Funktion des Amyloid Precursor Proteins und dessen Spaltprodukten bei der synaptischen Übertragung

Priller, Christina (2006): Funktion des Amyloid Precursor Proteins und dessen Spaltprodukten bei der synaptischen Übertragung. Dissertation, LMU München: Fakultät für Chemie und Pharmazie

Abstract

Das Amyloid Precursor Protein (APP) spielt eine wichtige Rolle in der Pathogenese der Alzheimer-Erkrankung. Seine physiologische Funktion in Neuronen, in denen es sich hauptsächlich in den Synapsen befindet, ist immer noch weitestgehend ungeklärt. Mit Hilfe autaptischer, hippocampaler Neurone von APP-Knockout-Mäusen, konnte gezeigt werden, dass Knockout-Neurone signifikant erhöhte Amplituden stimulierter AMPA- und NMDA-Rezeptor vermittelter exzitatorischer postsynaptischer Ströme (EPSC) aufweisen. Des Weiteren ergab die Analyse spontaner exzitatorischer postsynaptischer Ströme (mEPSC) eine erhöhte Frequenz in APP-Knockout-Neuronen, bei gleich bleibender Amplitude der spontanen synaptischen Ströme. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass der Verlust des APP-Gens zu einer Erhöhung der Anzahl funktioneller Synapsen führt. Diese Hypothese konnte durch immunhistochemische Untersuchungen weiter bestätigt werden. Dabei zeigte sich, dass APP-Knockout-Neurone tatsächlich mehr Synapsen pro kultivierten Neuron ausbilden als Wildtyp-Neurone. Demzufolge beeinflusst der Verlust des APP-Gens die Synapsenausbildung und dementsprechend auch die synaptische Übertragung in kultivierten hippocampalen Neuronen. Zusätzlich wurden autaptische Neurone von Mäusen mit Mutationen im APP und/oder Präsenilin1 (PS1), welche bei der vererbbaren Form der Alzheimer-Erkrankung auftreten, untersucht. Dabei zeigte sich, dass Mäuse, die entweder humanes PS1 mit der A246E Mutation allein, oder humanes PS1 mit der L166P Mutation zusätzlich zur K670N/M671L Doppelmutation im humanen APP exprimieren, eine verringerte AMPA-und NMDA-EPSC Amplitude gegenüber den jeweiligen Kontrollen aufweisen. Ebenso war der Pool freisetzungsbereiter synaptischer Vesikel bei beiden transgenen Linien gegenüber den Kontrollen verringert. Die Analyse spontaner synaptischer Ströme ergab bei der Linie mit der PS1(A246E) Mutation eine signifikant verringerte Frequenz bei gleich bleibender Amplitude der spontanen Ereignisse. Die immunhistochemische Auswertung zeigte eine Reduktion der Synapsenanzahl pro 10 µm Dendritenlänge, was die elektrophysiologischen Untersuchungen bestätigte. Die Daten deuten somit an, dass Mutationen im PS1 die synaptische Übertragung durch eine Reduktion funktioneller Synapsen beeinträchtigen. Damit verhalten sich die Ergebnisse aus der Untersuchung von Neuronen mit der PS1-Mutation genau entgegengesetzt zu den Daten der APP-Knockout-Neurone, was die wichtige Rolle von Aβ bei der Modulation der Synapsendichte verdeutlicht. Weiterführende Versuche, die der Identifizierung der verantwortlichen Aβ-Spezies (Mono-, Oligomere, Fibrillen) dienten, zeigten keine akute Beeinflussung der synaptischen Übertragung. Somit scheint die an PS1mut- und APPPS1-Neuronen beobachtete reduzierte synaptische Übertragung und Synapsenanzahl nicht sofort, sondern erst nach einiger Zeit in Kultur aufzutreten. Die vorliegende Untersuchung stellt die klassische Ansicht, der zufolge Aβ nur eine pathologische Funktion besitzt, in Frage. Die angenommene physiologische Funktion von Aβ könnte Therapieansätze, die auf einer kompletten Blockade der Aβ-Bildung beruhen, entscheidend beeinflussen.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: APP, EPSC, AMPA, NMDA, PS1
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
• Fakultäten: Fakultät für Chemie und Pharmazie
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 24. Oktober 2006
• 1. Bericht­erstatter:in: Biel, Martin