Funktion der muskelspezifischen Kinase MuSK : Analyse im transgenen Tiermodell
In der Entwicklung der neuromuskulären Synapse (NMJ) spielt die muskelspezifische Kinase (MuSK) eine zentrale Rolle. Die Expression der Acetylcholinrezeptoren (AChR) ist in den Muskelfasern während der Embryonalphase von MuSK abhängig, so dass MuSK-defiziente Tiere keine NMJ entwickelt haben und bei der Geburt sterben. Diese Ergebnisse erlauben jedoch keine Aussage darüber, welchen Einfluss MuSK auf die etablierte NMJ besitzt. Zur Klärung dieser Fragestellung wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Mauslinie (MuSK/Cre) etabliert und analysiert, in der mit Hilfe des Cre-loxP-Systems eine postnatale Inaktivierung von MuSK erreicht wird. Diese Tiere sind bei Geburt lebensfähig und besitzen normal etablierte NMJ. Ab der dritten Woche entwickeln sie jedoch eine progressive Muskelschwäche, die vor Erreichen des 30. Lebenstags (P30) zum Tode führt. Histologische Untersuchungen zeigen, dass es in diesen Tieren zu einem Auflösen der etablierten NMJ kommt, da die Inaktivierung von MuSK zu einem Verlust von AChR und zum Verschwinden der subsynaptischen Kerne führt. Darüber hinaus zeigen die innervierenden Motoneurone ein extensives Wachstum und verstärktes Verzweigen, sowie atypische Innervierungen der Synapsen. Eine daraus resultierende gestörte Transmission konnte durch elektrophysiologische Analysen belegt werden. Als Reaktion auf diese gestörte Verbindung zwischen Neuron und Muskel ändert sich in den MuSK/Cre-Tieren die Faserzusammensetzung der Muskeln. Neben dem Auflösen der etablierten NMJ kann in den MuSK/Cre-Tieren auch eine Neubildung von NMJ beobachtet werden. Da es in der Entwicklung der NMJ zu einem Untereinheitenaustausch in den AChR kommt, wurde die Expressionen der fötalen γ- als auch der adulten εAChR-Untereinheit und von MuSK gemessen. Die Expression der γAChR-Untereinheit ist ebenso wie die Expression von MuSK signifikant verstärkt, während die Expression der εAChR leicht reduziert ist. Durch die Generierung und Analyse der Mauslinie MuSK/Cre:γGFP konnte eine Synthese der γAChR-Untereinheit festgestellt werden, doch war es histologisch und elektrophysiologisch nicht möglich deren Einbau in die NMJ nachzuweisen. Neben der Generation der MuSK/Cre-Tiere wurde in der vorliegenden Arbeit auch eine Methode etabliert, in Muskelfasern einen Knock-Down von synapsenspezifischen Proteinen mit Hilfe der Einzelfaserinjektion von siRNA-codierenden Plasmiden zu erreichen. So konnte eine Beteiligung von Dvl und PAK an der Erhaltung der Struktur der NMJ bewiesen werden. Zusammengefasst konnte mit den MuSK/Cre-Tieren die essentielle Funktion von MuSK für der Struktur- und Funktionserhaltung der NMJ nachgewiesen werden. Da es in diesen Tieren zu einem gleichzeitigem Auflösen und Neuetablierung von NMJ kommt, können diese Tiere in Zukunft auch weitere Einblicke in die molekularen und zellulären Mechanismen dieser Prozesse geben. Auch könnte das extensive Wachstum der Motoneurone eine genauere Analyse der dazu notwendigen Faktoren und Bedingungen erlauben. Darüber hinaus ist es möglich, die MuSK/Cre-Maus als ein Modell für einige myasthenische Syndrome zu verwenden, da gefundene Fälle von Myasthenie in Menschen auf eine Reduktion von MuSK durch Autoimmun-Antikörper beruhen. Zusätzlich konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass mit einer Einzelfaserinjektion von siRNA-codierenden Plasmiden die Untersuchung synapsenspezifischer Proteinen gezielt untersucht werden können.
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