Alpha-Synuclein und Oligodendroglia in der MSA Pathogenese

a-Synuklein (a-Syn) ist ein präsynaptisches Protein mit einer Länge von 140 Aminosäuren. Die kürzlich beschriebene interzelluläre Übertragung von a-Syn eröffnet eine neue Sichtweise auf die Mechanismen, die für die Initiierung und Progression der sogenannten a-Synukleinopathien (Parkinson Krankheit (PD), Demenz mit Lewy Körperchen (DLB) und Multisystematrophie (MSA)) verantwortlich sind. a-Syn gilt als neuronales Protein, welches in adulten gesunden Oligodendroglia nicht nachweisbar ist. Der Ursprung und die Bildung von a-Syn Einschlüssen (glial cytoplasmic inclusions, GCIs) in MSA-Oligodendroglia ist daher weitgehend unklar. Deshalb stellt die Erforschung der MSA-Pathogenese eine große Herausforderung dar. Anhand der aktuellen Literatur und den vorläufigen Ergebnissen wird angenommen, dass eine primäre oligodendrogliale Funktionsstörung die anomale Aufnahme und Anhäufung von a-Syn in den Oligodendroglia fördern könnte. Im ersten Schritt dieses Projekts werden wir die Charakterisierung der a-Syn Aufnahme durch gesunde Oligodendroglia vervollständigen, indem wir oligodendrogliale Zellkulturen mit rekombinantem (löslich oder fibrillisiert) und zelleigenem a-Syn behandeln. Die Hauptmechanismen, die zu einer primären oligodendroglialen Funktionsstörung führen und die die Aufnahme und GCI Bildung von exogenem a-Syn fördern, werden im nächsten Schritt systematisch eruiert. Wir werden eine oligodendrogliale Dysfunktion durch Manipulationen der Endocytoseaktivität, des Zytoskeletts, des Proteasoms oder der Autophagie herbeiführen. Danach werden die dysfunktionalen, oligodendroglialen Zellen mit rekombinantem (löslich und fibrillisiert) und zelleigenem a-Syn behandelt und die Aufnahme und GCI Bildung analysiert. Anschließend werden wir dysfunktionale Oligodendroglia in das ZNS transgener Mäuse, die menschliches a-Syn überexprimieren, transplantieren, und die in vivo Dynamik der GCI Bildung analysieren. Die vorgeschlagenen Experimente werden wichtige Einblicke in die GCI Bildung, basierend auf der Transmission von a-Syn zu Oligodendroglia, gewähren. Die Rolle der primären, oligodendroglialen Funktionsstörung wird zum ersten Mal systematisch analysiert. Die in vitro Ergebnisse werden durch eine in vivo Analyse der GCI Bildung in dysfunktionalen Oligodendroglia erweitert und ermöglichen daher eine detaillierte Analyse der Vorgänge im ZNS.

Alpha-Synuklein (?-Syn) ist ein präsynaptisches Protein mit einer Länge von 140 Aminosäuren. Die kürzlich beschriebene interzelluläre Übertragung von ?-Syn eröffnet eine neue Sichtweise auf die Mechanismen, die für die Initiierung und Progression der sogenannten ?-Synukleinopathien (Parkinson Krankheit, Demenz mit Lewy Körperchen und Multisystematrophie-MSA) verantwortlich sind. Der Ursprung und die Bildung von ?-Syn Einschlüssen (glial cytoplasmic inclusions, GCIs) in MSA-Oligodendroglia ist weitgehend unklar. Deshalb stellt die Erforschung der MSA-Pathogenese eine große Herausforderung dar. Es wird angenommen, dass eine primäre oligodendrogliale Funktionsstörung die anormale Aufnahme und Anhäufung von ?-Syn in den Oligodendroglia fördern könnte. Im ersten Schritt dieses Projekts haben wir die ?-Syn Aufnahme durch gesunde Oligodendroglia untersucht, indem wir oligodendrogliale Zellkulturen mit rekombinantem (löslich oder fibrillisiert) ?-Syn behandelten. Zur Untersuchung der Rolle der Makroautophagie als primäre oligodendrogliale Funktionsstörung für die Aufnahme und GCI Bildung von exogenem ?-Syn wurden dysfunktionale oligodendrogliale Zellen mit rekombinantem (löslich und fibrillisiert) ?- Syn inkubiert und die Aufnahme und GCI Bildung analysiert. Unsere Daten zeigten, dass Makroautophagie-Dysfunktion allein nicht ausreicht um die Akkumulation von aufgenommenen ?-Syn in Oligodendroglia zu erklären. Anschließend haben wir zwei weitere Mechanismen für die ?-Syn Beseitigung im Gehirn in interventionellen Studien untersucht. Transgene Mäuse, welche menschlichen ?-Syn in Oligodendroglia überexprimieren, wurden dazu mit TLR4 Agonisten oder anti-?-Syn Antikörpern behandelt. Die Ergebnisse dieser Studien zeigten, dass die ?-Syn Beseitigung im transgenen MSA Gehirn eine positive Auswirkung auf den Krankheitsphenotyp und die Progression der Pathologie hat. Die Ergebnisse dieses FWF Projekts stellen einen wichtigen Fortschritt im Verständnis der pathogenen Mechanismen der MSA dar. Darüber hinaus ergaben sich in unseren präklinischen Studien erfolgversprechende Daten über neue Therapieansätze, welche die GCI Beseitigung zielen und ein großes translationelles Potenzial haben.