Die Lungen werden von einem oberflächenaktiven Gemisch, dem Surfactant ausgekleidet, das für die Regulation der Oberflächenspannung der Alveolen und die Immunabwehr der Lunge von Bedeutung ist. Bestandteile des Surfactants sind zu 90% Lipide und zu 10% vier durchalphabetisierte Surfactantproteine A bis D, von denen SP-A das mengenmäßig häufigste darstellt. Die Funktionen dieses Proteins liegen vermutlich in der Surfactanthomöostase und dabei im Phospholipid-Turnover der Hauptkomponente des Surfactants Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) und als Collektin in der Immunabwehr. In vitro ist die SP-A induzierte, calciumabhängige Liposomenaggregation eine charakteristische Eigenschaft des Proteins. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wechselwirkung von SP-A mit Phospholipidliposomen mit der Resonant Mirror Spektroskopie und der Nah-Infrarot-Lichtstreuung untersucht. Durch den vergleichenden Einsatz der kinetischen Methoden ist es möglich, die Bindung von SP-A an Liposomen von der Aggregationsreaktion zu unterscheiden. Es konnte erstmals gezeigt werden, daß beide Reaktionen von mikromolaren Calciumkonzentrationen abhängig sind, die halbmaximale Reaktion erfolgt bei freien Calciumkonzentrationen < 20 µM. Die Ca2+-induzierte Interaktion zwischen SP-A und Liposomen zeigt eine hohe Kooperativität und ist durch Zugabe von Calciumchelatoren reversibel. Die Dissoziation der Liposomenbindung erfolgt schneller als der Zerfall der Aggregate (0,3 s vs. 30 s). Es sind zwei Konformationen des SP-A zu unterscheiden, eine lipidbindende Form in Gegenwart von Calcium und eine nichtbindende Form. Neben Calcium können auch mikromolare Strontium- und Bariumkonzentrationen die Konformationsänderung induzieren, Magnesium hingegen nicht. Die Liposomenbindung und nachfolgende Aggregation erfolgt bei SP-A von Rind, Ratte und Schaf in gleicher Weise in Abhängigkeit von mikromolaren Calciumkonzentrationen. Die Bindungseigenschaften des SP-A zeigen eine Abhängigkeit von der Art des verwendeten Phospholipids. Dabei zeigt sich eine "Affinität", im Sinne einer verstärkten Wechselwirkung mit DPPC, aber die postulierte Spezifität wurde in der kinetischen Analyse nicht bestätigt. SP-A interagiert bevorzugt mit Phospholipiden, die langkettige, gesättigte Fettsäureseitenketten besitzen (DPPC, Distearoylphosphatidylcholin), sowie mit Phosphatidylcholin und ähnlichen Kopfgruppen (Sphingomyelin, Phosphatidylinositol). Da neben den Kopfgruppen auch die Seitenketten bei der Erkennung durch das Protein bedeutsam sind, liegt nahe, daß die Packungsdichte der Lipidmoleküle in den Liposomen für die Interaktion wichtig ist. Die Ergebnisse werden als reversible, sequentielle Reaktionsfolge interpretiert: Diese ist ein Modell für die mögliche Wirkung von SP-A bei der Surfactanthomöostase, indem das Protein als Lipidtransporter zwischen alveolärer Hypophase und Typ-II-Pneumozyten funktioniert und erklärt, wie SP-A und Liposomen gemeinsam in die Zelle aufgenommen und auf unterschiedlichen Wegen wieder ausgeschleust werden könnten. / Surfactant protein A (SP-A) is crucial for lung function, including tubular myelin formation and lipid uptake by type II pneumocytes. Known properties of SP-A in vitro are ist Ca2+ dependent interaction with phospholipids and ist role in the aggregation of liposomes. To dissect and to analyze these processes, the SP-A was immobilized and liposome binding was measured by resonant mirror technique. Liposome aggregation was followed seperately by kinetic light scattering in suspensions. It was found that SP-A mediated binding and aggregation of liposomes depend on micromolar calcium concentrations in the range of < 20 µM, independent of the species (sheep, rat or cow) and of the phospholipid composition tested. The interaction between SP-A and liposomes shows cooperativity and reversibility. Liposomes dissociate from SP-A in < 0.3 s whereas disaggregation takes approx. 30 s. The interpretation of the results leads to a rapid and reversible reaction of three reactions: a cooperative Ca2+ dependent conformational change in SP-A, binding of Ca2+-bound SP-A to liposomes, and aggregation of the Ca2+/SP-A - bound liposomes. With palmitoyloleoylphosphatidylcholine (POPC), the complex formation proceeds two fold slower compared to DPPC, leading to a lower final equilibrium level of SP-A/lipid interaction. Regarding the phospholipid headgroups, phosphatidylinositol (PI) and sphingomyelin (SM) interact comparable to PC, whole less interaction is seen with phosphatidylethanolamine (PE) or phosphatidylserine (PS) or with phosphatidylglycerol (PG). Thus, both headgroup and fatty acid composition determine SP-A/phospholipid interaction. However, the protein has no high specificity, neither for the polar nor for the apolar moiety of phospholipids.

