| dc.contributor.advisor | Bayer, Thomas A. Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Gießen, Nicolai Maurice-Etienne | |
| dc.date.accessioned | 2019-10-15T13:24:21Z | |
| dc.date.available | 2019-10-29T23:50:03Z | |
| dc.date.issued | 2019-10-15 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-1275-3 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7657 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 610 | de |
| dc.title | Studie zur Rolle N-trunkierter Amyloid-β-Peptide bei der Alzheimer-Krankheit | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Study to the role of N-Truncated amyloid-β peptides in Alzheimer's disease | de |
| dc.contributor.referee | Jarry, Hubertus Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2019-10-22 | |
| dc.description.abstractger | Die Alzheimer-Krankheit ist eine stetig fortschreitende neurodegenerative Erkrankung, die in Form extrazellulärer Amyloid-Ablagerungen, intrazellulärer Taufibrillen und Nervenzellverlust in Erscheinung tritt. Die N-trunkierten Aβ-Varianten, Aβ4-42 und das am Amino-Terminus zusätzlich modifizierte AβpE3-42, gehören neben den Volllängenpeptiden Aβ1-40 und Aβ1-42 zu den am häufigsten vorkommenden Isoformen in Gehirnen von Alzheimer-Patienten. N-trunkierte Aβ-Varianten zeigen bei in-vitro-Analysen im Vergleich zu den Volllängenpeptiden ein deutlich erhöhtes Aggregationsbestreben und eine verstärkte Neurotoxizität. Auch in vivo können neurotoxische und neurodegenerative Effekte beobachtet werden. Tg4-42-Mäuse exprimieren ausschließlich humanes Aβ4-42, ohne dabei eine Tau- oder Plaque-Pathologie zu entwickeln. Bei diesen Mäusen korreliert das Maß einer stetig abnehmenden intraneuronalen Aβ-Expression mit einem in der CA1-Region des Hippocampus zu beobachtenden Nervenzellverlust. Außerdem bewirkt die chronische Belastung von Aβ4-42 deutliche Defizite im räumlichen Arbeitsgedächtnis. Auch TBA42-Mäuse, die ausschließlich AβpE3-42 exprimieren, zeigen eine rapide fortschreitende alzheimertypische Verhaltenspathologie mit damit einhergehendem Neuronenverlust im Hippocampus.
In der vorliegenden Arbeit konnten - ergänzend zu vorangegangenen Analysen - weitere Daten zum Tg4-42-Mausmodell gesammelt werden. Neben einer Abeta-Expression in der CA1-Region des Hippocampus wurde mittels DAB-Immunhistochemie eine Abeta-Expression im Striatum und piriformen Kortex nachgewiesen. Die stereologische Auswertung der Neuronenzahl der CA1-Region bei 6 Monate alten Tg4-42hom-Mäusen zeigte dabei einen signifikanten Neuronenverlust von -38 % im Vergleich zum Wildtyp. Im Gegensatz dazu ergaben die Analysen von Striatum und piriformem Kortex keine Unterschiede in den Zellzahlen bei selbigen. Darüber hinaus wurde die Aktivität von Mikrogliazellen mit und ohne Behandlung mit NT4X, einem für N-trunkierte Aβ-Peptide spezifischen Antikörper, im Bereich des Kortex von 6 Monate alten Tg4-42hom-Tieren untersucht. Dabei zeigte sich in der DAB-Immunhistochemie ein signifikanter Behandlungseffekt durch NT4X. Wohingegen die Aktivität der Mikroglia bei unbehandelten Tieren um +34% anstieg, konnte eine passive Immunisierung mit NT4X die Mikrogliose um -32% senken. Dementsprechend wurde durch die Behandlung mit NT4X ein bei den Wildtyp-Tieren als „normal“ angenommenes Niveau aktivierter Mikrogliazellen erreicht.
Das neuartig generierte Mausmodell, das Bigen-Mausmodell, erlaubt erstmals genaue Analysen der Effekte einer Ko-Expression von Aβ4-42 und AβpE3-42. Bigene Mäuse zeigen neben ausgeprägten sensomotorischen Defiziten, die mit einer Akkumulation von intra- und extrazellulären Amyloid-Ansammlungen im Rückenmark korrelieren, eine deutliche Reduktion des Angstverhaltens. Ergänzend dazu konnten in dieser Arbeit erstmalig die Effekte beider Aβ-Peptide auf die Neuronenzahl im Hippocampus untersucht werden. Dazu wurden kresylviolett gefärbte Präparate mittels Design-basierter Stereologie ausgewertet. Es wurden die Zellzahlen der CA1-Region von homo- und hemizygoten Tg4-42- und TBA42-Mäusen mit den Zellzahlen von Bigenen im Alter von 3 und 6 Monaten verglichen. Dabei zeigte sich ein signifikanter alters- und genotypabhängiger Neuronenverlust im CA1-Band bei bigenen Tieren. Im Alter von 3 Monaten nahm die Nervenzellzahl bei den Bigenen um -42% verglichen mit der Wildtyp-Gruppe ab. Im Alter von 6 Monaten war die Reduktion der Zellzahl in der CA1-Region bei bigenen Tieren auf -47% im Vergleich zum Wildtyp vorangeschritten. Insgesamt war der Nervenzellverlust sowohl bei 3 als auch bei 6 Monate alten Bigenen stärker ausgeprägt als bei den gleichaltrigen homozygoten (und hemizygoten) Vergleichsgruppen.
