Untersuchungen zur Biosynthese und Funktion von alpha-hydroxylierten Sphingolipiden anhand von Mausmodellen

Abstract

Zur Überprüfung der Funktion der α-hydroxylierten Sphingolipide wurde in der vorliegenden Arbeit eine Mausmutante generiert, die defizient für das Enzym FA2H ist, welches für die α-Hydroxylierung verantwortlich gemacht werden konnte. Durch homologe Rekombination konnten FA2H-Knock-Out-Mäuse generiert werden, die anstelle der funktionalen FA2H das Reporterfusionsprotein Cyt-b5-β-gal exprimierten. Mit Hilfe des Reporterfusionsproteins konnte die Lokalisierung von FA2H exprimierenden Zellen in der Maus und damit erstmals in vivo durchgeführt werden. Die Expression konnte im ZNS vor allem in Zellen der weißen Substanz ausgemacht werden. Die Niere zeigte Expression in der Markregion, im Magen waren die Wand des Drüsenmagens und Teile der Wand des Vormagens der Maus positiv für die FA2H-Expression. In der Haut ist die Talgdrüse als der Ort der FA2H-Expression identifiziert worden.<br /> Die Analyse der Lipide des ZNS und PNS erbrachte den Beweis, dass in der erzeugten Mausmutante ein funktionaler Knock-Out des Enzyms FA2H vorlag, da keine α-hydroxy-lierten Sphingolipide mehr nachweisbar waren. Damit konnte im Umkehrschluss zum ersten Mal die FA2H in vivo für die α-Hydroxylierung der Sphingolipide verantwortlich gemacht werden. Auswirkungen auf das Myelin in seiner weiteren, nicht die Lipide betreffenden Zusammensetzung und in seiner Funktionalität konnten bislang nicht nachgewiesen werden. Die Ultrastruktur erwies sich als dem Wildtyp vergleichbar, bei der Messung der Nervenleitgeschwindigkeit und der Proteinanalyse des Gehirns waren keine Unterscheide feststellbar.<br /> In der Haut scheint die Defizienz der FA2H einen deutlichen Einfluss zu haben. Die Entwick-lung der Haare war bei FA2H-Knock-Out-Mäusen um 2 Tage verzögert, danach bildete sich zunächst normales Fell. Dieses Fell wurde alle 4 Wochen in einem zyklischen Verlauf vollständig verloren. Das Fell wuchs daraufhin körperbedeckend nach, mit jedem neuen Haarverlust gingen jedoch immer mehr Haare permanent verloren, so dass ältere Tiere nahezu nackt erscheinen. Die histologische Untersuchung der Haut zeigte, dass die maximale Hautdicke bei FA2H-Defizienz während der Haarmorphogenese vergrößert ist. Zudem kam es zu Ver-schiebungen im Haarzyklus und zu Anzeichen für eine vorliegende Haarfollikeldystrophie.<br /> Mit Hilfe einer transgenen Mauslinie, die das Enzym CGT ausschließlich in Oligodendrozyten exprimiert, konnte gezeigt werden, dass diese Expression ausreichend ist, um normales Myelin zu produzieren und zu erhalten. Damit scheint die Möglichkeit ausgeschlossen, dass die beobachtete Expression der CGT in anderen Zelltypen des ZNS, wie z.B. in Astrozyten oder Neuronen, entscheidend zu der Funktionalität des Myelins beiträgt.