Cystic fibrosis (CF) is a single gene Mendelian disorder characterized by pulmonary disease and pancreatic insufficiency. Pulmonary disease is the major cause of death in CF patients. Although some cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) genotypes are associated with less severe disease, patients possessing the same genotype show great variation in pulmonary disease severity and progression. Genes involved in modulating the inflammatory response and genes increasing susceptibility to infection are proposed as modifiers of pulmonary disease severity. Polymorphisms selected for based on evidence that they affect the function of the gene and prevalence of the putative risk allele: 1) antiprotease gene alpha-1-antitrypsin (alpha-1-AT), 2) innate immunity genes: mannose binding lectin (MBL2) (promoter [G→C] at -221 and codon 52 (Arg52Cys, D allele), 54 (Gly54Asp, B allele), and 57 (Gly57Glu, C allele), and pulmonary surfactant genes SPA-1 (Arg219Trp), SPA-2 (Thr9Asn, Lys223Gln) and SPD (Thr11Met), 3) antioxidant genes GSTM1 and T1 (gene deletion polymorphisms), GSTP1 (Ile105Val) and GCLC repeats, 4) mucin genes (MUC2 and MUC5B). Pulmonary disease progression and survival in patients with chronic Burkholderia cepacia complex (BCC) infection were also investigated controlling for genomovar and RAPD type of the organism. BCC infection was associated with more severe pulmonary disease progression and worse survival. Alpha-1-AT genotype was not a major contributor to variability of pulmonary disease severity, but the results suggest that alpha-1-AT plasma levels during pulmonary infections may be affected by poor nutritional status. We showed similar pulmonary disease progression and MBL2 genotype. Contrary to the previous literature, wild-type MBL2 genotype was associated with steeper decline in pulmonary disease over time following chronic infection with BCC, but genotype was not associated with increased susceptibility to BCC infection. We showed inconsistant results for the pulmonary surfactant gene polymorphisms, GSTM1, T1 and GSTP1 polymorphisms, and number of repeats for GCLC and MUC5B depending on the phenotype investigated. We conclude that some of the variability in pulmonary disease severity and progression in CF is explained by polymorphisms in secondary genes.

Cystic fibrosis (CF) is a single gene Mendelian disorder characterized by pulmonary disease and pancreatic insufficiency. Pulmonary disease is the major cause of death in CF patients. Although some cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) genotypes are associated with less severe disease, patients possessing the same genotype show great variation in pulmonary disease severity and progression. Genes involved in modulating the inflammatory response and genes increasing susceptibility to infection are proposed as modifiers of pulmonary disease severity. Polymorphisms selected for based on evidence that they affect the function of the gene and prevalence of the putative risk allele: 1) antiprotease gene alpha-1-antitrypsin (alpha-1-AT), 2) innate immunity genes: mannose binding lectin (MBL2) (promoter [G→C] at -221 and codon 52 (Arg52Cys, D allele), 54 (Gly54Asp, B allele), and 57 (Gly57Glu, C allele), and pulmonary surfactant genes SPA-1 (Arg219Trp), SPA-2 (Thr9Asn, Lys223Gln) and SPD (Thr11Met), 3) antioxidant genes GSTM1 and T1 (gene deletion polymorphisms), GSTP1 (Ile105Val) and GCLC repeats, 4) mucin genes (MUC2 and MUC5B). Pulmonary disease progression and survival in patients with chronic Burkholderia cepacia complex (BCC) infection were also investigated controlling for genomovar and RAPD type of the organism. BCC infection was associated with more severe pulmonary disease progression and worse survival. Alpha-1-AT genotype was not a major contributor to variability of pulmonary disease severity, but the results suggest that alpha-1-AT plasma levels during pulmonary infections may be affected by poor nutritional status. We showed similar pulmonary disease progression and MBL2 genotype. Contrary to the previous literature, wild-type MBL2 genotype was associated with steeper decline in pulmonary disease over time following chronic infection with BCC, but genotype was not associated with increased susceptibility to BCC infection. We showed inconsistant results for the pulmonary surfactant gene polymorphisms, GSTM1, T1 and GSTP1 polymorphisms, and number of repeats for GCLC and MUC5B depending on the phenotype investigated. We conclude that some of the variability in pulmonary disease severity and progression in CF is explained by polymorphisms in secondary genes.

