Konfokales Stereologiesystem
Final Report Abstract
Der hier vorliegende Bericht bezieht sich auf ein konfokales Stereologiesystem, das als computergesteuertes automatisiertes Lichtmikroskop mit Disk Scanning Unit zur Erzielung konfokaler Beleuchtung anzusehen ist. Das Gerät wurde als Bestandteil der Erstausstattung des Lehrstuhls II der Anatomischen Anstalt der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) im Rahmen der Neubesetzung des Lehrstuhls durch Univ.Prof. Dr.med. Christoph Schmitz neu beschafft. Zum Einsatz gekommen ist das Gerät bisher hauptsächlich im Rahmen (i) des thematischen Schwerpunkts des Lehrstuhls „Funktionelle Mikroarchitektur der Plazenta und neuronale Entwicklung“ (im Antrag zur Beschaffung des Geräts genannt), (ii) eines durch die Berufung von Herrn Univ.Prof. Dr.med. Dr. rer.nat. Markus Kipp als W2-Professor an den Lehrstuhl II der Anatomischen Anstalt der LMU zum 1. Mai 2015 neu hinzugekommenen Schwerpunkts des Lehrstuhls „Neurobiologische Prozesse der Neurodegeneration bei Multipler Sklerose (MS)“, sowie (iii) eines Kooperationsprojekts des Lehrstuhls II der Anatomischen Anstalt der LMU mit dem Molecular Imaging Research Center (MIRCen) des Institute of Biology Francois Jacob, CEA, DRF, Fontenay-aux-Roses, France zum Thema „Neurotoxizität von löslichen Tau Molekülen”. Dabei konnten die folgenden wesentlichen Forschungsergebnisse erzielt werden: (i) Funktionelle Mikroarchitektur der Plazenta und neuronale Entwicklung: Gemäß der sogenannten „Barker Hypothese“ hängt die Anfälligkeit eines Individuums für eine Reihe chronischer Erkrankungen im Erwachsenenalter mit der pränatalen Programmierung zusammen. Dabei wird die Plazenta als ein wichtiger Faktor diskutiert. Wir haben eine neue Methode zur mikroskopischen, dreidimensionalen (3D) Rekonstruktion und quantitativen Analyse von humanen Plazenta-Zottenbäumen entwickelt. Mit dieser neuen Methode konnten wir zeigen, daß die derzeit weltweit als Goldstandard anerkannten Methoden zur histologischen Identifizierung von (Sub-) Strukturen des Zottenbaums nicht die tatsächliche 3D-Zusammensetzung und 3D-Struktur der menschlichen Plazenta widerspiegeln. Darüber hinaus konnten wir zeigen, daß Plazenta-Zottenbäume bei intrauteriner Wachstumsrestriktion (IUGR) eine bisher unbekannte morphologische Veränderung aufweisen. IUGR ist ein schweres Geburtshilfesyndrom, welches das Risiko für mehrere chronische Erkrankungen im Erwachsenenalter signifikant erhöht. (ii) Neurobiologische Prozesse der Neurodegeneration bei Multipler Sklerose (MS): Aus pathologischer Sichtweise führen bei MS Patienten zwei verschiedene Mechanismen zum Untergang von Nervenzellen und so zu einer klinischen Beeinträchtigung: Fokale, autoimmune Entzündung und diffuse degenerative Prozesse der weißen und grauen Substanz. Wie sich beide Komponenten der Erkrankung gegenseitig beeinflussen, und in welchem Ausmaß beide zu einer Zerstörungen definierter neuronaler Strukturen führen (Somata, Axone, Dendriten, Synapsen) ist nicht hinreichend verstanden. Im Rahmen dieses Projekts verwenden wir ein neu-etabliertes Multiple Sklerose Tiermodell und Gold-Standard morphologische Methoden (u.a. zelluläre 3D-Rekonstruktion, Stereologie, Golgi-Imprägnationen), um zu untersuchen, welche Mechanismen zur Neurodegeneration bei MS führen. Wir erhoffen uns von diesem Projekt einen wertvollen Beitrag zum Verständnis pathologischer Vorgänge im Gehirn von MS Patienten. (iii) Neurotoxizität von löslichen Tau Molekülen: Tauopathien sind neurodegenerative Erkrankungen, die durch die Aggregation von Tau-Protein gekennzeichnet sind. Obwohl Tau-Einschlüsse bei all diesen Krankheiten ein gemeinsames Merkmal sind, implizieren neuere Erkenntnisse kleine oligomere Aggregate als Treiber der Tau-induzierten Toxizität. Überexpression von humanem wild-type hTau (hTAUwt) im Gehirn von Ratten mittels Adeno-assoziierter Viren führte zu einer starken Hyperphosphorylierung von Tau und Neurotoxizität in Abwesenheit einer signifikanten Aggregation. Dagegen förderte die Koexpression von hTAUwt mit dem Proaggregationspeptid TauRD-ΔK280 die Aggregation von Tau in Gallyas-positive neurofibrilläre Tangles (NFTs) ohne Entwicklung von Neurotoxizität. Die Expression von hTAU-P301L führte zur Aggregation in hochtoxische lösliche Spezies, die langsamer zu NFTs reiften. Diese Ergebnisse stützen die Hypothese, dass lösliche Tau-Spezies wichtig bei der Tau-induzierten Neurodegeneration sind.
Publications
- Novel 3D light microscopic analysis of IUGR placentas points to a morphological correlate of compensated ischemic placental disease in humans. Sci Rep 2016;6:24004
Haeussner et al.
(See online at https://doi.org/10.1038/srep24004) - Combination of cuprizone and experimental autoimmune encephalomyelitis to study inflammatory brain lesion formation and progression. Glia 2017;65:1900-1913
Rüther et al.
(See online at https://doi.org/10.1002/glia.23202) - Does 2D-Histologic identification of villous types of human placentas at birth enable sensitive and reliable interpretation of 3D structure? Placenta 2015;36:1425-1432
Haeussner et al.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.placenta.2015.10.003)
