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MHC-Klasse-I-Gene von Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) und deren Expression im Gehirn

Differential expression of major histocompatibility complex class I molecules in the brain of a New World monkey, the common marmoset (Callithrix jacchus)

by Ulrike Rölleke
Doctoral thesis
Date of Examination:2007-10-31
Date of issue:2008-01-17
Advisor:Prof. Dr. Friedrich-Wilhelm Schürmann
Referee:Prof. Dr. Rüdiger Hardeland
Referee:Prof. Dr. Rudolf Tischner
Referee:Prof. Dr. Dieter Heineke
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1318

 

 

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Name:roelleke.pdf
Size:11.1Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

MHC class I genes and their products are essential components of the adaptive immune response. According to numerous studies it was assumed that neurons do not express MHC class I genes as a part of the immune privilege state of the CNS. However, this view was disproved by more recent and sensitive methods. From different groups it was shown in different mammals (cat, mice, rat) that neurons express MHC class I genes and molecules. Moreover, studies on cats and mice revealed that MHC class I molecules in neurons are probably involved in synaptic plasticity and therefore fulfill a neurobiological role beside antigen presentation. With regard to this state of research the aim of this study was to investigate the MHC class I genes of the common marmoset monkey (Callithrix jacchus) and their expression in the brain. Using in-situ hybridisation neuronal MHC class I and B2M mRNA expression was found in this non-human primate in cortex, substantia nigra, hippocampus formation, nucleus oculomotorius communis, nucleus ruber and on epithelial- and endothelial cells of the plexus choroideus and ventricles. In the same regions MHC class I protein expression was found using immunohistology. This MHC class I expression pattern in the brain of a non-human primate is similar to that described earlier for rodents and cats. A nearly identical expression pattern was also found in tree shrews (Tupaia belangeri). Analysis of the brain of immunsuppressed marmosets revealed a reduction of MHC class I expression in neurons but not in endothelial cells of cerebral blood vessels. It appears that in each case different MHC class I molecules are expressed and that they function differently. In conclusion, these results suggest that MHC class I molecules might play a role in synaptic plasticity in T. belangeri and the non-human primate C. jacchus. Because of the closed genetic relationship a similar role of these molecules in the human brain could be possible. Taking into account examples from the immune system correlations between higher susceptibility of neurodegenerative disorders and the individual MHC class I genotype are not be excluded.
Keywords: MHC class I; neuronal expression; in situ hybridization; immunohistology

Other Languages

MHC-Klasse-I-Gene und deren Produkte sind essentielle Komponenten der adaptiven Immunantwort. Lange Zeit wurde aufgrund zahlreicher Studien davon ausgegangen, dass Neuronen als Teil des Immunprivileg-Status des ZNS keine MHC-Klasse-I-Gene exprimieren. Diese Befunde wurden jedoch durch neuere und sensitivere Methoden widerlegt. Es konnte von unterschiedlichen Arbeitsgruppen in verschiedenen Säugetieren (Katze, Maus, Ratte) gezeigt werden, dass Neuronen MHC-Klasse-I-Gene und -Moleküle exprimieren. Darüber hinaus wurde in Katze und Maus gezeigt, dass MHC-Klasse-I-Moleküle in Neuronen sehr wahrscheinlich an der synaptischen Plastizität beteiligt sind und damit neben der Antigenpräsentation eine neurobiologische Funktion erfüllen. In Hinblick auf diesen Forschungsstand war Ziel dieser Arbeit die MHC-Klasse-I-Gene von Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus) und deren Expression im Gehirn zu untersuchen. Mittels In-situ-Hybridisierung konnte in Neuronen dieses nicht-humanen Primaten MHC-Klasse-I- und B2M-mRNA-Expression im Cortex, in der Substantia nigra, in der Hippocampus-Formation, im Nucleus oculomotorius communis, im Nucleus ruber und in Epithel- und Endothelzellen des Plexus choroideus und der Ventrikelbereiche nachgewiesen werden. In den gleichen Bereichen konnte mittels Immunhistologie auch die Expression von MHC-Klasse-I-Molekülen festgestellt werden. Damit zeigte sich ein ähnliches MHC-Klasse-I-Expressionsmuster wie es zuvor in der Maus und Ratte beschrieben wurde. Ein nahezu identisches Expressionsmuster konnte auch für das Spitzhörnchen (Tupaia belangeri) nachgewiesen werden. Weiterhin wurde in immunsupprimierten Weißbüschelaffen eine Reduktion der MHC-Klasse-I-Molekül-Expression auf Neuronen aber nicht auf Endothelzellen der cerebralen Blutgefäße beobachtet. Damit scheinen jeweils unterschiedliche MHC-Klasse-I-Moleküle exprimiert zu werden und dabei unterschiedliche Aufgaben wahrzunehmen. Insgesamt lassen diese Ergebnisse vermuten, dass MHC-Klasse-I-Moleküle bei T. belangeri und dem nicht-humanen Primaten C. jacchus eine Rolle in der synaptischen Plastizität spielen könnten. Aufgrund der nahen Verwandtschaft könnte dies damit auch im Menschen wahrscheinlich sein. Zusammenhänge zwischen einer erhöhten Suszeptibilität neurodegenerativer Krankheiten und des individuellen MHC-Klasse-I-Genotyps sind aufgrund Beispielen aus dem Immunsystem ebenfalls nicht auszuschließen.
Schlagwörter: MHC-Klasse-I; neuronale Expression; In-situ-Hybridisierung; Immunhistologie
 

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