Cystic fibrosis (CF) is a single gene Mendelian disorder characterized by pulmonary disease and pancreatic insufficiency. Pulmonary disease is the major cause of death in CF patients. Although some cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) genotypes are associated with less severe disease, patients possessing the same genotype show great variation in pulmonary disease severity and progression. Genes involved in modulating the inflammatory response and genes increasing susceptibility to infection are proposed as modifiers of pulmonary disease severity. Polymorphisms selected for based on evidence that they affect the function of the gene and prevalence of the putative risk allele: 1) antiprotease gene alpha-1-antitrypsin (alpha-1-AT), 2) innate immunity genes: mannose binding lectin (MBL2) (promoter [G→C] at -221 and codon 52 (Arg52Cys, D allele), 54 (Gly54Asp, B allele), and 57 (Gly57Glu, C allele), and pulmonary surfactant genes SPA-1 (Arg219Trp), SPA-2 (Thr9Asn, Lys223Gln) and SPD (Thr11Met), 3) antioxidant genes GSTM1 and T1 (gene deletion polymorphisms), GSTP1 (Ile105Val) and GCLC repeats, 4) mucin genes (MUC2 and MUC5B). Pulmonary disease progression and survival in patients with chronic Burkholderia cepacia complex (BCC) infection were also investigated controlling for genomovar and RAPD type of the organism. BCC infection was associated with more severe pulmonary disease progression and worse survival. Alpha-1-AT genotype was not a major contributor to variability of pulmonary disease severity, but the results suggest that alpha-1-AT plasma levels during pulmonary infections may be affected by poor nutritional status. We showed similar pulmonary disease progression and MBL2 genotype. Contrary to the previous literature, wild-type MBL2 genotype was associated with steeper decline in pulmonary disease over time following chronic infection with BCC, but genotype was not associated with increased susceptibility to BCC infection. We showed inconsistant results for the pulmonary surfactant gene polymorphisms, GSTM1, T1 and GSTP1 polymorphisms, and number of repeats for GCLC and MUC5B depending on the phenotype investigated. We conclude that some of the variability in pulmonary disease severity and progression in CF is explained by polymorphisms in secondary genes. / Medicine, Faculty of / Medicine, Department of / Experimental Medicine, Division of / Graduate

Abstract Respiratory syncytial virus (RSV) is one of the most common pathogens for early childhood respiratory tract infections. Most children are infected by RSV, approximately 1% of infants require hospital care. RSV infections are often accompanied by otitis media (OM). Surfactant proteins A and D (SP-A and SP-D) are involved in lung function and innate immunity. The proteins are capable of recognizing surface patterns in pathogens and function as a defense before the acquired immunity is developed. The Toll-like receptor (TLR) family is associated to several pathogens. The role of the TLR-family is to recognize pathogens and activate the immune defense. The aim of the thesis was to investigate the genetic association of RSV and OM infections in infants. A candidate gene approach was used study SP-A, SP-D and TLR4 in severe RSV bronchiolitis. Association between SP-A and OM was also studied. A case-control study setup was used for all studies. 1700 samples were collected for the studies. The results revealed genetic association between SP-A gene variation and severe RSV infections. SP-A allele 1A3 was overrepresented in RSV infants, the allele 1A was present more often in the control population. SP-D allele Met11 and genotype Met/Met were predisposing to severe RSV infections. The TLR4 gene did not show direct association with severe RSV. However, we showed for the first time difference in association in two separate epidemics. In the OM study, an association was shown between SP-A gene variations and otitis media in children. The present results have brought new information about innate defense and the genetic variations and associations involved. The results will help understand the mechanisms of innate defense and predisposition to infections. The results also present possibilities to investigate and develop new treatment strategies.

