| License: Publishing license for publications excluding print on demand (4MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-5248
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.10383
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 12 February 2006 |
| Referee: | Charalampos (Prof. Dr.) Aslanidis |
| Date of exam: | 9 May 2005 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin Biology, Preclinical Medicine |
| Keywords: | Tumor-Nekrose-Faktor , Multiple Sklerose , Allergische Encephalomyelitis , DNS-Chip , Messenger-RNS , Anti-DNS-Antikörper , Genexpression , Therapie , Tiermodell , Expressionsanalyse, TWEAK , Fn14 , FasL , expression analysis, TWEAK , Fn14 , FasL |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 10383 |
Abstract (German)
Die Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) ist eine T-Zell-vermittelte, entzündlich-demyelinisierende Erkrankung des ZNS. Die EAE hat viele Ähnlichkeiten zur MS, wie z.B. den chronisch-relapsierenden klinischen Verlauf, das Auftreten von Entzündungen, Demyelinisierung, axonaler Schädigung und reaktiver Gliose und gilt deshalb als ihr Tiermodell. Sie wird häufig zur Identifizierung ...
Abstract (German)
Die Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) ist eine T-Zell-vermittelte, entzündlich-demyelinisierende Erkrankung des ZNS. Die EAE hat viele Ähnlichkeiten zur MS, wie z.B. den chronisch-relapsierenden klinischen Verlauf, das Auftreten von Entzündungen, Demyelinisierung, axonaler Schädigung und reaktiver Gliose und gilt deshalb als ihr Tiermodell. Sie wird häufig zur Identifizierung bzw. Erprobung neuer, experimenteller Therapieverfahren herangezogen. In der vorliegenden Studie wurden im Rahmen von Untersuchungen in EAE-Modellen zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt, die zum besseren Verständnis pathogenetischer Prozesse bei autoimmun vermittelter ZNS-Entzündung und zur Identifikation therapeutischer Zielmoleküle führen sollten.
Im ersten Teil der Arbeit wurde die Rolle des TNF-Familienmitglied TWEAK bzw. seines Rezeptors Fn14 in der Pathogenese der EAE untersucht. Die Induktion von neutralisierenden Antikörpern gegen die extrazelluläre Domäne von TWEAK bzw. gegen Fn14 führte in zwei Tiermodellen, der MOG-induzierten EAE von DA-Ratten sowie der PLP-Peptid-induzierten EAE von SJL/J-Mäusen zu einer signifikanten Verbesserung des klinischen Krankheitsverlaufs. Die Verbesserung der Krankheitssymptome ging einher mit einer deutlichen Verminderung inflammatorischer Infiltrate im Rückenmark. Es wurde gezeigt, dass TWEAK in zerebralen Endothelzellen bzw. Astrozyten die Sekretion des Chemokins CCL2 verstärkt bzw. induziert. Sowohl isolierte TWEAK- als auch Fn14-spezifische Antikörper verhinderten diese Freisetzung. Die Blockade der TWEAK-vermittelten Chemokinfreisetzung wird daher als wesentlicher Mechanismus neutralisierender TWEAK- bzw. Fn14-Antikörper angesehen.
Im Gegensatz dazu führte die intramuskuläre Injektion eines für das TWEAK-Protein kodierenden DNA-Konstrukts sowohl zu einer Verstärkung der Erkrankung als auch zu einer verstärkten T-Zell-Infiltration ins Rückenmark. Die Expression und Sekretion von TWEAK konnte als mögliche Ursache dieses krankheitsverstärkenden Effekts identifiziert werden.
Das zweite Teilprojekt bestand aus einer umfangreichen Genexpressionsstudie im ZNS bei der MOG-induzierten EAE. Dabei wurde mit der Hilfe der DNA-Array-Technologie die Genexpression im Rückenmark während der akuten Phase der Ratten-EAE, der Remission sowie der relapsierenden Phase der EAE mit derjenigen gesunder Tiere verglichen. Die Expression ausgewählter regulierter Gene wurde mittels RealTime-PCR und z.T. WesternBlots überprüft. Die Ergebnisse der Mikroarrays konnten durch diese Verfahren bestätigt werden.
In den unterschiedlichen Phasen waren ca. 1000 Transkripte herauf- und eine ähnliche Anzahl herunterreguliert. Das Ergebnis dieser Studie deckte sich in vielen Aspekten mit den Ergebnissen bereits publizierter Studien, in denen andere EAE-Modelle auf eine ähnliche Art und Weise untersucht wurden. Allerdings gab es auch bemerkenswerte Unterschiede. Während z.B. in der hier untersuchten MOG-induzierten EAE von DA-Ratten die Gene ZNS residenter Zellen in der akuten Phase eher herunterreguliert waren, waren sie in der C57Bl/6-Maus zum großen Teil stark aufreguliert, was für eine verstärkte Beeinträchtigung neuronaler Funktionen oder eine ausgeprägtere Schädigung neuronalen Gewebes während der EAE der DA-Ratte spricht.
