Intrazerebroventrikuläre Enzymersatztherapie der metachromatischen Leukodystrophie

Abstract

Die metachromatische Leukodystrophie (MLD) ist eine autosomal rezessiv vererbte lysosomale Speicherkrankheit. Diese wird durch einen Gendefekt der Arylsulfatase A (ASA) verursacht, welche den ersten Schritt in der Degradation des Sphingolipids Sulfatid katalysiert. Die Defizienz dieses Enzyms verursacht eine intralysosomale Speicherung von Sulfatid. Durch die Akkumulation von Sulfatid im ZNS und PNS kommt es zur Degeneration der Myelinscheiden. Patienten leiden an einer progressiven Demyelinisierung, schweren neurologischen Symptomen und erleiden einen frühen Tod.<br /> Eine Heilung für die MLD gibt es bisher nicht. Therapieansätze beschränken sich u.a. auf die Enzymersatztherapie (EET). Hierbei wird rekombinante, humane ASA (rhASA) per Injektion lebenslänglich, zugeführt. Die meisten lysosomalen Enzyme werden aufgrund ihrer Markierung mit Mannose-6-Phosphat (M6P) von Zellen aufgenommen und in die Lysosomen transportiert. An Mausmodellen der MLD führte eine intravenöse Injektion der rhASA nur zu einer sehr geringen Abnahme der Sulfatidspeicherung im ZNS. Um eine stärkere Abnahme zu erzielen wurden, im Rahmen dieser Arbeit, für eine intrazerebroventrikuläre EET (i.z.v. EET) osmotische Minipumpen in Mausmodelle der MLD implantiert. Diese applizierten rhASA direkt in den lateralen Ventrikel.<br /> Sechs Monate alte MLD-Mausmodelle weisen ein asynchrones Schrittmuster mit breiterem Gang und erhöhter Schrittlänge auf welches durch i.z.v EET verbessert werden konnte. Immunzytochemische Analysen zeigten eine breite Verteilung der rhASA im gesamten Gehirn nach Behandlung. Die Konzentration der rhASA im Gehirn war geringer mit größer werdendem Abstand zur Injektionstelle. Die infundierte rhASA wurde von verschiedenen neuronalen Zelltypen endozytiert und in das lysosomale Kompartiment sortiert. Histologische und biochemische Analysen zeigten eine erhebliche Abnahme des Speichermaterials. Es zeigten sich zelltypspezifische Unterschiede im Therapieerfolg. In Phagozyten wurde, im Gegensatz zu Neuronen, das Speichermaterial auch in weiter entfernten Regionen von der Injektionsstelle degradiert. Zellkulturexperimente zeigten, dass primäre, neuronale Zelltypen, wie Neurone und Oligodendrozyten-Vorläuferzellen (OVZ), sowie eine astrogliale, ASA-defiziente Zelllinie (17 ^-/-- A1) extrazellulär hinzugefügte ASA M6P-abhängig endozytierten. OVZ zeigten dabei genotypspezifische Unterschiede: OVZ aus ASA^-/---Mäusen nahmen weniger rhASA auf als OVZ aus WT Mäusen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Mikroglia ASA über verschiedene Rezeptoren, wie dem M6P-, dem Mannose- und dem <em>scavenger</em>-Rezeptor, aufnahmen. Sowohl im Tiermodell als auch in vitro konnte die Aufnahme der applizierten rhASA in verschiedenen Zelltypen nachgewiesen werden. Die i.z.v. EET bietet demnach einen vielversprechenden Therapieansatz für MLD.