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Die Oligodendrozytendegeneration und die damit einhergehende Mikrogliaaktivierung führt zur peripheren Immunzellenrekrutierung ins Vorderhirn von Mäusen
Die Oligodendrozytendegeneration und die damit einhergehende Mikrogliaaktivierung führt zur peripheren Immunzellenrekrutierung ins Vorderhirn von Mäusen
Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische entzündliche, nicht heilbare Erkrankung des Zentralnervensystems (ZNS). Dabei kommt es zu motorischen, sensorischen und visuellen Defiziten. Typische histologische Charakteristika sind Oligodendrozytenapoptose, Demyelinisierung, entzündliche Infiltrate, Gliose und axonaler Schaden. Um neue therapeutische Ansätze für die Behandlung der MS zu erhalten, ist das Verständnis der Pathogenese neuer/früher MS-Läsionen bedeutsam. Da der Erwerb von Untersuchungsmaterial von frühen MS-Läsionen schwierig ist, wurde nach einem geeigneten Tiermodell gesucht. Mit dem toxischen Tiermodell Cuprizone werden wichtige zytodegenerative Aspekte von MS-Pathologien dargestellt. Vor allem wird das Cuprizone-Modell für Demyelinisierungs- und Remyelinisierungsprozesse verwendet. Das EAE-Tiermodell (experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis) hingegen spiegelt autoimmune Prozesse des Krankheitsbildes, vor allem T-Zell-vermittelte Effekte, wider. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu untersuchen, ob eine kurzfristige Cuprizone-Intoxikation ausreicht, um periphere Immunzellen im Vorderhirn von Mäusen zu rekrutieren. Des Weiteren wurden Gene/Proteine untersucht, die einen Einfluss auf die Rekrutierung haben könnten. Dafür wurden weibliche oder männliche C57BL/J6 Mäuse mit 0,25 % Cuprizone gefüttert. Nach einer Woche Cuprizone-Intoxikation wurde ein initialer Oligodendrozytenschaden mit begleitender Mikrogliazellaktivierung beobachtet. Anschließend wurden die Tiere mit MOG35-55-Peptid (Myelin Oligodendrozyten Glykoprotein) immunisiert, wodurch die Formierung von autoreaktiven T-Zellen in der Peripherie induziert wurde. Die autoreaktiven T-Zellen migrierten in das Großhirn, sodass perivaskuläre Infiltrate histopathologisch nachweisbar waren. Durch Rekrutierung der peripheren Immunzellen wurden histopathologisch Mikroglia-/Makrophagenaktivierung, Astrozyten Dysfunktion, Demyelinisierung, Lymphozyten und axonaler Schaden nachgewiesen. In einem weiteren Schritt wurde die Expression zweier Proteine, die nach der Auswertung einer Gene-Array-Analyse als mögliche Regulatoren der peripheren Immunzellrekrutierung identifiziert wurden, untersucht: Moesin (MSN) und das Transmembranprotein 119 (TMEM119). Beide Gene/Proteine wurden von Mikroglia exprimiert, MSN zusätzlich von Endothelzellen und Lymphozyten. Entgegen bereits publizierter Arbeiten wurde in dieser Dissertation gezeigt, dass die Expression von TMEM119 im Rahmen einer Cuprizone-induzierten Demyelinisierung vor allem im Cortex abnimmt und kein spezifisches Markerprotein für Mikrogliazellen darstellt. Diese Dissertation untermauert die Bedeutung der degenerativen Kaskaden im Gehirn, welche bei der Rekrutierung von Immunzellen eine wichtige Rolle einnehmen und zur Entstehung neuer MS-Läsionen beitragen., Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory, incurable disease of the central nervous system (CNS) that leads to motor, sensory, and visual deficits in the patient. Typical histological characteristics are oligodendrocyte apoptosis, demyelination, inflamed infiltrates, gliosis, and axonal damage. In order to find new treatment options for MS, it is important to understand the pathogenesis of new/early MS lesions. Since it is difficult to acquire test material on early MS lesions, a suitable animal model was used. Important cytodegenerative aspects of MS pathologies are demonstrated in the toxic animal model cuprizone. The cuprizone model is primarily used for demyelination and remyelination processes. The EAE animal model (experimental autoimmune encephalomyelitis), however, shows the autoimmune processes of the disease pattern, in particular T cell-mediating effects. The aim of the present study was to examine whether a short-term cuprizone intoxication is sufficient to recruit peripheral immune cells in the forebrain in mice. In addition, genes/proteins that might affect recruitment were examined. To this end, female or male C57BL/J6 mice were fed 0.25% cuprizone. After a week of cuprizone intoxication, initial oligodendrocyte damage with associated microglia cell activation was observed. The animals were then immunised with MOG35-55-peptide (myelin oligodendrocyte glycoprotein), which induced the formation of autoreactive T cells in the peripheral nervous system. The autoreactive T cells migrated to the cerebrum so that perivascular infiltrates could be verified via histopathology. Histopathological analyses showed that the recruitment of peripheral immune cells led to microglia/macrophage activation, astrocyte dysfunction, demyelination, and lymphocyte and axonal damage. In another step, the expression of two proteins, which were identified in a gene array analysis as possible regulators of peripheral immune cell recruitment, was examined: Moesin (MSN) and the transmembrane protein 119 (TMEM119). Both genes/proteins were expressed by microglia, and MSN was also expressed by endothelial cells and lymphocytes. In contrast to already published literature, this dissertation shows that cuprizone-induced demyelination reduces the expression of TME119 particularly in the cortex and that it does not represent a particular marker protein for microglia cells. This dissertation underlines the importance of degenerative cascades in the brain, which play an important role in the recruitment of immune cells and which contribute to the formation of new MS lesions.