Abstract The Eustachian tube (ET) connects the upper respiratory tract and the middle ear. It equilibrates the pressure in the middle ear and prevents the harmful impact of the airways. Middle ear infection, or otitis media, is one of the most common illnesses in childhood and affects nearly all children at least once. ET dysfunction is considered to be a major pathogenic factor in the development of otitis media. Surfactant proteins A (SP-A) and D (SP-D) have an important role in the pulmonary host defence system, and interactions with bacteria that also cause middle ear infections raised a question about the expression of surfactant proteins in ET. The local defence system could be significant in preventing ear infections. The purpose of the study was to increase our basic knowledge of the putative ET surfactant system. ET and lung epithelia are both of endodermal origin, and ET epithelium with its mucociliary system resembles that of the lower airways. The aim was to determine whether SP-A, SP-B and SP-D are expressed in ET. The expressions were characterized with reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR), Northern hybridizations and in situ hybridizations. The surfactant proteins were localized using immunohistochemistry and immunoelectron microscopy. The proteins were characterized with Western analyses, and the properties of the ET surfactant were evaluated using electrospray ionization mass spectrometry and a pulsating bubble surfactometer. SP-A, SP-B and SP-D were found to be expressed in porcine ET epithelium, and the cDNA sequences were homologous to those detected in lung tissue. The proteins were localized to specific ET epithelial cells, and their sizes were characteristic of lung SP-A, SP-B and SP-D. ET lavage fluid contained the surfactant proteins and phospholipid. However, the phospholipid molecular species and surface tension measurements showed the structure and function of the surfactant in ET to be different from lung surfactant, suggesting that a very low surface tension is not a critical determinant of ET surfactant function. As a conclusion, surfactant proteins in ET are likely to be involved in the local host defence system and may contribute to the mucociliary function of the tube.

No description available.

Extracellular histones have been implicated as a cause of tissue inflammatory injury in a variety of disorders including sepsis, lung and liver diseases. However, little is known about their interactions with neutrophils and how this might contribute to injury. We used human neutrophils isolated from healthy donors in this study, and we conducted functional and mechanistic studies of the effects of histone H4 on neutrophils in vitro. We found that histone H4 acts as a strong neutrophil activator, inducing cytokine release, hydrogen peroxide production, adhesion and degranulation. H4 had a distinctive profile as compared to other neutrophil agonists in that it caused a marked and sustained elevation of intracellular calcium, which resulted from permeabilization of the neutrophil plasma membrane. Prior studies showed that neutrophils predominate in the early response to influenza A virus (IAV) infection in the lung, that IAV induces formation of neutrophil extracellular traps (NETs), and IAV infection in vivo is worsened by release of free histones in the lung. Neutrophils predominate in the early response in the lung to IAV infection. We found that IAV-induced NETs contain histones. Of interest, we found that histone H4 binds to and aggregates IAV particles, inhibits IAV infectivity in vitro, and increases the uptake of IAV by neutrophils. On the other hand, histone H4 potentiated IAV-induced neutrophil responses, including hydrogen peroxide production and calcium flux. These findings may in part explain the injurious effect of histones during IAV infection in vivo. We found that C-reactive protein (CRP) and surfactant protein-D (SP-D) or its carbohydrate binding domain bound to histone H4. CRP markedly reduced all of the effects of histone H4 on IAV and/or neutrophils. We also found that SP-D or its isolated binding domain reduced neutrophil activation induced by histone H4 which may in part account for its ability to reduce lung inflammation. We hope these findings provide a better understanding of the pro-inflammatory effects of histones (in IAV or other types of injury) and how the body protects itself against histone-induced injury. We also hope our results will aid development of novel strategies to ameliorate tissue damage caused by histones.

