Modulation enzymatischer Stickoxidsynthasen in zellulären und murinen Modellen der Alzheimer-Krankheit

Abstract

Die induzierbare Form der Stickoxidsynthase (iNOS) wird bei entzündlichen Stimuli transkriptionell hochreguliert und kann in Gehirnen von Patienten mit Morbus Alzheimer (AD; „Alzheimer’s disease“, auch Alzheimer-Demenz) nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der genetischen oder pharmakologischen Ausschaltung der iNOS in Amyloid-Vorläuferprotein/Präsenilin1 (APP/PS1; „amyloid precursor protein/presenilin1“)-transgenen Mäusen auf das räumliche Gedächtnis, die hippokampale Langzeitpotenzierung (LTP; „long term potentiation“), amyloide Pathologie, Astrogliose sowie den neuronalen Verlust hin untersucht. Ebenfalls wurde die Aktivität Amyloid β-degradierender Enzyme sowie synaptosomaler Mitochondrien und deren Modifikationen durch Stickstoffmonoxid (NO) analysiert. APP/PS1-tg iNOS (-/-) Mäuse sowie Mäuse, die mit dem iNOS-spezifischen Inhibitor L-N 6 -(1-iminoethyl)-Lysin (L-NIL) behandelt wurden, zeigten sowohl im Alter von drei, als auch zwölf Monaten im Radialarm-Labyrinth eine signifikante Reduktion von Arbeitsgedächtnis- und Referenzgedächtnisfehlern. Ebenso konnte eine Verbesserung der LTP oben genannter Tiere verglichen mit rein APP/PS1 transgenen Tieren zum Zeitpunkt von drei Monaten gezeigt werden. Darüber hinaus konnte im Alter von zwölf Monaten sowohl mittels „enzyme-linked immunosorbent assay“ (ELISA) eine signifikante Reduktion der Amyloid-β (Aβ)-Menge sowohl in den entsprechenden Ganzhirn-Lysaten, als auch mittels Thioflavin-S-Färbung sowie Aβ-Antikörper-Immunofluoreszenzfärbung in der Großhirnrinde und im Hippocampus nachgewiesen werden. Immunohistologische Untersuchungen zeigten des Weiteren, dass APP/PS1-tg iNOS (-/-) Mäuse, verglichen mit APP/PS1-transgenen Tieren, eine reduzierte „glial fibrillary acidic protein“ (GFAP) Expression, jedoch eine erhöhte „neuronal nuclei“ (NeuN) Immunoreaktivität im Alter von zwölf Monaten in den genannten Gehirnregionen aufweisen. Korrespondierend zu dem Nachweis nitrosylierten Glukose-regulierten Proteins 75 (GRP 75) ließ sich eine reduzierte Aktivität synaptosomaler Mitochondrien durch Zugabe von NO (-Derivat)-Donoren in vitro nachweisen. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass die Expression von iNOS zu einer Verschlechterung der AD-Symptome wie neuropathologische Veränderungen, kognitive Leistung und der damit verbundenen elektrophysiologischen Parameter in diesem etablierten Modell der AD führt. Da die pharmakologische Inhibition der iNOS identische Effekte wie der genetische „knock out“ zeigt, könnte iNOS zukünftig als therapeutisches Ziel zur Behandlung der AD dienen.