The role of motoric nerves in prion pathogenesis
Final Report Abstract
Prionenerkrankungen sind tödlich verlaufende neurodegenerative Erkrankungen. Wie und ob Neuronen dabei in spezifischen Gehirnregionen durch Prionen geschädigt werden, ist unbekannt. Im Rahmen des Projektes konnten faszinierende Einblicke in die Rolle von motorischen Projektionsneuronen als potentielle klinische Zielregionen (CTA) in der Prionenpathogenese gewonnen werden. Einerseits konnten Dysfunktionen in rubrospinalen Neuronen mit dem Auftreten von klinischen Symptomen korreliert werden. Mittels axonalem Tracing und konfokaler Mikroskopie war eine Reduktion der markierten Neuronen von 30 bis 45 % in fünf Tiermodellen nachweisbar. Der konsistente Befund war unabhängig von der Inkubationszeit und der Pathologie in den Gehirnen der einzelnen Modelle. Die signifikante Reduktion der Tracer-negativen Neuronen im N. Ruber war bilateral nach intrazerebraler Infektion und contra lateral zur intranervale Infektionsstelle entsprechend den anatomischen Projektionen. Diese Spezifität war sowohl mit Mausprionen als auch mit Hamsterprionen nachweisbar. Andererseits zeigten mehr als 80 % der corticospinalen Neuronen des motorischen Cortexes bereits Dysfunktionen im axonalen Transport nach der Hälfte der Inkubationszeit und im terminalen Stadium. Zur Bestätigung dieses überraschenden Befundes wurde ein verbessertes Protokoll für Ultramikroskopie entwickelt, womit die retrograd markierten Neuronen im motorische Cortex von alten Mäusen bis zu einer Eindringtiefe von 4.2 mm untersucht werden konnten. Zusammengefasst offenbaren die Daten eine neue Sequenz der Prionenpathogenese im Tiermodell. Im Verlauf der Inkubationszeit lassen sich sehr früh Störungen im axonalen Transport bei einer Mehrzahl von corticospinalen Neuronen feststellen. Am Ende der Inkubationszeit korrelieren Defekte im axonalen Transport von rubrospinalen Neuronen primär mit dem Auftreten von klinischen Symptomen. In einem weiteren Teilprojekte sollte mit der Herstellung eines neuen Tiermodells getest C werden, ob eine Cre-induzierte Expression einer dominant-negativen PrP Mutante Prioneninduzierte Dysfunktionen in Neuronen verhindern oder rückgängig machen kann. Zwei transgene Linien wurden hergestellt und mit Cre-Linien gekreuzt, um das Transgen in Motoneuronen oder verschiedenen Neuronenpopulation zu exprimieren. Infektionsstudien zeigten keinen protektiven Effekt der Mutante, was durch geringe Expressionslevels des Transgenes erklärbar wäre.
Publications
- Cre-loxP based mouse models to study prion pathogenesis in the motor nervous system. Disseration an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 2009
Hochgräfe K
- Impaired axonal transport in motor neurons correlates with clinical prion disease. PLoS Pathog. Aug;5(8): e1000558, 2009
Ermolayev V, Cathomen T, Merk J, Friedrich M, Härtig W, Harms GS, Klein MA, Flechsig E
- Ultramicroscopy reveals axonal transport impairments in cortical motor neurons at prion disease. Biophys J. Apr 22;96(8):3390-8, 2009
Ermolayev V, Friedrich M, Nozadze R, Cathomen T, Klein MA, Harms GS, Flechsig E
