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Passive Immunisierung mit dem monoklonalen Antikörper NT4X am Tg4-42-Mausmodell für die sporadische Form der Alzheimer Erkrankung

dc.contributor.advisorBayer, Thomas A. Prof. Dr.
dc.contributor.authorHenniges, Philipp
dc.date.accessioned2023-01-27T10:43:49Z
dc.date.available2023-02-28T00:50:10Z
dc.date.issued2023-01-27
dc.identifier.urihttp://resolver.sub.uni-goettingen.de/purl?ediss-11858/14479
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-9694
dc.format.extent114de
dc.language.isodeude
dc.subject.ddc610de
dc.titlePassive Immunisierung mit dem monoklonalen Antikörper NT4X am Tg4-42-Mausmodell für die sporadische Form der Alzheimer Erkrankungde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedPassive immunization with the monoclonal antibody NT4X in the Tg4-42 mouse model for the sporadic form of Alzheimer´s diseasede
dc.contributor.refereeStadelmann-Nessler, Christine Prof. Dr.
dc.date.examination2023-02-21de
dc.description.abstractgerDie Alzheimerdemenz ist eine chronisch-progrediente neurodegenerative Erkrankung, die in ihrem Verlauf bei den betroffenen Patienten durch ausgeprägte kognitive Einschränkungen zu weitreichenden Beeinträchtigungen des täglichen Lebens führen kann. Wesentliche neuropathologische Veränderungen dieser Krankheit bilden intrazerebrale Amyloidablagerungen, NFT, neuroinflammatorische Prozesse sowie fortschreitende Neuronen- und Synapsenverluste. Nach der modifizierten Amyloidhypothese kommt insbesondere den intraneuronalen Aβ-Ablagerungen eine entscheidende Rolle in der Alzheimer-Pathogenese zu. Besonders oligomere N-trunkierte Aβ-Varianten, zu denen auch das häufig vorkommende Aβ4-42-Peptid zählt, tragen durch ihre ausgeprägte Aggregationsneigung und Stabilität zur Aβ-vermittelten Toxizität bei. Das Tg4-42-Mausmodell, welches ausschließlich die Aβ4-42-Variante exprimiert, kann ohne das Vorhandensein von Mutationen in den APP- oder PS-Genen wesentliche Elemente des Morbus Alzheimer, wie Nervenzellverluste, intrazerebrale Entzündungsprozesse sowie Gedächtnisdefizite, reproduzieren. Im Rahmen dieser Dissertation wurde unter anderem das Expressionsmuster von Aβ4-42 im Tg4-42-Mausmodell mittels immunhistochemischer Färbungen untersucht. Dabei konnte neben der bereits vorbeschriebenen intraneuronalen Aβ4-42-Expression in der CA1-Region des Hippocampus auch ein Aβ4-42-Nachweis im Gyrus dentatus sowie der CA2/3-Region erbracht werden. Dies steht in logischem Einklang zu den nachfolgend stereologisch quantifizierten Aβ-assoziierten Neuronenverlusten der sechsmonatigen homozygoten Tg4-42-Mäuse in diesen Hirnregionen. Es konnte ebenso eine signifikante Volumenreduktion des Gyrus dentatus bei diesen Tieren beschrieben werden. Zwischen jungen, dreimonatigen homozygoten Tg4-42-Mäusen und gleichalten Wildtypmäusen ließen sich hingegen noch keine signifikanten Unterschiede sowohl für die Nervenzellzahl als auch für das Volumen des Gyrus dentatus erheben, da sich diese erst im späteren Altersverlauf der Tiere zu entwickeln scheinen. Durch die passive Immunisierung mit dem monoklonalen Antikörper NT4X, welcher unter anderem die N-terminal trunkierte Aβ4-42-Form bindet, konnte bereits in der Vergangenheit bei sechsmonatigen homozygoten Tg4-42-Mäusen, die ab einem Mausalter von drei Monaten für zwölf Wochen einer wöchentlichen Immunisierung mit NT4X unterzogen wurden, ein deutlicher Behandlungseffekt beschrieben werden. Der Nervenzellverlust in der CA1-Region dieser Tiere konnte durch die Behandlung signifikant abgeschwächt und Defizite im Lernverhalten der Mäuse eingedämmt werden. Um das therapeutische Potenzial des NT4X-Antikörpers weiter zu evaluieren, erfolgten in der vorliegenden Forschungsarbeit zusätzliche Quantifizierungen der Nervenzellzahl sowie des Volumens im Hippocampusbereich dieser immunisierten Tg4-42-Mäuse. Die mit NT4X immunisierten Tiere wiesen in der stereologischen Analyse rund 7% mehr Neurone im Bereich des Gyrus dentatus auf als die mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) behandelten Vergleichstiere, womit sich bezogen auf die Reduktion des Nervenzellverlustes ein signifikanter Behandlungseffekt zeigte. Für die CA2/3-Region des Hippocampus ließ sich hingegen kein signifikanter Einfluss der NT4X-Immunisierung auf die Nervenzellzahl erheben. Ebenso zeigte die Antikörperbehandlung keinen Einfluss auf das Volumen der beiden betrachteten