Untersuchungen zur Funktion von Thioredoxin Reduktase 1 in der ZNS-Entwicklung in konditionalen Knockout-Mäusen

Thioredoxin Reduktase 1 (Txnrd1) ist ein ubiquitär exprimiertes,
Selen-haltiges Redoxenzym, welches ein Teil des Thiol-Redox-Systems
ist und in dieser Funktion verschiedene intrazelluläre Substrate im
reduzierten Zustand bewahrt. Man nennt dieses erzielte
Gleichgewicht Redoxhomöostase. Dies ist sowohl für die Regulation
verschiedener Gene als auch für das Zellwachstum und für den Schutz
von Zellen vor oxidativem Stress von Bedeutung. Die Funktion der
vorwiegend zytoplasmatisch lokalisierten Thioredoxin Reduktase 1 in
den neuronalen Vorläuferzellen eines Mausmodells sollte durch eine
gezielte Inaktivierung studiert werden. Als Hauptbefund stellte
sich heraus, dass das Fehlen von Txnrd1 in neuronalen
Vorläuferzellen zu einem ausschließlich im Kleinhirn lokalisierten
Phänotyp führt. Dieser Phänotyp wird kurz vor der Geburt
(Embryonaltag 18,5) in Form einer Retardation der Fissuren-Bildung
sichtbar und setzt sich in der postnatalen Kleinhirn- Entwicklung
fort. Die Knockout-Tiere bleiben in der Gewichtsentwicklung hinter
den Kontroll-Tieren zurück und weisen eine massive
Kleinhirn-Hypoplasie mit klinischen Begleiterscheinungen wie Ataxie
und intermittierendem Tremor auf. Das Kleinhirn der Txnrd1-Knockout
Tiere zeigt eine im Lobulus VI begrenzte klare Trennung zwischen
einem gut organisierten posterioren und einem dysmorphen anterioren
Bereich. In diesem anterioren Bereich sind die Lobuli fusioniert.
Die Purkinje-Zellen besitzen degenerierte Dendriten und sind
ektopisch lokalisiert. Die geordnete Laminierung der Schichten Str.
moleculare, Str. ganglionare und Str. granulare des posterioren
Teils setzt sich aufgrund fehlender Differenzierung von Str.
moleculare und Str. granulare nicht nach anterior fort. Weiterhin
fehlt im anterioren Bereich ab dem postnatalen Tag 1 die radiale
Ausrichtung der für die Neuronen-Migration essentiellen Bergmann
Glia. Die Dicke deren Ausläufer bleibt hinter der der Kontroll-
Tiere zurück. Mitotisch stark aktive EGL (External Germinal Layer),
aus der später die Körnerzellen hervorgehen, zeigt in diesem
Bereich keine Schichtenbildung, sondern eine nesterartige
Anordnung. Die EGL der Txnrd1-Knockout Tiere zeigt ab P1 weit
weniger proliferationstypische Expressionsmuster in der
Immunhistochemie als die der Kontroll-Tiere. Weiterhin wird durch
molekularbiologische Untersuchungen deutlich, dass die gezielte
Ausschaltung von Txnrd1 in neuronalen Zusammenfassung 95
Vorläuferzellen zu einer Veränderung in der Expression der für
Nestin, GFAP und Pax6 kodierenden Gene im Gewebe des Kleinhirns
führt. Somit konnte eine wichtige Rolle der Txnrd1 in der
Kleinhirnentwicklung und dort vor allem im Aufbau der
Zytoarchitektur des anterioren Bereichs nachgewiesen werden. Die
Ergebnisse aus dieser Arbeit legen in Verbindung mit den
Erkenntnissen aus einem postnatalen Neuronen-spezifischen
Txnrd1-Knockout den Schluss nahe, dass eine Störung in der
Morphogenese der Bergmann Glia als primäre Ursache für die
Entstehung des entstandenen Phänotyps im Txnrd1-Knockout angesehen
werden kann.