Mikrogliazellen stellen die professionellen Phagozyten des zentralen Nervensystems dar und sind maßgeblich bei der Entfernung apoptotischer Neurone aus dem Gewebe beteiligt. Die Erkennungsmechanismen, die zu einer Erkennung und Phagozytose apoptotischer Neurone durch Mikrogliazellen führen, sind bisher unbekannt. In dieser Arbeit wurde mit Hilfe eines Kokulturmodells die Erkennungsmechanismen zwischen primären Mikrogliazellen und apoptotischen Kleinhirnneuronen untersucht. Der apoptotische Zelltod, charakterisiert durch Schrumpfung und Fragmentation der Neuron, durch Kondensation des Chromatins, durch Fragmentation der DNA und durch Präsentation von Phosphatidylserin auf der extrazellulären Seite der Plasmamembran, wurde in den Kleinhirnneuronen durch eine Behandlung mit 100 µM S-Nitrosocystein induziert. Es konnte gezeigt werden, daß apoptotische Neurone keine löslichen Substanzen sekretierten, die chemotaktisch auf Mikrogliazellen wirken. Dies zeigt, daß die Erkennung apoptotischer Neurone über Zell-Zell-Kontakte erfolgt. Zur Untersuchung der beteiligten Erkennungsmechanismen wurden Mikrogliazellen zwei Stunden nach der Induktion des apoptotischen Zelltods zu den Neuronen gegeben und für sechs Stunden in Gegenwart oder Abwesenheit von Liganden kultiviert, die mögliche Rezeptoren zur Erkennung von apoptotischen Neuronen inhibieren. Die Bindung/Phagozytose der apoptotischen Kleinhirnneurone durch Mikrogliazellen wurde mit einer kombinierten DAPI/Propidiumjodid (für apoptotische/nekrotische Zellen) und einer Lektin Färbung (für Mikrogliazellen) durch Auszählung bestimmt. Die Aufnahme apoptotischer Neurone durch Mikrogliazellen wurde durch Galaktose und N-Acetylglukosamin reduziert, was auf eine Erkennung apoptotischer Zellen durch Lektine hindeutet. Weiterhin weist der inhibitorische Effekt von RGDS-Peptiden auf die Bindung/Phagozytose von apoptotischen Neuronen durch Mikrogliazellen auf eine Erkennung durch ein Vitronektinrezeptor hin. Da Mikrogliazellen spezifisch Lipidvesikel, die mit Phosphatidylserin angereichert waren, binden und O-Phospho-L-Serin die Aufnahme von apoptotischen Neuronen durch Mikrogliazellen deutlich inhibierte, erfolgte die Erkennung apoptotischer Neurone hauptsächlich durch einen Phosphatidylserin Rezeptor. Die Expression des PS-Rezeptors auf Mikrogliazellen ist unabhängig vom Aktivierungszustand der Mikrogliazellen in vitro. Die Bindung von PS ist mit einem Anstieg der intrazellulären Kalziumkonzentration in der Mikrogliazelle verbunden und führt nicht zu einer sekretorischen Aktivierung der Mikrogliazelle. Da Astrozyten ebenfalls einen PS-Rezeptor exprimieren, könnten sie als semiprofessionelle Phagozyten ebenfalls eine Bedeutung bei der Aufnahme apoptotischer Neurone einnehmen. Diese Ergebnisse zeigen, daß apoptotische Neurone ein komplexes Oberflächenmuster exprimieren, welches durch unterschiedliche Rezeptorsysteme der Mikrogliazelle erkannt werden kann. Die Erkennung von PS auf apoptotischen Neuronen durch Mikroglia scheint bei diesen untersuchten Rezeptorsystemen die wichtigste Rolle zu spielen. / Microglia are the professional phagocytes of the central nervous system and play a crucial role in removal of apoptotic neurons out offrom the tissue. The recognition mechanisms leading to the recognition and phagocytosis of these apoptotic neurons by microglia are not yet characterized. Here IIn the present work established a co-culture model was established to examine the receptor systems involved in the recognition of apoptotic cerebellar neurons by primary microglia. Treatment with 100 µM S-nitrosocysteine induced apoptosis of cerebellar neurons as indicated by condensation and fragmentation of the neurons, condensation of the chromatin, fragmentation of the DNA and phosphatidylserine exposure to the exoplasmic leaflet of the plasma membrane. It was shown that apoptotic neurons do not release soluble signals that serve to attract microglia. Consequently, contact-dependent interaction between the microglial cell and the apoptotic neuron is required for recognition. For the examination of the receptor systems involved in recognition, microglial cells were added to neurons 2 h after induction of apoptosis induction and co-cultured for 6 h in the presence of ligands that inhibit recognition by binding to their respective receptors. Binding/phagocytosis was determined after combined DAPI/propidium iodide (for apoptotic/necrotic neurons) and lectin staining (for microglia). Uptake of neurons was reduced by galactose or N-acetylglucosamine, suggesting that recognition involves lectins. Furthermore, the inhibition of microglial binding/uptake of apoptotic neurons by RGDS peptide suggesteds a rolethe involvement of a microglial vitronectin receptor. The selective Binding of phosphatidylserine-enriched lipid vesicles on microglial cells and the strong interference of O-phospho-L-serine with the uptake of apoptotic neurons was indicative of an important role for the phosphatidylserine receptor (PS-receptor)As microglia selectively bind lipid vesicles enriches in phosphatidylserine and O-phospho-L-serine interfered in a strong way with the uptake of apoptotic neurons, the recognition of apoptotic neurons is manly dependent on a phosphatidylserine receptor. The expression of the PS-receptor is independent of the activation state of the microglial cell in vitro. The bindigbinding of PS induces an elevation of the intracellular calcium concentration in the microglia but doesid not induce an activationsectretion of (Liste der getesteten Zytokine einsetzen) of the microglial cell in an secretory way. Because of the expression of a PS-receptor, Astrocytes could also play a role in the uptake of apoptotic neurons as semiprofessional phagocytes. In summaryCollectively, these results suggest that apoptotic neurons generate a complex surface signal recognized by different receptor systems on microglia. The recognition of PS on the surface of apoptotic neurons by microglial cells seems to play a major role in the recognition of these apoptotic neuronscells..

