Analyse der Rolle des Purin-Rezeptors P2X4 in der Pathophysiologie der Amyotrophen Lateralsklerose durch vergleichende Untersuchung seiner Expression im ALS-Mausmodell und humanen Gewebe

Abstract

Die derzeitigen Kenntnisse zur Pathogenese der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) stützen sich auf Untersuchungen von transgenen Mäusen, die Mutationen im humanen Cu/Zn-Superoxid-Dismutase (mSOD1)-Gen tragen und ein etabliertes Modell für die familiäre Form der ALS darstellen. Purinerge (ATP-) Rezeptoren steuern durch intrazelluläre(n) Ca++-Einstrom und -Freisetzung sowohl Aktivität und Motilität von Mikroglia-Zellen als auch Ca++ -abhängige Prozesse und das Membranpotential in Motoneuronen. Die Rolle von Purin-Rezeptoren in der Pathogenese der ALS ist bisher nicht geklärt. Wir untersuchten Paraffin-eingebettete Rückenmarksschnitte von Wildtyp- und SOD1G93A-Mäusen immunhistochemisch auf die Expression des liganden-gesteuerten P2X4-Purin-Rezeptors zu unterschiedlichen Krankheits-Zeitpunkten. Eine Western-Blot-Analyse sowie die Messung und Auswertung der Pixelintensität wurde zur (semi-) quantitativen Bestimmung der Rezeptorexpression durchgeführt. Zusätzlich wurde humanes postmortales Rückenmarksgewebe zur Expressionsanalyse des P2X4-Rezeptors untersucht. In Wildtyp-Mausgewebe fand sich eine schwache Expression von P2X4-Rezeptoren in Motoneuronen der grauen Substanz während der postnatalen Entwicklung; das entsprechende immunhistochemische Signal zeigte sich in der Folge hochreguliert. In SOD1G93A-transgenen Mäusen zeigte sich im Vergleich zu Kontrollen eine verstärkte Expression von P2X4-Rezeptoren auf Motoneuronen, Axonen sowie in der Vorderwurzel des Rückenmarks, insbesondere auf morphologisch bereits geschädigten Zellen. Eine Hochregulation auf Mikrogliazellen im Rahmen der Mikrogliose wurde ebenfalls beobachtet. In der Western-Blot-Analyse fand sich eine verstärkte Expression von P2X4-Monomeren im Krankheitsverlauf. In humanem Rückenmarksgewebe von postmortalem Kontroll- und ALS-Gewebe ließen sich die Befunde der Expressionsanalyse von P2X4 aus dem Mausmodell reproduzieren. Die Hochregulation von P2X4-Rezeptoren auf Motoneuronen während des Krankheitsverlaufs korreliert mit morphologis chen Schädigungszeichen von Motoneuronen und kann als Marker für geschädigte Motoneurone eingesetzt werden. Unter funktionellen Aspekten ist die Hochregulation von P2X4 möglicherweise die Folge einer lokalen, extrazellulären ATP-Erhöhung mit konsekutiver Membrandepolarisation und intrazellulärem Ca++-Influx und in einen vermutlich vorliegenden inflammatorischen Aspekt der neuronalen Degeneration i. R. der ALS involviert.