Einfluss des GDNF-Rezeptors Ret auf die Erholung des nigrostriatalen Systems im MPTP-Mausmodell der Parkinsonerkrankung

Abstract

Das idiopathische Parkinsonsyndrom (IPS) ist charakterisiert durch den fortschreitenden Verlust dopaminerger Neurone in der Substantia nigra pars compacta (SNpc). Die gegenwärtigen Therapien für diese Erkrankung mildern die Symptome; die Degeneration der Neurone aufzuhalten oder die Regeneration betroffener Strukturen zu fördern, ist bislang ohne Erfolg geblieben. Die Aktivierung des Ret- (Rearranged during transfection) Rezeptors durch den Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) wurde als wichtiger Differenzierungs- und Überlebensfaktor für dopaminerge Neurone des Mittelhirns in vorklinischen Experimenten identifiziert. Diese positiven Ergebnisse führten zu klinischen Versuchen mit GDNF, welche in widersprüchlichen Resultaten endeten. Um die Wirkung von physiologischem GDNF über den Ret-Signalweg für das IPS weiter zu untersuchen, wurden Mäuse mit einer selektiven Ret-Defizienz in dopaminergen Neuronen verwendet. Die Toxizität von 1-Methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-Tetrahydropyridin (MPTP) ist das beste charakterisierte Tiermodell des IPS. Daher wurden Ret-defiziente Mäuse und Kontrollen an 5 aufeinanderfolgenden Tagen gewichtsadaptiert mit 30 mg/kg KG MPTP oder 0,9% Natriumchlorid (NaCl) injiziert. Um den langfristigen Einfluss des GDNF-vermittelten Signalweges über den Ret-Rezeptor im MPTP-Mausmodell auf die Regeneration des nigrostriatalen Systems zu untersuchen, wurden die Gehirne nach 90 Tagen histologisch aufgearbeitet und ausgewertet. Diese Ergebnisse wurden mit den akuten Veränderungen 14 Tage nach MPTP-Gabe verglichen. Die Auswertung enthielt die stereologische Bestimmung der Anzahl Tyrosinhydroxylase-positiver Neurone und Nissl-positiver Zellen in der SNpc, die Messung der Katecholaminkonzentrationen im Striatum, sowie die Ermittlung der striatalen Faserdichte und der nigrostriatalen Fasern rostral der SNpc. Die Zellzahlen in der SNpc aller mit NaCl behandelten Tiere zum Zeitpunkt von 14 und 90 Tagen zeigten, dass Ret-defiziente Mäuse kein primäres Defizit und keine spontane Degeneration aufwiesen. Die MPTP-Gabe führte bei allen drei Genotypen zum Zeitpunkt von 14 Tagen zu einer Verminderung der dopaminergen Neurone und der striatalen Projektionen. Auch die Katecholaminkonzentrationen im Striatum waren zum Zeitpunkt von 14 Tagen nach MPTP-Injektion bei allen drei Genotypen erniedrigt. Eine Neurogenese zum Zeitpunkt von 90 Tagen ließ sich bei keinem der drei Genotypen nachweisen. 90 Tage nach MPTP-Injektion erholten sich die Anzahl der striatalen Fasern und die striatalen Katecholaminkonzentrationen in den Kontrollen. Dies beruht auf dem Auswachsen von terminalen Axonkollateralen im Striatum und wird als Sprouting bezeichnet. Ret-defiziente Mäuse zeigten kein Sprouting. Dies impliziert, dass der Ret-Rezeptor für die Wirkung von GDNF auf Sprouting verantwortlich ist und dass endogenes GDNF ausreicht, um axonales Sprouting zu induzieren. Sowohl die selektive Eliminierung des Ret-Rezeptors als auch der Vergleich des akuten Effekts mit dem Langzeiteffekt von MPTP in einem einheitlichen Modell wurden bisher in der tierexperimentellen Forschung nicht untersucht und werden hier präsentiert. Die Schlussfolgerung der vorliegenden Arbeit ist, dass der durch endogenes GDNF ausgelöste Ret-Signalweg die Regeneration dopaminerger axonaler Terminalen im Striatum fördert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Ret-Rezeptor als verantwortliches Signalmolekül für GDNF identifiziert und die Wirkung dieser Signalkaskade näher untersucht. Basierend auf diesen Ergebnissen können zukünftig weitere Untersuchungen hier anschließen, um eine Therapie für das IPS zu erarbeiten.