Dynamische 2-Photonenmikroskopie zur Untersuchung der Mikroglia-Aktivierung im SOD1-Mausmodell der ALS – Mikrogliahemmung als neuer Therapieansatz?

Fragestellung: Die Pathomechanismen, die zur Motoneuronerkrankung Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) führen, sind komplex und beinhalten Störungen von neuronalen und nicht-neuronalen Zellen. Die derzeitigen Kenntnisse zur Pathogenese stützen sich auf Untersuchungen von transgenen Mäusen, die Mutationen im humanen Cu/Zn Superoxid Dismutase (mSOD1) Gen tragen und ein etabliertes Model für die familiäre Form der ALS darstellen. Frühzeitige Mikroglia-Aktivierung scheint von entscheidender Bedeutung für das Voranschreiten der Motoneuron-Degeneration zu sein. Über welchen Mechanismus mSOD1-Mikroglia neuronalen Zelltod verstärken, ist ungeklärt. Methoden: SOD1 (G93A) transgene Mäuse wurden mit Mäusen gekreuzt, die EGFP gesteuert durch den mikroglialen CX3CR1-Genlocus exprimieren. Grün-fluoreszierende Mikroglia-Zellen wurden mittels Immunhistochemie und Patch-clamp Technik auf ihren Aktivierungszustand untersucht. Mit dynamischer 2-Photonen-Lasermikroskopie (2P-LSM) wurde die Mikroglia-Motilität von mSOD1-Mikroglia in Rückenmarksschnitten analysiert. Zur Untersuchung einer gerichteten Mikroglia-Antwort wurde eine Laserläsion gesetzt. Ergebnisse: Morphologisch zeigte sich eine vermehrte amöboide Zellform von mSOD1-Mikroglia als Hinweis auf eine reaktive Transformation. Elektrophysiologisch wurde eine Hochregulation von auswärtsgerichteten K + -Strömen in mSOD1-Mikroglia als Hinweis auf eine frühzeitige Aktivierung nachgewiesen. In dynamischer 2P-LSM fand sich eine kontinuierliche Bewegung sowohl von mikroglialen Ausläufern als auch eine vermehrte, ungerichtete, Migration von mSOD1-Mikroglia. Während eine Laserläsion in Kontrollen zu einer läsionsgerichteten Mikroglia-Migration innerhalb weniger Minuten führte, wurde eine gerichtete Reaktion in mSOD1-Rückenmark nicht beobachtet. Schlussfolgerungen: mSOD1-Mikrogliazellen zeigen eine vermehrte Aktivierung in Kultur sowie in situ im Rückenmark. Das elektrophysiologische Profil nimmt ein charakteristisches Muster mit vermehrter Expression von auswärtsgerichteten K + -Kanälen ein. Die Aktivierung von Mikrogliazellen geht, im Vergleich zu Kontrollen, nicht mit einer gerichteten Reaktion auf lokale Läsionen einher, sondern stellt eine ungerichtete Aktivierung dar. Die Aufklärung von Pathomechanismen, die bevorzugt Glia-Neuron Interaktionen betreffen, werden neue therapeutische Ansätze ermöglichen. Insbesondere rücken spezifische pharmakologische Beeinflussung von Mikrogliazellen und der Entzündungsreaktion in den Vordergrund