Multiple Sklerose: Einflussfaktoren von Oligodendrozytendichte und Remyelinisierung, Östrogen und Progesteron als Protektiva?
Influencing Factors of Oligodendrocyte Density and Remyelination in Multiple Sclerosis or: Estrogen and Progesterone as Protective Agents?
by Thomas Goldschmidt
Date of Examination:2011-06-28
Date of issue:2011-05-31
Advisor:Prof. Dr. Tanja Kuhlmann
Referee:Prof. Dr. Wolfgang Brück
Referee:Prof. Dr. Jutta Gärtner
Persistent Address:
http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B1F1-F
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Size:2.89Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
During the last decade it became more and more apparent that MS is not only clinically but also histologically a heterogeneous disease. It seems now likely that a primary oligodendroglial damage is the cause of several (pattern 3 and 4 lesions), some say, all types of MS-lesions (neurodegenerative hypothesis). This study focuses on the group of oligodendroglial cells and searches to determine factors that influence their density, their function (here: remyelination), their proliferation and their vulnerability. As potential factors we analyzed: sex, age, MS (and disease form), anatomical location and the influence of estradiol and progesterone. There is evidence that female sex and female sex hormones have a protective effect on MS. Here we investigate if this effect is due to an impact on oligodendrocytes. We could not detect any influence of sex or age on the density of oligodendrocytes in normal white matter of healthy subjects (n=23, F=11) or MS patients (n=9). The disease form, however, seems to have an effect: SPMS showed a higher density than PPMS and controls. The remyelination capacity did not differ in between sexes (174 MS-lesions, n=36, F=17). However, location may influence remyelination: subcortical lesions showed more ample remyelination than periventricular lesions and cerebellar lesions were hardly ever comprehensively (>50%) remyelinated. The majority of patients showed a pronounced hetereogeneity regarding remyelination in between lesions. In cell-culture environment we could show that physiological levels of estradiol enhance the proliferation of rat-derived oligodendrocytes (CG4-cells). We could not observe a protective effect of estradiol vis-à-vis SNAP and staurosporine. This is probably due to the fact that CG4-cells express only ERß and not ERa. Progesterone showed no impact on proliferation or Staurosporine-vulnerabilty of PR-positive oligodendrocytes (CG4-cells). However, we detected a highly significant protective effect vis-à-vis SNAP. This could be due to a NO-specific effect of Progesterone which has to be further explored in the future. In human oligodendrocytes we found ERß- and traces of ERa-mRNA but no PR-mRNA. Further studies are needed to learn more about possible location dependencies of receptor expression and the effect of estrogen and progesterone on human oligodendrocytes. (F=female)
Keywords: multiple sclerosis; remyelination; oligodendrocyte; oligodendrocyte precursor cells; OLIG2; sex difference; estrogen; progesterone; SNAP; NO; histology
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Im letzten Jahrzehnt zeigte sich mehr und mehr, dass MS sich nicht nur klinisch, sondern auch histologisch heterogen verhält. Es gilt seitdem als wahrscheinlich, dass eine primäre Oligodendrozytenschädigung die Ursache einiger (Typ-III- und -IV-Läsionen), vielleicht sogar sämtlicher MS-Läsionen (Neurodegenerationshypothese) darstellt. Diese Arbeit richtet ihren Fokus auf die Zellgruppe der Oligodendrozyten und testet Einflüsse auf die Zellzahl, die Funktion (hier: Remyelinisierung), die Proliferation und die Vulnerabilität. Als potentielle Einflussfaktoren werden das Geschlecht, das Alter, MS und die MS-Verlaufsform, die anatomische Lokalisation und die Hormone Östradiol und Progesteron untersucht. Es gibt viele Studien, die dem weiblichen Geschlecht und den weiblichen Geschlechtshormonen einen protektiven Effekt bei MS bescheinigen. Hier wurde untersucht, inwiefern dieser Effekt mit einer Wirkung auf die Oligodendrozyten erklärbar ist. Bei Gesunden (n=23, W=11) und MS-Kranken (n=9) konnten wir keinen Einfluss des Geschlechts auf die Anzahl der Oligodendrozyten feststellen. Die MS-Verlaufsform indessen beeinflusste die Anzahl: SPMS hatte eine höhere Zelldichte als PPMS und Kontrollen. Die Remyelinisierungskapazität zeigte keine Geschlechtsabhängigkeit (174 MS-Läsionen, n=36, W=17). Dafür konnten wir eine Lokalisationsabhängigkeit beobachten: subkortikale Läsionen remyelinisierten besser als periventrikuläre. Zerebellär gelegene Läsionen remyelinisierten am seltensten vollständig (>50%). Die meisten Patienten wiesen eine starke Heterogenität im Remyelinisierungsgrad der Läsionen auf. Östradiol wirkte in physiologischen Dosierungen proproliferativ auf Oligodendrozyten (CG4-Zellen). Einen protektiven Effekt gegenüber SNAP und Staurosporin konnten wir bei alleiniger ERβ-Expression nicht nachweisen. Da bei ERα- und ERβ-Koexpression eine Protektion beschrieben wurde, spricht unser Ergebnis dafür, dass die zytoprotektive Wirkung von Östradiol ERα-vermittelt ist. Progesteron hatte keinen Einfluss auf die Proliferation von PRpositiven Oligodendrozyten, zeigte jedoch einen stark protektiven Effekt bei Anwesenheit des NO-Donors SNAP. Dieser Effekt war bei Staurosporin nicht nachzuweisen, weshalb eine NO-spezifische Wirkung von Progesteron angenommen werden kann. Da NO auch bei MS eine Rolle zu spielen scheint, ist dies eine vielversprechende Entdeckung. Inwiefern die Wirkung PR-vermittelt ist, muss noch weiter untersucht werden. Bei humanen Oligodendrozyten konnten wir ERβ- und fraglich ERα-mRNA nachweisen. PR-mRNA fanden wir nicht. Eine lokalisationsabhängige Heterogenität in der Rezeptorexpression muss allerdings noch geprüft und eine protektive Wirkung von Östrogen und Progesteron auf menschliche Oligodendrozyten kann im Moment lediglich vermutet werden. (W=weiblich)
Schlagwörter: Multiple Sklerose; Remyelinisierung; Oligodendrozyten; Geschlechtsunterschied; Östrogen; Progesteron; SNAP; NO