Not available
Splietker, Uta
2021
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Splietker, Uta (2021): Die Oligodendrozytendegeneration und die damit einhergehende Mikrogliaaktivierung führt zur peripheren Immunzellenrekrutierung ins Vorderhirn von Mäusen. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische entzündliche, nicht heilbare Erkrankung des Zentralnervensystems (ZNS). Dabei kommt es zu motorischen, sensorischen und visuellen Defiziten. Typische histologische Charakteristika sind Oligodendrozytenapoptose, Demyelinisierung, entzündliche Infiltrate, Gliose und axonaler Schaden. Um neue therapeutische Ansätze für die Behandlung der MS zu erhalten, ist das Verständnis der Pathogenese neuer/früher MS-Läsionen bedeutsam. Da der Erwerb von Untersuchungsmaterial von frühen MS-Läsionen schwierig ist, wurde nach einem geeigneten Tiermodell gesucht. Mit dem toxischen Tiermodell Cuprizone werden wichtige zytodegenerative Aspekte von MS-Pathologien dargestellt. Vor allem wird das Cuprizone-Modell für Demyelinisierungs- und Remyelinisierungsprozesse verwendet. Das EAE-Tiermodell (experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis) hingegen spiegelt autoimmune Prozesse des Krankheitsbildes, vor allem T-Zell-vermittelte Effekte, wider. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu untersuchen, ob eine kurzfristige Cuprizone-Intoxikation ausreicht, um periphere Immunzellen im Vorderhirn von Mäusen zu rekrutieren. Des Weiteren wurden Gene/Proteine untersucht, die einen Einfluss auf die Rekrutierung haben könnten. Dafür wurden weibliche oder männliche C57BL/J6 Mäuse mit 0,25 % Cuprizone gefüttert. Nach einer Woche Cuprizone-Intoxikation wurde ein initialer Oligodendrozytenschaden mit begleitender Mikrogliazellaktivierung beobachtet. Anschließend wurden die Tiere mit MOG35-55-Peptid (Myelin Oligodendrozyten Glykoprotein) immunisiert, wodurch die Formierung von autoreaktiven T-Zellen in der Peripherie induziert wurde. Die autoreaktiven T-Zellen migrierten in das Großhirn, sodass perivaskuläre Infiltrate histopathologisch nachweisbar waren. Durch Rekrutierung der peripheren Immunzellen wurden histopathologisch Mikroglia-/Makrophagenaktivierung, Astrozyten Dysfunktion, Demyelinisierung, Lymphozyten und axonaler Schaden nachgewiesen. In einem weiteren Schritt wurde die Expression zweier Proteine, die nach der Auswertung einer Gene-Array-Analyse als mögliche Regulatoren der peripheren Immunzellrekrutierung identifiziert wurden, untersucht: Moesin (MSN) und das Transmembranprotein 119 (TMEM119). Beide Gene/Proteine wurden von Mikroglia exprimiert, MSN zusätzlich von Endothelzellen und Lymphozyten. Entgegen bereits publizierter Arbeiten wurde in dieser Dissertation gezeigt, dass die Expression von TMEM119 im Rahmen einer Cuprizone-induzierten Demyelinisierung vor allem im Cortex abnimmt und kein spezifisches Markerprotein für Mikrogliazellen darstellt. Diese Dissertation untermauert die Bedeutung der degenerativen Kaskaden im Gehirn, welche bei der Rekrutierung von Immunzellen eine wichtige Rolle einnehmen und zur Entstehung neuer MS-Läsionen beitragen.

Abstract

Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory, incurable disease of the central nervous system (CNS) that leads to motor, sensory, and visual deficits in the patient. Typical histological characteristics are oligodendrocyte apoptosis, demyelination, inflamed infiltrates, gliosis, and axonal damage. In order to find new treatment options for MS, it is important to understand the pathogenesis of new/early MS lesions. Since it is difficult to acquire test material on early MS lesions, a suitable animal model was used. Important cytodegenerative aspects of MS pathologies are demonstrated in the toxic animal model cuprizone. The cuprizone model is primarily used for demyelination and remyelination processes. The EAE animal model (experimental autoimmune encephalomyelitis), however, shows the autoimmune processes of the disease pattern, in particular T cell-mediating effects. The aim of the present study was to examine whether a short-term cuprizone intoxication is sufficient to recruit peripheral immune cells in the forebrain in mice. In addition, genes/proteins that might affect recruitment were examined. To this end, female or male C57BL/J6 mice were fed 0.25% cuprizone. After a week of cuprizone intoxication, initial oligodendrocyte damage with associated microglia cell activation was observed. The animals were then immunised with MOG35-55-peptide (myelin oligodendrocyte glycoprotein), which induced the formation of autoreactive T cells in the peripheral nervous system. The autoreactive T cells migrated to the cerebrum so that perivascular infiltrates could be verified via histopathology. Histopathological analyses showed that the recruitment of peripheral immune cells led to microglia/macrophage activation, astrocyte dysfunction, demyelination, and lymphocyte and axonal damage. In another step, the expression of two proteins, which were identified in a gene array analysis as possible regulators of peripheral immune cell recruitment, was examined: Moesin (MSN) and the transmembrane protein 119 (TMEM119). Both genes/proteins were expressed by microglia, and MSN was also expressed by endothelial cells and lymphocytes. In contrast to already published literature, this dissertation shows that cuprizone-induced demyelination reduces the expression of TME119 particularly in the cortex and that it does not represent a particular marker protein for microglia cells. This dissertation underlines the importance of degenerative cascades in the brain, which play an important role in the recruitment of immune cells and which contribute to the formation of new MS lesions.