Pulmonale Surfactant-Proteine sind seit vielen Jahrzehnten bekannt und wurden erstmals in der Lunge beschrieben, wo sie wichtige Funktionen wie die Reduktion der Oberflächenspannung der Alveolarflüssigkeit erfüllen. Aufgrund dieser Eigenschaft stellen diese Proteine Eckpfeiler in der Therapie des Atemnotsyndroms von Frühgeborenen dar, seitdem sie synthetisch produziert werden können. Während der letzten Jahre wuchs das Interesse an zerebralen Surfactant-Proteinen, die rheologische Eigenschaften von Grenzmembranen beeinflussen sowie immunmodulatorische Aufgaben erfüllen und in Verbindung mit Entzündungen des ZNS sowie hydrozephalen Zuständen stehen. Das Surfactant-Protein-G (SP-G) wurde ebenfalls zunächst in der Lunge nachgewiesen, später aber auch im Gehirn. Dort wurde es z.B. entlang der Blut-Hirn-Schranke detektiert und zeigte veränderte Proteinlevel bei intrazerebralen Blutungen, Infektionen oder dem posthämorrhagischen Hydrozephalus. Weiterhin wird eine mögliche Rolle des SP-G für das glymphatische System diskutiert. Es galt lange Zeit als sicher, dass dem ZNS ein Lymphgefäßsystem fehlt und Schadstoffe über den Liquor cerebrospinalis in die venösen Duralsinusse geleitet werden. Seit einigen Jahren ändert sich jedoch das Bild von der „Abfallentsorgung“ im Gehirn, wobei die Astroglia eine zentrale Rolle zu spielen scheint. Mit ihren Endfüßen umgeben diese Zellen die intrazerebralen Arterien und erzeugen über polarisierte Aquaporin 4 (AQP4) -Kanäle einen durch arterielle Pulsation ausgelösten, gerichteten Einstrom von Flüssigkeit aus dem periarteriellen Raum in das Hirnparenchym. Nachdem sie das Parenchym durchflossen haben, werden die transportierten Flüssigkeiten über perivenöse und perineuronale Räume sowie über Lymphgefäße innerhalb der Duralsinusse zu den extrakraniellen Lymphknoten geleitet. Dieses System wird als Glia-lymphatisches, kurz glymphatisches, System bezeichnet. Eine Störung des Flüssigkeitsstroms führt auch zu einer gestörten Entsorgung von schädlichen Metaboliten, darunter β-Amyloid (Aβ). Hauptsächlich aus Aβ bestehende senile Plaques und Neurofibrillen aus hyperphosphoryliertem Tau sind die histopathologischen Hauptkennzeichen der Alzheimerschen Erkrankung (AD), der mit Abstand häufigsten Demenzform. Weltweit sind etwa 50 Millionen Menschen von der AD betroffen, was zu enormen familiären, gesellschaftlichen und ökonomischen Belastungen führt. Steigendes Alter ist der Hauptrisikofaktor für das Auftreten der AD, sodass diese Belastungen insbesondere in der alternden deutschen Bevölkerung noch weiter zunehmen werden. Hieraus erklärt sich das enorme Forschungsinteresse an dieser Krankheit. Dabei ermöglichen Tiermodelle für einzelne Aspekte der AD Untersuchungen ihrer Pathogenese sowie die Entwicklung möglicher Therapie- und Behandlungsansätze. Die vorliegende Studie basiert auf dem etablierten 3xTg-Mausmodell, das Alzheimer-artige Veränderungen und kognitive Einschränkungen aufweist, sowie altersgleichen Wildtyp-Mäusen, die als Vergleichsgruppe dienten. Hauptziele der durchgeführten Untersuchungen waren immunhistochemische Analysen der Lokalisation von SP-G im Vorderhirn von Mäusen, die Lagebeziehungen von SP-G-Immunreaktivität (Ir) zu Komponenten der Neurovaskulären Einheit (NVU) und zu AD-Läsionen in alten 3xTg-Mäusen sowie biochemische Analysen der Proteinlevel von SP-G im Gehirn von Versuchstieren unterschiedlichen Alters und Genotyps. Mittels Fluoreszenz-Dreifachmarkierungen wurden zunächst die Lagebeziehungen zwischen SP-G-Ir und neuronalen, glialen sowie