In Zusammenschau der in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse kann also abschließend festgehalten werden, dass N-trunkierte Aβ-Varianten, ob nun alleine für sich betrachtet oder in Ko-Expression, deutliche toxische Eigenschaften aufweisen und eine entscheidende Rolle im Rahmen der Alzheimer-Krankheit spielen. Umso mehr könnten die untersuchten Aβ-Peptide auch als Zielstruktur für mögliche Therapieansätze bei der Alzheimer-Krankheit anvisiert werden | de |
| dc.description.abstracteng | Alzheimer’s
disease (AD) is a
neurodegenerative
progressive
disease, characterized by
extracellular
amyloid accumulation,
neurofibrillary tangles and neuron
loss. N-terminally
truncated Aβ4-42
and
pyroglutamate
Aβ3-42
(AβpE3-42)
as well as
the
full-length Aβ peptides Aβ1-40
and Aβ1-42
are major Aβ variants in
AD brains.
N-truncated Aβ
variants show significantly
higher aggregation potential compared to full-length Aβ in vitro. The neurotoxic and
neurodegenerative effect
was
also
observed
in vivo
in
previous studies. Tg4-42 mice
express
human Aβ4-42
without developing any tau-
or plaque
pathology. In this mouse model, the
level of steadily decreasing intraneuronal Aβ
expression correlates
well
with neuron loss
seen in the CA1 region of the hippocampus. In addition, the chronic burden of Aβ4-42
causes
significant deficits in spatial working memory. Also TBA42 mice, only expressing AβpE3-42,
show a rapidly advancing AD behavioral pathology with
age-dependent
loss of neurons in
the hippocampus.
In the present work additional data to the Tg4-42 mouse model could be collected.
Intraneuronal
Aβ expression was detected in the CA1 region of the hippocampus, the
striatum and the piriform cortex area.
A stereological
quantification of neuron numbers
of 6
month old Tg4-42
homozygous transgenic
mice showed a significant
neuron loss of
-38%
compared to
wild-type
animals. In contrast, analyzes of the striatum and piriform cortex
revealed no differences in
neuron numbers.
In addition, the activity of microglia
with
and without treatment with NT4X, an antibody
specific
to
N-truncated Aβ peptides, was examined in the cortex
area
of 6
month
old Tg4-42
homozygous
animals. DAB
immunohistochemistry showed a significant treatment effect
with NT4X. Whereas the activity of microglia in untreated animals increased by +34%,
passive immunization with NT4X reduced microgliosis by
-32%. Accordingly, treatment with
NT4X achieved a level of activated microglia assumed to be
normal
in wild-type animals.
The
newly generated mouse model, the
bigen
mouse model, allows accurate analysis of the
effects of co-expression of Aβ4-42
and AβpE3-42
for the first time. As previously described,
bigenic mice were generated by crossing the TBA42 and Tg4-42 mouse models.
In previous
studies
Bigenics
not only show
sensori-motor deficits correlating with an intra-
and
extracellular amyloid accumulation in the spinal cord, but also highly reduced anxiety levels.
Additionally, in the present work
the influence of the combination
of both peptides to the
number of neurons could be investigated
for the first time.
The number of neurons of homo-
and hemizygous
3 and 6 month old
Tg4-42
and TBA42 mice were compared with same-aged
bigenic mice.
A significant age-
and genotype dependent neuron loss in the CA1 region was
shown.
At the age of 3 months, the
neuron numbers
in bigenic mice
decreased by
-
42%
compared to the wild-type. At the age of 6 months,
a progress
of
loss of neurons in the CA1
region was
up to
-
47%
in Bigenics compared to wild-type animals. Overall, neuronloss was
more pronounced in both 3 and 6 month old Bigenics than in the same aged homozygous
(and hemizygous) control groups.
In summary, the
observations
demonstrate
that N-truncated Aβ
variants, whether taken
alone or in co-expression, have distinct toxic properties and play a crucial role in Alzheimer’s
disease. All the more the investigated Aβ
peptides
might represent
a possible target
in
therapeutic approaches
for
Alzheimer’s disease. | de |
| dc.contributor.coReferee | Oppermann, Martin Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | N-truncated Aβ | de |
| dc.subject.eng | Alzheimer's disease | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-1275-3-6 | |
| dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
| dc.subject.gokfull | GOK-MEDIZIN | de |
| dc.description.embargoed | 2019-10-29 | |
| dc.identifier.ppn | 1678932639 | |