrankungen gesetzt.