vaskulären Komponenten der NVU detektiert. Der Nachweis von Nervenzellen gelang durch indirekte Immunfluoreszenz mit Antikörpern gegen neuronale Nuklei (NeuN), Mikroglia wurden mit anti-Iba (Ionisiertes Kalium-bindendes Adapter-Molekül 1) visualisiert, während Astrozyten durch die Marker GFAP (Saures Gliafaserprotein) und S100β sowie astrozytäre Endfüße durch AQP4-Ir sichtbar wurden. Biotinylierte Lektine aus der Kartoffel (Solanum tuberosum Lektin, STL) und der Tomate (Lycopersicon esculentum Agglutinin, LEA) dienten zusammen mit fluorochromierten Streptavidin-Derivaten der simultanen Detektion von Gefäßen. Die vorliegende Studie zeigt erstmals SP-G-immunreaktive Somata und Zellfortsätze von Neuronen z.B. in der Habenula, im Hypothalamus und im Infundibulum. SP-G-Ir in sensorischen Fortsätzen bipolarer Interneurone, die in Kontakt mit dem Liquor cerebrospinalis stehen, ist ein Hinweis auf eine mögliche Rolle des Proteins bei Kontrolle und Regulation von Liquorzusammensetzung und -fließgeschwindigkeit. Zusätzlich vorliegende vorläufige Befunde zu SP-G-Ir in mit dem Plexus choroideus assoziierten Iba-positiven Kolmer-Zellen bleiben noch zu validieren. Ein weiteres wichtiges Ergebnis der vorliegenden Arbeit war der Nachweis von SP-G-Ir in dotartigen, häufig geclustert auftretenden Ablagerungen vor allem im Hippokampus, aber auch im piriformen Kortex. Die SP-G-Dots zeigten sich in 3xTg-Mäusen mit altersabhängigen Aβ-Plaques und hyperphosphoryliertem Tau stets räumlich getrennt von diesen Läsionen. Die geclustert auftretenden Dots waren auch immunpositiv für Reelin und ähnelten im Erscheinungsbild den in früheren Studien detektierten Ablagerungen z.B. von Laminin-bindendem Protein und SP-C. Ein Hauptgegenstand der vorliegenden Studie war die computergestützte Semiquantifizierung von SP-G-immunreaktiven hippokampalen Dots in insgesamt 55 3xTg- und Wildtyp-Mäusen im Alter von 3, 6, 12, 16 und 24 Monaten. Dabei ergab sich unabhängig vom Genotyp eine starke und signifikante Zunahme der SP-G-immunpositiven Ablagerungen im Altersgang der untersuchten Tiere. Außerdem zeigten 3xTg-Mäuse einen signifikant erhöhten hippokampalen Anteil der dotartigen Ablagerungen im Vergleich mit den altersentsprechen Wildtyp-Mäusen. Abschließender Schwerpunkt waren biochemische Analysen zur Quantifizierung des SP-G-und Reelin-Gehalts in der Gesamtproteinfraktion sowie im intra- und extrazellulären Kompartiment des ZNS von 3xTg- und Wildtyp-Mäusen. Die durchgeführten Enzymimmunassays (ELISAs) umfassten Hirnproben von 67 Tieren im Alter zwischen 3 und 24 Monaten. Dabei korrelierte das zunehmende Alter der 3xTg-Mäuse mit erhöhten SP-G-Konzentrationen, während sich bei Wildtyp-Tieren keine signifikante Veränderung im Altersgang nachweisen ließ. Zudem zeigten die transgenen Tiere höhere SP-G-Level als altersgleiche Wildtypen. Darüber hinaus waren auch die Reelin-Level aller Altersgruppen in 3xTg-Mäusen höher als in Wildtyp-Mäusen. Eine Korrelation zwischen zunehmendem Alter und Reelingehalt konnte für 3xTg-Mäuse nachgewiesen werden, wogegen sich diese Korrelation in Wildtyp-Tieren invers zeigte. Die hier vorgelegten Ergebnisse deuten auch auf eine mögliche Rolle von SP-G bei der Pathogenese der AD hin. Dennoch bildet diese Arbeit nur einen Ausgangspunkt für zukünftige Studien von Funktionen des SP-G innerhalb des glymphatischen Systems und für die zerebrale Immunabwehr. Zusätzliche elektronenmikroskopische Analysen von SP-G in Gehirnen weiterer Säugetier-Spezies sowie in autoptischen humanen Proben bleiben wünschenswert.