Die erhöhte Expression von Genen, die spezifisch für dendritische Zellen sind, belegt deren Anwesenheit im entzündeten Rückenmark. Die Funktion dieser Zellen für die Entstehung und Aufrechterhaltung der ZNS-Entzündung ist derzeit noch unklar. Die anhaltende Suppression der Gene des Cholesterin-Anabolismus weist auf eine bislang nicht publizierte Störung des Cholesterinstoffwechsels innerhalb des ZNS während der EAE hin.
Im Rahmen der Expressionsanalyse konnten verschiedene potentielle Zielmoleküle identifiziert werden, wie z.B. BAFF, CXCL13 oder SLPI, und eine krankheitsverstärkende Rolle der Kinine in der EAE konnte durch die in vivo-Applikation von Inhibitoren für seine beiden Rezeptoren bereits angedeutet werden.
Während also im ersten Teil der Doktorarbeit die Rolle des TNF-Familienmitglieds TWEAK und seines Rezeptors Fn14 gezielt analysiert wurde, ergaben sich im Rahmen der Expressionsanalyse im zweiten Teil neue potentielle Angriffspunkte für die Therapie entzündlicher ZNS-Erkrankungen.
Translation of the abstract (English)
The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) induced by myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) in DA rats is a well-established animal model of multiple sclerosis (MS). It reflects the wide spectrum of disease pathology and serves as a valuable tool for studying the pathogenesis and for testing new therapies of MS. The clinical disease course is characterised by the infiltration of ...
Translation of the abstract (English)
The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) induced by myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) in DA rats is a well-established animal model of multiple sclerosis (MS). It reflects the wide spectrum of disease pathology and serves as a valuable tool for studying the pathogenesis and for testing new therapies of MS. The clinical disease course is characterised by the infiltration of immune cells during the acute phase and the elimination of these cells from the CNS resulting in the remission which is typically followed by successive relapses and recoveries. Two different systems have been used to increase the understanding of the pathogenic mechanimms of autoimmune inflammations of the CNS and to identify new molecular targets for a future therapy of MS.
The role of TNF family member TWEAK and its receptor Fn14 for the pathogenesis of the EAE was studied in the first part. The induction of neutralising antibodies against TWEAK and Fn14 resulted in a significant amelioration of the disease course in two different EAE models, the MOG-induced EAE of DA-rats and the PLP-peptide induced EAE of SJL/J mice. This was accompanied with a decrease of inflammatory infiltrates in spinal cords. It could be shown that TWEAK induced the secretion of the chemokine CCL2 in rat astrocytes and increased its secretion in rat brain endothelial cells, respectively. Antibodies isolated from TWEAK- and Fn14 treated rats were able to inhibit the TWEAK-induced secretion of CCL2. This suggests that the regulation of CCL2 by TWEAK might be responsible at least partially for the protective effect of the TWEAK- and the Fn14-antibodies.
After vaccination with a TWEAK-encoding DNA construct, a consistent exacerbation of EAE with elevated amounts of CD3 in spinal cord tissue was observed, indicating a higher number of infiltrating cells. In TWEAK-DNA injected rats exogenous TWEAK-mRNA was expressed at the injection site and the succeeding secretion of small amounts of soluble TWEAK could have caused the amplification of the disease symptoms.
In the second part of this study a large expression study with spinal cord tissue from rats with MOG-induced EAE was performed. The gene expression of animals in the acute phase, in the remission and in the relapsing phase of the disease was compared with untreated control animals by hybridisation of DNA microarrays of the company Affymetrix. The regulation of the expression of selected genes could be proved either by quantitative RealTime-PCR or WesternBlots. More than thousand transcripts were regulated in the different examined disease phases. Many results of this study were concordant with similar studies in different EAE models � but there were remarkable differences as well. Genes expressed by CNS resident cells were downregulated in this study whereas they were mostly upregulated in the MOG-peptide induced EAE of C57Bl/6 mice. This implies a stronger disturbance of neuronal functions or more distinct neuronal damages in the MOG-induced EAE of DA rats than in the MOG-peptide induced EAE of C57Bl/6 mice.
The increased expression of genes specific for dendritic cells support their presence in the inflammed spinal cord during EAE. The task of these cells during the development and perpetuation of the disease is currently not definitely understood. The persistent downregulation of genes of the cholesterol anabolism indicates a disturbance of the cholesterol metabolism within the CNS during the EAE.
This expression study revealed some potential targets for a future therapy like BAFF, CXCL13 or SLPI. A disease promoting effect of bradykinin could already be confirmed by the in vivo application of different inhibitor of its receptor.
Recapitulating: While a pathogenic role of the TNF family member TWEAK and its receptor Fn14 could be determined and blocked in the first part of this thesis, multiple new targets for a therapy could be identified in its second part.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 13:06
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