Charakterisierung eines doppelt mutierten Mausmodells mit Expression des transgenen expandierten humanen Huntingtins und Defizienz für Kalirin-7

Abstract

Die Dissertation ist gesperrt bis zum 08. Dezember 2026 !

Obgleich die für die Huntington-Erkrankung ursächliche pathogene Variante im Huntingtin-Gen seit 1993 bekannt ist, fehlen bis heute ursächliche Therapien für die tödlich endende neurodegenerative Erkrankung. Auch nach vielen Jahren ist der Pathomechanismus der mit der namensgebenden choreatischen Bewegungsstörung sowie kognitiven und psychiatrischen Symptomen einhergehenden Erkrankung nicht vollständig verstanden. Eine entscheidende pathogenetische Rolle werden der glutamatergen Toxizität und der synaptischen Dysfunktion zugeschrieben. Der für die Dendritenmorphologie und Synaptogenese wichtige Guaninnukleotidaustauschfaktor Kalirin-7 hat im Bereich der postsynaptischen Densität mehrere gemeinsame Interaktionspartner mit Huntingtin und interagiert auch mit Huntingtin selbst. In dieser Arbeit wurde der Effekt der Kalirin-7-Defizienz im YAC128-Mausmodell untersucht, einem der am besten charakterisierten Tiermodelle für die Huntington-Erkrankung, in dem deren Pathologie auf der molekularen, der histologischen und der Verhaltensebene in vielen Aspekten repliziert wird. Die Kalirin-7-Defizienz der YAC128-Mäuse hatte auf der Verhaltensebene nur einen milden Effekt. Die Kalirin-7-Defizienz beeinflusste die Aktivität und das Explorationsverhalten der YAC128-Mäuse negativ, hatte ein reduziertes Ängstlichkeits-assoziiertes Verhalten zur Folge und verringert dieses auch bei den YAC128-Mäusen. Zudem führte das Fehlen von Kalirin-7 zu einer signifikant verringerten Lernfähigkeit. Dies ist eine klare Bestätigung der Ergebnisse der Studie der Erstbeschreibung im Hinblick auf die durch die Kalirin-7-Defizienz hervorgerufene Verhaltensänderung. Kalirin-7-defiziente Mäuse zeigten zudem im jungen Alter ein schlechteres motorisches Lernen und eine tendenziell geringere motorische Leistungsfähigkeit, ein Effekt, der bislang nicht beschrieben wurde. Allerdings bewirkte das Fehlen von Kalirin-7 bei den YAC128-Mäusen keine relevante Änderung der motorischen Kapazität. Histologisch ergab sich ein Hinweis auf die Verringerung der Aggregatlast der YAC128-Mäuse, denen zusätzlich das Kalirin-7 fehlte. Auf der molekularen Ebene bewirkte die Kalirin-7-Defizienz eine signifikante Hochregulation der längeren Kalirin-Isoformen Kalirin-8, -9 und -12. Morphologisch führte das Fehlen von Kalirin-7 zu Veränderungen der PSD-Dichte, jedoch ohne signifikante Effekte in den YAC128-Mäusen bis auf eine Verschmälerung des synaptischen Spalts der kortikalen Synapsen. Die Ergebnisse lassen den Schluss auf eine funktionelle Redundanz der Kalirin-Isoformen mit einer kompensatorischen Übernahme von Funktionen zu. Inwiefern der geringe Effekt auf den Phänotyp der YAC128-Mäuse auf einer Art Gleichgewicht zwischen reduziertem Dendritenwachstum und einer möglicherweise zugleich verringerten NMDA-Rezeptor-induzierten Toxizität beruht kann mit den vorliegenden Daten nicht beantwortet werden. Möglicherweise spielt bei den Auswirkungen des fehlenden Kalirin-7 auf den Phänotyp der YAC128-Mäuse die Gendosis des mutierten transgenen Huntingtins eine Rolle. Um die subtilen Verhaltensänderungen der YAC128-Mäuse, die mit der Kalirin-7-Defizienz einhergehen, einzuordnen, wären weitere Untersuchungen auf molekularer Ebene erforderlich. Zu untersuchen wären die möglichen elektrophysiologischen Effekte des Fehlens von Kalirin-7 auf die NMDAR-abhängigen Signalwege und zellulären Mechanismen sowie die von Kalirin-7 mitregulierten Signalwege, darunter EphrinB2- und TrkB-Rezeptor-gekoppelte Signalwege, von denen angenommen wird, dass sie in die Pathogenese der Huntington-Erkrankung involviert sind.