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Nadine Brehm

• Die Parkinson Erkrankung ist die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung in industrialisierten Ländern. Die charakteristischen Symptome sind schwere Beeinträchtigungen des Bewegungsablaufes welche auf den Verlust dopaminerger Neurone der Substantia nigra und der damit einhergehenden Reduktion des striatalen Dopamin Gehaltes zurückzuführen sind. Alpha-Synuklein (SNCA) ist ein Protein welches zum einen mit sporadischen aber auch mit idiopathischen Erkrankungen assoziiert ist. Mutationen welche einen Funktionsgewinn von SNCA zur Folge haben konnten mit autosomal dominanten Varianten der Parkinson Erkrankung assoziiert werden und genetische Veränderungen an beiden Genenden agieren als Risikofaktor für sporadische Formen der Erkrankung. Des Weiteren wird SNCA als Hauptbestandteil der Lewy Körperchen gefunden, einem pathologischen Kennzeichen der parkinsonschen Erkrankung. Die charakteristischen Bewegungsstörungen können mittels L-DOPA, einer metabolischen Vorstufe von Dopamin, behandelt werden. Neben dem enorm positiven Effekt auf die Bewegungsstörungen, geht die Behandlung mit L-DOPA jedoch auch mit ernsten Nebenwirkungen einher, welche als Levodopa induzierte Dyskinesien (LID) beschrieben werden. Ziel der Arbeit war die Analyse von Effekten eines SNCA Funktionsgewinns sowie des Pink1 Funktionsverlustes auf molekulare Signalwege der synaptischen Plastizität unter Verwendung dreier PD Mausmodelle (A53T-SNCA überexprimierendes Modell (PrPmtA), Pink1KO Modell sowie A53T-SNCA + Pink1KO Doppelmutante (DM)). Es wurden Kandidatengene welche eine Rolle für synaptische Plastizität spielen in 6 Monate alten Mäusen aller drei PD Mauslinien untersucht. Die Analyse von PrPmtA zeigte erhöhte mRNA Spiegel von Glutamatrezeptor-Untereinheiten und von Kandidatengenen welche eine Rolle bei der synaptischen Signalweiterleitung spielen, sowie reduzierte mRNA Spiegel von IEGs und Transkriptionsfaktoren. Die Analyse der DM zeigte nur geringe Expressionsänderungen der Glutamatrezeptor-Untereinheiten und die Analyse von IEGs und Transkriptionsfaktoren zeigte erneut reduziert mRNA Spiege. In Pink1KO Tieren konnten nur minimale Expressionsveränderungen der Kandidatengene gefunden werden, was den Schluss zulässt, dass die zuvor beschriebenen Expressionsveränderungen in PrPmtA und DM Mäusen eindeutig auf den SNCA Funktionsgewinn zurückzuführen sind. Um frühe Effekte des SNCA Funktionsgewinns zu studieren wurde die Analyse auf 3 Monate alte PrPmtA Mäuse ausgeweitet. Diese ergab, Expressionsveränderungen für Homer1, cFos, NOR1, Nurr1 und Nur77. In einem weiteren Versuchsansatz wurde die Auswirkung des SNCA Funktionsgewinns auf das Verhalten sowie auf molekulare Parameter nach Apomorphin Behandlung analysiert. Die Analyse ergab ein erhöhtes Niveau an unwillkürlichen Bewegungsmustern mit stereotypen und dystonischen Eigenschaften in PrPmtA im Vergleich zu Wildtypen (wt). Die molekulare Analyse von striatalem Gewebe wurde zu zwei Zeitpunkten durchgeführt, 30 min nach Apomorphin Injektion und 100 min nach Injektion. Die Analyse von striatalem Gewebe welches zum Zeitpunkt 30 min nach Injektion entnommen wurde ergab eine erhöhte Apomorphin abhängige Phosphorylierung von ERK1/2, sowie eine erhöhte Apomorphin abhängige Expression von Dusp1, Dusp6 und cFos in transgenen und wt Tieren. Genotyp abhängige Unterschiede ergaben sich für cFos, welches signifikant höher in PrPmtA induziert wurde. 100 min nach Apomorphin Injektion ergab die gleiche Analyse eine erhöhte Apomorphin abhängige Phosphorylierung von ERK1 und eine erhöhte Apomorphin abhängige Expression von Dusp1, Dusp6, cFos und Nur77 in PrPmtA im Vergleich zu wt. Die Daten unterstreichen die fundamentale Rolle von SNCA auf die Neurotransmission und synaptische Plastizität und zeigen auf, dass PrPmtA ein zuverlässiges Modell für die Analyse von präsynaptischer Dysfunktion in Frühstadien der Parkinson Erkrankung darstellt. Der letzte Versuchsansatz stellt die Charakterisierung des DM-Mausmodells welches sich durch einen starken Phänotyp auszeichnet, sowie die Analyse des Pink1 Effektes auf die SNCA induzierte Neurotoxizität dar. DM-Tiere zeigen deutlich reduzierte Spontanmotorik im Alter von 3 Monaten sowie einer progressiven Lähmung der Hinterläufe, was Anlass zu einer immunhistologischen Charakterisierung mittels Schnitten des Gehirns und Rückenmarks gab. Die histologische Analyse zeigte pSer129-SNCA, p62/SQSTM1 und Ubiquitin positive Aggregate innerhalb der grauen Substanz des Rückenmarks sowie innerhalb einer neuronalen Zellpopulation welche dorsal der Substantia nigra angeordnet ist. Das histologische Erscheinungsbild wurde spezifisch in gelähmten DM-Tieren gefunden und nicht in Einzelmutanten oder DM-Tieren ohne Lähmung. Dieses Modell stellt ein wertvolles Instrument für die Identifizierung von pathologischen Mechanismen und Signalkaskaden welche beiden Parkinson relevanten Genen gemeinsam sind, dar.