Der Einfluss von Mikroglia auf die Differenzierung cerebellärer Purkinjezellen und deren Protektion durch Engrailed-2

Abstract

Autismus ist eine Störung sozialer Kommunikation, die in unserer Bevölkerung zunehmende Bedeutung erlangt. Obwohl die Diagnose noch immer auf Basis von Verhaltensauffälligkeiten diagnostiziert wird, gibt es Hinweise, dass der Auslöser in externen Stimuli begründet liegen könnte. So wurden auf neuroanatomischer Ebene bei Mäusen nach maternaler Induktion einer Inflammation in der Schwangerschaft die gleichen Veränderungen der Hirnmasse oder der Zellmorphologie der Purkinjezellen (PC) im Kleinhirn entdeckt wie bei Menschen mit Autism Spectrum Disorder (ASD) postmortem. Daher wurde in dieser Arbeit untersucht, welchen Einfluss eine Inflammation auf murine PC hat, und ob diese Effekte von Mikroglia vermittelt werden. Ebenso sollte gezeigt werden, ob sich diese Entzündungsreaktionen durch das Homöodomänenprotein Engrailed-2 beeinflussen lassen.<br /> Mithilfe von cerebellären Schnittkulturen, die von neugeborenen Mäusen gewonnen wurden, wurden PC über 10 Tage in Kultur gehalten und in dieser Zeit pro- und antiinflammatorischen Substanzen ausgesetzt. Die PC wurden anschließend immunhistochemisch gefärbt, mikroskopiert und deren Morphologie semiautomatisch vermessen. Mit dieser Methode konnte gezeigt werden, dass die Reifung der PC nach Lipopolysaccharid (LPS)-Behandlung am dritten Tag in Kultur weiter vorangeschritten war als in unbehandelten Kontrollzellen. Wurden die Schnittkulturen 3 Tage später (am sechsten Tag in Kultur) mit LPS behandelt, waren die Effekte umgekehrt. LPS verzögerte die PC Differenzierung, die Dendriten waren im Durchschnitt kürzer, es wurden mehr Stammdendriten ausgebildet, die aber weniger Verzweigungspunkte hatten. Dieser Effekt ließ sich durch eine Hemmung der Mikrogliaproliferation mittels PLX3397 und durch die Konversion des proinflammatorischen M1 Typs in den antiinflammatorischen M2 Typ durch IL-4 inhibieren. Gleichzeitig konnte die Blockade des Tumornekrosefaktor alpha Signalweges durch dB-cAMP die LPS-induzierten Effekte verhindern. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die extrinsische Gabe des Homöoboxproteins Engrailed-2 die inhibierenden Effekte auf PC durch LPS-Applikation zu hemmen vermochte.<br /> Somit kann die neuronale Differenzierung durch LPS beeinflusst werden, was maßgeblich durch Mikroglia vermittelt wird. Zudem konnte extrinsisches Engrailed-2 LPS-induzierte Effekte auf die Dendritogenese von PC unterdrücken.