No description available.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Auswirkung der Behandlung muriner Mikrogliazellen mit Agonisten von TLR2, TLR4 und TLR9 untersucht. Zu diesem Zweck wurden murine Mikrogliazellkulturen angelegt. Als TLR - Agonisten dienten Pam3Cys und HKAL (TLR2), Pneumolysin und LPS (TLR4) sowie CPG (TLR9). Die Stimulation muriner Mikrogliazellen mit den verschiedenen TLR - Agonisten führte zur Freisetzung von NO und TNF-α. Durch den Einsatz unterschiedlicher Konzentrationen der TLR - Agonisten konnten Dosis - Wirkungs - Kurven für die Freisetzung von NO und TNF-α erstellt werden. Anhand der EC50 wurde die Potenz der TLR - Liganden beurteilt. Für die Freisetzung von NO wies LPS die höchste stimulatorische Potenz auf, gefolgt von Pneumolysin, CpG und Pam3Cys. Für die TNF-α - Freisetzung besaß ebenfalls LPS die höchste stimulatorische Potenz, auch hier folgten Pneumolysin und CpG. Das verwendete Pam3Cys löste sich nicht optimal, vermutlich aus diesem Grund wurde durch die Pam3Cys - Gabe keine maximale Stimulation erreicht. Darum konnte die EC50 für die TNF-α - Freisetzung fur Pam3Cys nicht ermittelt werden. Die EC50 für die TNF-a - Freisetzung war jeweils höher als die entsprechende EC50 für die Freisetzung von NO. Die Behandlung mit HKAL führte zur starken NO - und TNF-a - Freisetzung. Ein direkter Vergleich der Potenz von HKAL mit der der anderen Liganden ist nicht möglich, da die Konzentration von HKAL in Zellzahl pro ml gemessen wird. Die Konzentrationen von Pam3Cys, Pneumolysin und LPS werden jedoch in µg/l gemessen.  Die Stimulation von Mikrogliazellen über verschiedene TLR hatte eine relativ gleich starke Sezernierung von NO und TNF-a zur Folge. Die Costimulation der Mikrogliazellen mit Konzentrationen von zwei unterschiedlichen TLR - Agonisten, welche allein jeweils zur maximalen NO - Produktion geführt hatten, resultierte nicht in einer weiteren Erhöhung der NO - Freisetzung.  Niedrig dosiert zeigte die Pneumolysinbehandlung einen immunstimulatorischen Effekt. Das Maximum an Stimulation, gemessen an der Zunahme der NO - Produktion, wurde bei einer Pneumolysin - Konzentration von 0,3 µg/ml (6nM) beobachtet. Eindeutige zytotoxische Effekte anhand der signifikant geringeren NO - Freisetzung waren bei Konzentrationen von 3 µg/ml bzw. 10 µg/ml (60 nM bzw. 200 nM) nachweisbar. Durch die Isolectin-B4 - Färbung wurden bei diesen Konzentrationen pneumolysinbedingte Zellschäden dargestellt. Bei den anderen Substanzen wurde in hohen Konzentrationen keine Zytotoxität beobachtet Die Behandlung TLR4 - defizienter Mikrogliazellen mit den spezifischen TLR4 - Agonisten Pneumolysin und LPS führte zu einer signifikant geringeren Freisetzung von NO im Vergleich zu Wildtypzellen. Schlussfolgernd kann gesagt werden: Die Stimulation von Mikrogliazellen über unterschiedliche TLR resultiert in einer relativ einheitlichen Freisetzung von NO und TNF-α. Die gleichzeitige Stimulation mit zwei jeweils niedrigdosierten TLR - Agonisten führt zu einem additiven oder supraadditiven Effekt. Nicht nur bakterielle Substanzen, sondern auch endogene Stoffe sind Agonisten an TLR - Rezeptoren. Der additive Effekt durch die simultane Stimulation mehrerer TLR erhöht nicht nur die Sensitivität von Mikroglia während Infektionen, sondern kann ebenfalls Wechselwirkungen zwischen exogenen und endogenen Agonisten von TLR zur Folge haben. Dies kann ein Grund für die Exazerbation oder Induktion autoimmuner Krankheiten durch Infektionen sein.