Die Rolle der neutralen Sphingomyelinase bei der hippocampalen Neuroneogenese in der Maus

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2021-11-22
Issue Year
2021
Authors
Kämpf, Stefanie
Editor
Abstract

Die Alkoholabhängigkeit ist eine chronisch wiederkehrende Erkrankung mit hoher Prävalenz und hohem medizinischen, sozialen und wirtschaftlichen Stellenwert. Alkoholiker weisen unter anderem Defizite beim Lernen und bei der Gedächtnisbildung auf, was auf eine Dysfunktion des Hippocampus hindeutet. Man geht inzwischen davon aus, dass es im Hippocampus auch postnatal zur Neuroneogenese kommt. Kürzlich rückt zudem der Sphingolipid-Stoffwechsel bei der Erforschung der Alkoholabhängigkeit zunehmend in den Fokus. Durch die neutrale Sphingomyelinase (N-SMase) erfolgt die hydrolytische Spaltung von Sphingomyelin zu Ceramid und Phosphorylcholin. Der Konsum von Alkohol (EtOH) führt zur Stressantwort in Gehirnzellen, aktiviert die N-SMase und fördert durch die daraus resultierende Ceramidbildung den programmierten Zelltod von Nervenzellen. In dieser Arbeit untersuchen wir, welche Rolle die neutrale Sphingomyelinase bei der hippocampalen Neuroneogenese in der Maus spielt. Beim Trinkversuch wurden vier Monate alte weibliche N-SMase 2 heterozygote Knockout-Mäuse (fro/wt) (n = 8) sowie weibliche Wildtyp-Mäuse (wt/wt) (n = 8) getestet. Beide Gruppen wurden nochmal in zwei gleichgroße Gruppen, eine Expositions- und eine Kontrollgruppe (jeweils n = 4), unterteilt. Die Kontrollgruppe trank Wasser, während für die Expositionsgruppe das zwei-Flaschen Wahl Paradigma (engl.: „two-bottle free choice drinking paradigm“) herangezogen wurde. Nach einer sechswöchigen Trinkstudie, bei der die Tiere der Expositionsgruppe eine Alkoholkonzentration von 16 Vol % zu sich nahmen, wurden die Versuchstiere getötet, die Gehirne entnommen und anschließend koronare Gehirnschnitte der medialen und kaudalen Bereiche des dorsalen Hippocampus angefertigt. Die Schnitte wurden auf Nestin, Minichromosome maintenance protein 2 (MCM2) und Doublecortin (DCX) immungefärbt. Die Detektion der angefärbten Zellen in der subgranulären Zone des Gyrus dentatus erfolgte mittels Fluoreszenzmikroskopie. Insgesamt weisen die Ergebnisse darauf hin, dass der Genotyp keinen Effekt auf die adulte Neuroneogenese hat. Im Hinblick auf den Behandlungseffekt ließ sich eruieren, dass moderater Alkoholkonsum in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium der Neuroneogenese, moderate Effekte auf die adulte Neubildung von Nervenzellen hat. Bei den radialen Nestin-positiven/MCM2-positiven (Nestin+/MCM2+-) Stammzellen und bei den DCX-positiven (DCX+-) Neuronen zeigt sich bei den Wt-EtOH-Tieren eine signifikant geringere Dichte an markierten Zellen im Vergleich zu den Wt-Wasser-Tieren, während sowohl der Stammzellpool als auch die Gesamtzahl der proliferierenden Zellen keine Unterschiede zwischen den Gruppen vorweisen. Zudem zeigt sich ein Interaktionseffekt, den man ebenfalls bei den radialen Nestin+/MCM2+-Zellen und den DCX+-Zellen am deutlichsten sieht, während die Nestin- und MCM2-Einzelfärbungen ohne Effekt bleiben. Während im Vergleich zur Wasserbehandlung die Ethanolbehandlung bei den Wt-Tieren zur Reduktion der Neuroneogenese führt, ist die Neuroneogenese bei den Fro-Tieren in der EtOH-Gruppe im Vergleich zur Wasser-Gruppe gesteigert. Die weiblichen hetKO-Mäuse, die freiwillig moderate Mengen an Alkohol zu sich nahmen, scheinen vor der alkoholinduzierten Hemmung der adulten Neuroneogenese im Gyrus dentatus des Hippocampus geschützt zu sein. Die verminderte neuronale Apoptose ist möglicherweise auf die N-SMase 2-Hypoaktivität und der daraus resultierenden Reduktion der Bildung von Ceramid zurückzuführen. Zudem ist es möglich, dass das Ceramid, das durch die N-SMase 2 an der zytosolischen Seite der Plasmamembran gebildet wird, zum anti-apoptotischen Sphingosin-1-Phosphat umgewandelt wird. Durch welchen Mechanismus die reduzierte Aktivität der N-SMase 2 die Effekte von Alkohol moduliert, ist allerdings bis zum jetzigen Zeitpunkt unklar. Bisher gibt es keine kausale Therapiemöglichkeit für die Alkoholabhängigkeit. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass die N-SMase 2 eine mögliche Zielstruktur für die medikamentöse Therapie der Alkoholsucht darstellen könnte. Es bedarf weiterer Untersuchungen, um eine abschließende Aussage darüber zu treffen.

DOI
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