Modulation der Aktivität des nikotinischen Acetylcholinrezeptors in transgenen Tiermodellen

Mutationen in den Untereinheiten des nikotinischen Acetylcholinrezeptors (AChR) der neuromuskulären Synapse (NMJ) können zu Veränderungen der Rezeptoreigenschaften, wie der Ligandenbindung und/oder der Kanalöffnung führen. Die daraus resultierenden Veränderungen des Endplattenpotentials können zu congenitalen myasthenischen Syndromen (CMS) führen, die als Slow-Channel bzw. Fast-Channel Congenital Myasthenic Syndrome (SCCMS bzw. FCCMS) bezeichnet werden. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei transgene Knock-In-Mauslinien etabliert. An der ersten Mauslinie (g/eFC) wurde der Einfluss untersucht, den die Aktivität des AChR auf die Etablierung der NMJ während der Embryonalentwicklung hat. In diesen Tieren trägt eine nur embryonal exprimierte Untereinheit des AChR eine Punktmutation, die den Austausch einer Aminosäure (P121L) bewirkt. Diese Mutation wurde in myasthenischen Patienten gefunden in denen sie das FCCMS auslöst. Elektrophysiologische Untersuchungen zeigten, dass die Aktivität des AChR durch Einbau dieser mutierten Untereinheit drastisch reduziert wurde. Homozygote g/eFC-Tiere sterben bei der Geburt, die Etablierung und Lokalisierung der NMJ in der Muskelfaser sind gestört und das gerichtete Wachstum der Motorneurone ist nicht vorhanden. Diese Feststellungen belegen, dass die Aktivität des AChR für die korrekte Etablierung der postsynaptischen Seite der NMJ und das gerichtete Wachstum der Motoraxone verantwortlich ist. In einer zweiten Knock-In-Mauslinie (eSC) wurde eine Punktmutation in die postnatal exprimierte e-Untereinheit eingeführt, die ebenfalls den Austausch einer Aminosäure (L269F) bewirkt und im Menschen zum SCCMS führt. Homozygote eSC-Mäuse zeigen ab der zweiten Lebenswoche progressive myasthenische Symptome, wie reduzierte Kraft, reduziertes Körpergewicht und Veränderungen der Körperhaltung und Lautgebung. In diesen Tieren konnten massive degenerative Veränderungen der postsynaptischen Seite der NMJ und Muskelfaser festgestellt werden. Dazu gehören das Verschwinden postsynaptischer Einfaltungen, die Vergrößerung der Mitochondrien, subsynaptische Ansammlungen von Vesikeln und Vakuolen und Anzeichen degenerativer Prozesse der subsynaptischen Nuklei. Diese Veränderungen werden zusammengenommen als Endplattenmyopathie bezeichnet und konnten auch in Gewebe von SCCMS-Patienten festgestellt werden. Vermutlich werden sie durch massiv erhöhte Ca2+-Konzentrationen in der Muskelfaser ausgelöst. Neben der Endplattenmyopathie zeigten homozygote eSC-Mäusen, wie SCCMS-Patienten, eine Reduktion der AChR in der NMJ. Das SCCMS ist im Menschen eine dominant vererbte Krankheit, konnte dagegen aber nur in homozygoten eSC-Mäusen festgestellt werden. Die Gründe für die Unterschiede in der Vererbung konnten durch Kreuzungsexperimente geklärt werden. Dabei wurden eSC-Tiere mit Tieren einer anderen transgenen Mauslinie (eTet-Linie) gekreuzt, die nur eine reduzierte Expression der e-Untereinheit besitzt. Die Nachkommen aus diesen Kreuzungen zeigten myasthenische Symptome. Daraus folgt, dass die Unterschiede in der Vererbung mit der Expression des eSC-Allels zusammenhängt, das in heterozygoten eSC-Tieren schwächer exprimiert wird als das WT-Allel. Die Tiere der eSC-Linie können als Modellorganismus für SCCMS dienen. Mit ihrer Hilfe wird es möglich sein, in vivo neue Erkenntnisse über die physiologischen und genetischen Vorgänge, die bei der Entstehung von SCCMS eine Rolle spielen, zu sammeln. Möglicherweise ist auch eine Übertragung der Erkenntnisse auf neurodegenerative Krankheiten wie Epilepsie oder Schlaganfall möglich. Außerdem können sie durch genetische und morphologische Vergleiche mit anderen Mauslinien, in denen die Kanaleigenschaften des AChR verändert wurden, Aufschlüsse darüber geben, welchen Einfluss die Rezeptoraktivität auf die strukturelle und funktionelle Aufrechterhaltung der NMJ hat.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2003

Author dc:creator

• Peter, Jan Christoph

Contributors dc:contributor

• Pollerberg, G. Elisabeth

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/4296

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:4296