Transplantation of Mouse Embryonic Stem Cell-Derived Dopaminergic Neurons in a Unilateral 6-Hydroxydopamine Lesion Rat Model of Parkinson’s Disease

Abstract

Embryonale Stammzellen (ES Zellen) sind eine vielversprechende Möglichkeit für Zellenerzatztherapie der Parkinson-Erkrankung. Undifferenzierte ES Zellen der Maus differenzieren sich zu funktionellen dopaminergen Neuronen nach der Transplantation in ein experimentellen Rattenmodell der Parkinson-Erkrankung aus, verursachen aber die Ausbildung von Tumoren. Ziel dieser Arbeit war es, die anatomische und funktionelle Integration von differenzierten ES Zellen der Maus in 6-Hydroxydopamin läsionierten Rattengehirnen zu untersuchen. Embryonale Stammzellen der Maus wurden 14 Tage mit PA6-Zellen ko-kultiviert, mit PKH26 markiert und anschließend in 6-Hydroxydopamin läsionierte, mit- oder ohne Cyclosporin A behandelte Ratten transplantiert. Die transplantierten Zellen konnten an ihrer PKH26 Fluoreszenz in allen Empfängergehirnen von ES Zellen bis zu 5 Wochen nach der Transplantation nachgewiesen werden. Die aus den ES Zellen der Maus entstandenen dopaminergen Neuronen überlebten die Transplantation und führten zu einer Verbesserung beim Amphetamin-induzierten Rotationsverhalten. Immunsuppression mit Cyclosporin A verbessert zwar das Überleben der dopaminergen Neuronen, war aber mit einigen Nebenwirkungen einschließlich verschlechterter Motorfunktion und ein erhöhtes Risiko von Tumorausbildung und erhöhte Morbidität verbunden. Morphologische Analysen konnten zeigen dass zwischen ein und 5 Wochen nach der Transplantation ein signifikanter Anteil der dopaminergen Neuronen Fasern verloren. Es konnte kein direktes Verhältnis zwischen der Vaskularisierung von Transplantaten und dem Überleben und der Entwicklung der dopaminergen Neuronen nachgewiesen werden. Die Anzahl der Dopamin-1 Rezeptoren im Striatum wurde durch die 6-Hydroxydopamin Läsion und/oder die Transplantation von Dopamin-produzierenden Zellen nicht beeinflusst. Bei denselben Ratten wiesen Autoradiographie-Experimente einen deutlichen Verlust der Dopamintransporter Bindung im läsionierten Striatum nach. Dieser Verlust wurde durch die Transplantation von differenzierten ES Zellen nicht aufgehoben. Diese Ergebnisse zeigen dass differenzierte ES Zellen das Potential besitzen funktionielle dopaminerge Neurone zu bilden. Um diesen therapeutische Ansatz zu optimieren, sollten neue Strategien für effizientere Differenzierung von ES Zellen entwickelt werden. Des weitern sollte das Überleben und die Integration von aus ES Zellen entstandenen dopaminergen Neuronen in Empfängergehirnen verbessert werden.