Direkt zum Inhalt | Direkt zur Navigation

Eingang zum Volltext

Lizenz

Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-60755
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6075/


Müller, Martin Christian

Morphologische, molekulare und funktionelle Untersuchungen zur Entstehung der Körnerzelldispersion in einem Mausmodell für Temporallappenepilepsie

Morphological, Molecular and Functional Studies to Understand the Formation of Granule Cell Dispersion in a Mouse Model of Temporal Lobe Epilepsy

Dokument1.pdf (5.719 KB) (md5sum: 7f9424bea17447cb9ecb778e9595a585)

Kurzfassung in Deutsch

Die mesiale Temporallappenepilepsie (MTLE) ist ein häufig pharmakorefraktäres Epilepsiesyndrom. MTLE wird häufig von einer Ammonshornsklerose (AHS) begleitet, die durch Zelltod im Cornu ammonis (CA1 und CA3), der Ausbildung neuer axonaler Verknüpfungen und einer Migrationsstörung im Gyrus dentatus, der sogenannten Körnerzelldispersion (GCD), charakterisiert ist. Über Bedeutung und Entstehung der GCD ist bisher wenig bekannt. Als Ursache wurde eine lokale Migrationsstörung postuliert, da Resektate von MTLE-Patienten ein Reelindefizit aufweisen Das Glykoprotein Reelin wirkt während der Entwicklung des Gehirns als wichtiges Positionssignal für migrierende Neurone, seine Funktion im adulten Gehirn ist bisher noch weitgehend unbekannt.
Um die Entstehung der Körnerzelldispersion auf kausaler Ebene zu untersuchen, wurde in dieser Dissertation ein Mausmodell eingesetzt (einseitige, intra-hippokampale Kainatinjektion bei adulten Mäusen), mit dem die elektrophysiologischen und neuropathologischen Merkmale der MTLE (einschließlich GCD) induziert werden können. In diesem Mausmodell wird die Entstehung der GCD ebenfalls von einem Reelin-Verlust begleitet. Basierend auf dieser Beobachtung, wurden in dieser Arbeit neutralisierende, monoklonale Reelin-Antikörper in den Hippokampus adulter Mäuse infundiert. Durch die in vivo Neutralisierung des endogenen Reelins wurde ein dispersionsähnlicher Phänotyp induziert. Umgekehrt konnte durch eine chronische Gabe von rekombinatem Reelin in den Hippocampus die Entwicklung der Körnerzelldispersion nach Kainatinjektion vermindert werden. Da im epileptischen Hippocampus keine Neurogenese mehr nachweisbar ist, belegen diese Beobachtungen, dass Reelin für den Erhalt der Schichtung adulter Neurone eine wichtige Rolle spielt.
Da die Migration von adulten Neuronen in keinem anderen Kontext beschrieben ist, wurde weiterhin untersucht, ob bei der Körnerzelldispersion auch eine mechanische Verdrängung von Körnerzellen beteiligt sein könnte. Dazu wurden zwei strukturelle Komponenten näher untersucht, die bei der AHS im Bereich des Körnerzellbandes Raum beanspruchen könnten: das Gefäßsystem und aktivierte Astrozyten.
Es zeigte sich, dass es während der Entstehung der Ammonshornsklerose zu einer Zunahme der Angiogenese und daraus resultierend zu Veränderungen im Gefäßnetz im Hippocampus kommt. Der zeitliche Verlauf dieser Veränderungen und die unveränderte Gefäßdichte im Bereich der Körnerzellschicht sprechen jedoch dagegen, dass die Änderungen im Gefäßsystem an der Entstehung der Körnerzelldispersion beteiligt sind. Vielmehr deuten die Befunde dieser Arbeit darauf hin, dass eine lokale Hypoxie infolge der epileptischen Aktivität die Ursache der erhöhten Angiogenese darstellt.
Im Rahmen der AHS kommt es zu einer starken Zunahme der Astrozytenproliferation und Aktivierung, die unter anderem ein starkes Anschwellen dieser Zellen zur Folge hat. Um den Effekt der Astrozytenreaktion auf die Körnerzelldispersion zu untersuchen, wurde vor der Kainatinjektion der astrozytenaktivierende Faktor „Ciliary Neurotrophic Factor“ (CNTF) injiziert. Die CNTF-Gabe führte zu einer starken Reduktion der Körnerzelldispersion, sodass die Größenzunahme der Astrozyten nicht für die Schichtungsstörung verantwortlich gemacht werden kann. Darüber hinaus konnten wir mittels EEG-Ableitungen zeigen, dass die Voraktivierung von Astrozyten zu einer geringeren epileptischen Aktivität in der chronischen Phase des Kainatmodells führt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen, dass ein lokaler Reelinmangel die wesentliche Ursache für die Entstehung der Körnerzelldispersion im epileptischen Hippocampus darstellt.