Hirnregionen, wenngleich die mit NT4X immunisierten Tiere im Areal des Gyrus dentatus eine im Verhältnis zu den gleichalten Wildtypmäusen geringere Volumenreduktion aufwiesen als ihre PBS-Vergleichskohorte. Auch wenn der detaillierte Wirkmechanismus des NT4X-Antikörpers nicht abschließend geklärt ist, so kann am ehesten davon ausgegangen werden, dass diese beschriebenen Behandlungseffekte auf der gezielten Reduktion der Aβ-induzierten Neurodegeneration basieren. Um die Auswirkungen der NT4X-Immunisierung auf die hippocampale Neurogenese der Tg4-42-Mäuse näher zu charakterisieren, erfolgte eine Antikörperfärbung gegen das Mikrotubuli-assoziierte Protein Doublecortin (DCX). Die mit PBS behandelten Tg4-42-Mäuse exprimierten in der Analyse fast 18% mehr DCX-positive Nervenzellen als die mit dem NT4X-Antikörper immunisierten Tiere. Diese gesteigerte Neurogeneserate der PBS-Tiere könnte als ein Mechanismus zur Kompensation der vorbeschriebenen Neuronenverluste gedeutet werden, wenngleich bei den mit NT4X immunisierten Tieren eigentlich von einer reduzierten Aβ-Belastung und damit einer weniger beeinträchtigten Neurogenese auszugehen wäre. In den folgenden Analysen neuroinflammatorischer Prozesse mittels DAB-Immunhistochemie zeigten die betrachteten Tg4-42-Mäuse eine deutlich gesteigerte Mikrogliaaktivität. Im Vergleich zu Wildtyptieren wiesen die mit PBS behandelten Mäuse eine um fast +112% gesteigerte Mikrogliose auf. Durch die Behandlung mit NT4X konnte dieser Entzündungsprozess um rund -75% reduziert werden. Dies ist ebenfalls am ehesten durch die NT4X-vermittelte Reduktion der Aβ-Belastung mit nachfolgend geringerer Stimulation der Mikrogliazellen erklärbar. Bezogen auf die Astrogliose der transgenen Mäuse ließ sich hingegen kein Behandlungseffekt der NT4X-Immunisierung erkennen, wenngleich die transgenen Tiere im Hippocampusbereich eine deutlich ausgeprägtere Astrogliaaktivität aufwiesen als die gleichalten Wildtyptiere. Insgesamt konnte durch diese Forschungsarbeit das Tg4-42-Mausmodell weiter charakterisiert und der Einfluss des Aβ4-42-Peptids auf neurodegenerative sowie inflammatorische Prozesse im Hippocampusbereich untersucht werden. Die präventive passive Immunisierung mit dem NT4X-Antikörper konnte unter anderem signifikant den Neuronenverlust im Gyrus dentatus vermindern und die hippocampale Mikrogliaaktivität reduzieren. Abschließend bestärken diese Erkenntnisse erneut den therapeutischen Ansatzpunkt von zielgerichteten Therapien gegen Aβ-Peptide und liefern weitere wichtige Grundlagen für den Einsatz des NT4X-Antikörpers für weiterführende klinische Studien.de
dc.description.abstractengAlzheimer´s dementia is a chronic-progressive neurodegenerative disease that can lead to extensive impairments in the daily life of affected patients due to pronounced cognitive impairments. Significant neuropathological changes of this disease are intracerebral amyloid deposits, NFT, neuroinflammatory processes as well as progressive neuronal and synapse loss. According to the modified amyloid hypothesis especially intraneuronal Aβ deposits play a crucial role in the pathogenesis of Alzheimer´s dementia. Notably, oligomeric N-truncated Aβ variants, which also include the frequently occurring Aβ4-42 peptide, contribute to the Aβ-mediated toxicity due to their pronounced aggregation tendency and stability. The Tg4-42 mouse model, which exclusively expresses the Aβ4-42 variant, is able to reproduce the key elements of Alzheimer´s disease such as neuron loss, intracerebral inflammatory processes and memory deficits without the presence of mutations in the APP- or PS-genes. In the context of this thesis the expression pattern of Aβ4-42 in the Tg4-42 mouse model was examined using immunohistochemical staining. Additionally to the previously described intraneuronal Aβ4-42 expression in the CA1 region of the hippocampus, Aβ4-42 was also detected in the dentate gyrus as well as the CA2/3 region. This is in logical agreement with the subsequently quantified Aβ-associated neuron loss in six-month-old homozygous Tg4-42 mice in previously mentioned brain regions. A significant volume reduction of the dentate gyrus could also be described in these animals. In contrast, no significant differences were found between young, three-month-old homozygous Tg4-42 mice and wildtype mice of the same age, either for the total neuron number or the volume of the dentate