Immunreaktion in Sehnerven und Retina im Modell der Multiplen Sklerose
Die Multiple Sklerose (MS) ist eine autoimmune Erkrankung des Zentralen Nervensystems (ZNS), welche durch eine entzündliche Demyelinisierung gekennzeichnet ist. Oft wird diese Erkrankung durch eine Entzündung des Sehnervs, welche zum Sehverlust führen kann, begleitet [1]. Diese Sehveränderungen sind oft ein Frühsymptom der Erkrankung.
In bisherigen Projekten wurde eine Analyse der Sehnerven und der retinalen Strukturen in einem Experimentellen Autoimmun Encephalomyelitis (EAE) Modell vorgenommen [2]. Unsere Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass in einem EAE-Modell der Grad der Immunzellinfiltration (R2=0.83) und der Demyelinisierung (R2=0.98) mit den klinischen Ausfallerscheinungen zusammenhängen. Sobald der Sehnerv degeneriert, ist auch die Retina betroffen. Dementsprechend wurden auch Retinae näher begutachtet. Untersuchungen der Retina bewiesen, dass ein Anstieg der apoptotischen retinalen Ganglienzellen (RGZ, p=0,02) und ein Verlust an RGZ (p=0,02) eingetreten ist (Abb. 1). Strukturell sind somit Veränderungen in den Retinae zu sehen.
Ganglienzelluntergang
Die RGZ wurden auf Flachpräparaten und Querschnitten der Retina angefärbt. A) Die Flachpräparate wurden mit der unspezifischen Nissel-Färbung angefärbt. B) Es wurde ein signifikanter Verlust der RGZ festgestellt (p<0,001). C) Zur Verifizierung wurden die RGZ mit dem spezifischen Marker, Brn-3a (rot), auf Querschnitten der Retina sichtbar gemacht (weiße Pfeile). D) Hier wurde ebenso ein Zellverlust detektiert (p=0,02). Maßstab: 25 μm. *: p<0,05; ***: p<0,001. CO=Kontrolle, EAE=Behandelt; GCL=Ganglienzellschicht, INL=innere Körnerschicht, IPL, inner plexiforme Schicht. (Horstmann et al., 2013)
Die Multiple Sklerose steht auch mit autoimmunen Mechanismen in Verbindung [3]. Dementsprechend wurden die Mikroglia und Makrophagen im EAE Modell untersucht. Es waren sowohl mehr Mikroglia (p<0,001) als auch Makrophagen (p=0,002) in der Retina vorhanden (Abb. 2). Eine erhöhte Interleukin 6-Produktion wurde auch ermittelt (p=0,007) [2]. Dies ist ein Anzeichen für Entzündungsprozesse. Die Infiltration von Mikroglia und Makrophagen in der Retina sind auch in ähnlicher Weise bereits im ZNS nachgewiesen [4]. Dies unterstützt die Theorie, dass Untersuchungen des Sehnervens und der Retina Schlussfolgerungen auf die Situation im Gehirn ermöglichen. Als nächstes soll die mögliche Wirkung von Medikamenten auf die retinalen Strukturen und die Immunzellinfiltrate analysiert werden.
Reaktion von Mikroglia und Makrophagen
A) Die Mikroglia (Iba1) und Makrophagen (F4/80) wurden auf Querschnitten der Retina angefärbt. B) Nicht nur die Mikroglia-Population stieg signifikant an (p<0,001), sondern auch die Makrophagen-Anzahl verdoppelte sich (p=0,002). Maßstab: 25 μm. *: p<0,05; ***: p<0,001. CO=Kontrolle, EAE=Behandelt; GCL=Ganglienzellschicht, INL=innere Körnerschicht, IPL, inner plexiforme Schicht. (Horstmann et al., 2013)
Veröffentlichungen
Horstmann L, Schmid H, Heinen AP, Kurschus FC, Dick HB, Joachim SC. Inflammatory demyelination induces glia alterations and ganglion cell loss in the retina of an experimental autoimmune encephalomyelitis model. Journal of Neuroinflammation, 2013;10:120.
Aktuelle Tagungsbeiträge
Horstmann L, Pedreiturria X, Kuehn S, Kühl L, Haak K, Schmid H et al. Activation of glial cells in retina and optic nerve of an experimental autoimmune encephalomyelitis model. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2015.
Horstmann L, Schmid H, Kurschus F, Waisman A, Dick B, Joachim S. Retinal ganglion cell loss and inflammatory demyelination in an experimental autoimmune encephalomyelitis model. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2013;54:1417.
Schmid H, Horstmann L, Kurschus F, Waisman A, Dick B, Joachim S. Glia alterations in the retina of a multiple sclerosis animal model. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2013;54:5588.
Referenzen
[1] Shindler KS, Revere K, Dutt M, Ying GS, Chung DC. In vivo detection of experimental optic neuritis by pupillometry. Exp Eye Res, 2012;100:1-6.
[2] Horstmann L, Schmid H, Heinen AP, Kurschus FC, Dick HB, Joachim SC. Inflammatory demyelination induces glia alterations and ganglion cell loss in the retina of an experimental autoimmune encephalomyelitis model. Journal of Neuroinflammation, 2013;10:120.
[3] Hendrickx DA, Schuurman KG, van Draanen M, Hamann J, Huitinga I. Enhanced uptake of multiple sclerosis-derived myelin by THP-1 macrophages and primary human microglia. Journal of Neuroinflammation, 2014;11:64.
[4] Ajami B, Bennett JL, Krieger C, McNagny KM, Rossi FM. Infiltrating monocytes trigger EAE progression, but do not contribute to the resident microglia pool. Nat Neurosci, 2011;14:1142-9.