Kurzfassung in Englisch

Mesial temporal lobe epilepsy (MTLE) is a common and often intractable epilepsy syndrome. MTLE is often accompanied by Ammon’s horn sclerosis (AHS), characterised by neuronal cell death in the cornu ammonis (CA1 and CA3), the formation of new axonal connections and a migration disorder in the dentate gyrus, called granule cell dispersion (GCD). Until now little is known about the functional relevance and the development of GCD. It has been postulated that a local migration defect is a cause of GCD, since resected hippocampi of human MTLE patients show a local Reelin deficiency. The glycoprotein Reelin acts as an important positioning signal for migrating neurons during brain development. The role of Reelin in adult brain is largely unknown.
In order to investigate the formation of granule cell dispersion on a causal level, in this dissertation a mouse model (unilateral intrahippokampal kainate injection in adult mice) was used to induce the electrophysiological and neuropathological features of MTLE (including GCD). In this mouse model, the development of GCD is also accompanied by a loss of Reelin. Based on this observation, neutralizing monoclonal anti-Reelin-antibodies were infused into the hippocampus of adult mice. This in vivo neutralisation of endogenous Reelin led to a dispersion-like phenotype. Conversely, chronic infusion of recombinant Reelin into the kainate-injected hippocampus reduced GCD. As neurogenesis is downregulated during GCD formation in kainate-injected hippocampi, our results demonstrate that Reelin plays an important role for the maintenance of granule cell lamination .
Since migration of adult neurons has not been described in any other context, we investigated whether a mechanical displacement of granule cells also contributes to GCD formation. To this end, two structural components were further analyzed in detail: the blood vessel system and activated astrocytes.
We could show that in the kainate-injected hippocampus angiogenesis was increased and as a result, the hippocampal blood vessel system was severely altered. The time course of these alterations and the unaffected vessel density in the region of GCD do not support the idea that changes in the blood vessel system contribute to GCD formation. Our results rather indicate that local hypoxia due to epileptic activity is the cause of increased angiogenesis.
In the kainate-injected hippocampus a strong increase of astrocyte proliferation and activation takes place, leading to a massive hypertrophy of this cell type. In order to investigate the role of astrocytes in GCD development, the astrocyte-activating factor „Ciliary Neurotrophic Factor“ (CNTF) was injected two days before kainate injection. CNTF-pretreatment lead to a strong reduction of GCD; therefore an increase of astrocyte volume cannot be responsible for GCD formation. In addition, intrahippocampal EEG recordings demonstrated that the pre-activation of astrocytes lead to reduced epileptic activity in the chronic epileptic phase in the kainate mouse model.
The results of this dissertation show that a local Reelin deficiency is the essential reason for GCD development in the epileptic hippocampus.



SWD-Schlagwörter: Temporallappen-Epilepsie , Körnerzelldispersion , Reelin, Angiogenese , Glia
Freie Schlagwörter (englisch): Temporal Lobe Epilepsy , Granule Cell Dispersion , Reelin, Angiogenesis , Gliosis
Institut: Neurochirurgische Univ.-Klinik
Fakultät: Fakultät für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Haas, Carola (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.10.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 02.12.2008
Indexliste