gyrus. These differences seem to develop with an increased age of the mice. It has been already shown that passive immunization with the monoclonal antibody NT4X, which binds to the N-terminally truncated Aβ4-42, leads to a considerable treatment effect in six-month-old homozygous Tg4-42 mice, which received twelve weekly injections with NT4X beginning from an age of three months. The neuron loss in the CA1 region of these animals was significantly reduced and deficits in the mice´s learning behavior were curbed by the treatment. In order to further evaluate the therapeutic potential of NT4X, additional quantifications of neuron number and volume of the hippocampal area were carried out in the present research work. In stereological analysis the animals immunized with NT4X displayed around 7% more neurons in the area of the dentate gyrus than the control group of mice, which were instead treated with phosphate-buffered saline (PBS). Thus, a significant treatment effect was shown in relation to the reduction of neuron loss. However, no significant influence of NT4X immunization on the number of neurons in the CA2/3 region of the hippocampus could be determined. Likewise, the antibody treatment showed no effect on the volume of both considered brain regions, although mice immunized with NT4X displayed a lower reduction of volume in the dentate gyrus compared to the same aged wildtype mice than their control group of PBS treated animals. Even if the detailed mechanisms of the NT4X antibody have not been finally clarified, it can most likely be assumed that the treatment effects are based on a reduction of Aβ-induced neurodegeneration. In order to characterize the effects of NT4X immunization on hippocampal neurogenesis in Tg4-42 mice, an antibody staining against the microtubule-associated protein doublecortin (DCX) was performed. In this analysis the Tg4-42 mice treated with PBS expressed almost 18% more DCX-positive neurons compared to the group of NT4X-immunized mice. This increased neurogenesis in PBS treated animals could probably be interpreted as a compensation mechanism for the above described significant neuron loss, although a reduced Aβ burden and thus a less impaired neurogenesis could be assumed in NT4X-immunized mice. In the following analyzes of neuroinflammatory processes using DAB-immunohistochemistry the Tg4-42 mice showed a significantly increased microglia activity. Compared to wildtype animals the mice treated with PBS exhibited an increased microgliosis up to +112%. Treatment with the NT4X antibody reduced this inflammatory process by around -75%. This is also most likely explained by the NT4X-mediated reduction in Aβ-load with subsequent reduced stimulation of microglia cells. However, the treatment with NT4X had no significant effect on previously described astrogliosis in Tg4-42 mice, although the transgenic animals showed a more pronounced astroglia activity in hippocampal area than same aged wildtypes. Overall, this research work supported the characterization of the Tg4-42 mouse model and contributed to the investigation of the influence of Aβ4-42 peptide on neurodegenerative and inflammatory processes in the hippocampus area. Among other things, preventive passive immunization with NT4X antibody was able to significantly reduce neuron loss in the dentate gyrus and lowered the hippocampal microglia activity. Finally, these findings strengthen the role of targeted therapies against Aβ peptides and provide additional important bases for the use of NT4X antibody in further clinical studies.de
dc.contributor.coRefereeDressel, Ralf Prof. Dr.
dc.subject.gerAlzheimerde
dc.subject.gerDemenzde
dc.subject.gertransgene Mäusede
dc.subject.gerTg4-42de
dc.subject.gerNT4Xde
dc.subject.gerAntikörperde
dc.subject.gerN-trunkiertes Aβde
dc.subject.gerAbetade
dc.subject.engAlzheimer´s diseasede
dc.subject.engtransgenic micede
dc.subject.engTg4-42de
dc.subject.engNT4Xde
dc.subject.engantibodyde
dc.subject.engN-truncated Aβde
dc.subject.engbeta amyloidde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-ediss-14479-0
dc.affiliation.instituteMedizinische Fakultätde
dc.subject.gokfullMedizin (PPN619874732)de
dc.subject.gokfullPsychiatrie (PPN619876344)de
dc.description.embargoed2023-02-28de
dc.identifier.ppn183263311X
dc.notes.confirmationsentConfirmation sent 2023-01-27T10:45:01de


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