Das Surfactant-Protein C (SP-C) moduliert die Rheologie der Liquor cerebrospinalis (CSF). Während des Alterns geht sein abnehmender Spiegel mit einer erhöhten Belastung durch Läsionen der weißen Substanz einher. Pulmonale SP-C-Zwischenprodukte, die die BRICHOS-Domäne enthalten, verhindern Proteinfehlfaltung in der Lunge. So könnten zerebrale SP-C-Zwischenprodukte der zerebralen β-Amyloidose, einem Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit, entgegenwirken. Es fehlen jedoch Daten über die molekulare Neuroanatomie von SP-C und seine Veränderungen in Wildtyp- und triple-transgenen (3xTg) Mäusen, die wesentliche Elemente der AD-Neuropathologie aufweisen. In dieser Studie wurden daher SP-C-haltige Strukturen im Vorderhirn von Mäusen und ihre räumlichen Beziehungen zu vaskulären, glialen und neuronalen Komponenten der neurovaskulären Einheit untersucht. Durch Fluoreszenzmarkierung wurde neuronales SP-C in der medialen Habenula, dem Indusium griseum und dem Hippocampus nachgewiesen. Die Glia-Gegenfärbung zeigte Astrozyten im Corpus callosum, die SP-C und S100β gemeinsam exprimieren. Insbesondere waren perineuronale Netze mit SP-C im Nucleus reticularis thalami, im lateralen Hypothalamus und im retrosplenialen Kortex assoziiert. Im Hippocampus älterer 3xTg-Mäuse wurden neben AD-ähnlichen Läsionen vermehrt punktförmige Ablagerungen gefunden, die SP-C und Reelin enthielten, aber keine BRICHOS-Immunreaktivität aufwiesen. Wildtyp- und 3xTg-Mäuse zeigten eine altersabhängige Zunahme solcher Ablagerungen, die bei etwa 24 Monate alten 3xTg-Mäusen deutlich ausgeprägt war. Die SP-C-Konzentrationen in den intra- und extrazellulären Kompartimenten jeder Gruppe zeigten eine umgekehrte Korrelation zwischen SP-C und Reelin, wobei insbesondere bei 3xTg-Mäusen eine altersabhängige Abnahme von SP-C und eine Zunahme von Reelin zu beobachten war. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass extrazelluläres SP-C als Modulator der glymphatischen Clearance und potenzieller Ligand von PNs während des Alterns bei 3xTg-Mäusen abnimmt.:Inhaltsverzeichnis 1. Einführung...........................................................................................................1 2. Grundlagen .........................................................................................................4 2.1 Alzheimersche Erkrankung ...............................................................................4 2.2 Glymphatisches System....................................................................................6 2.3 Surfactant-Protein C..........................................................................................8 3. Zielsetzung..........................................................................................................12 4. Material und Methoden .......................................................................................13 4.1 Versuchstiere ....................................................................................................13 4.2 Gewebeaufbereitung für die Histochemie .........................................................14 4.3 Immunhistochemische Färbungen ....................................................................14 4.4 SP-C, gliale und neurovaskuläre Marker............................................................15 4.5 Doppelfärbungen in Kombination mit der Cy2-Markierung von SP-C................16 4.6 Mikroskopie und Bildgebung ..............................................................................17 4.7 Semiquantifizierung der SP-C-Ablagerungen im Hippokampus ........................18 4.8 Biochemische Analyse des SP-C- und Reelin-Gehalts in Mäusehirnen.............19 4.9 Statistische Auswertung der ELISA-Ergebnisse.................................................20 5. Ergebnisse ...........................................................................................................22 5.1 Qualitative Analyse der SP-C-Verteilung im Vorderhirn von Mäusen.................22 5.2 Semiquantitative Auswertung hippokampaler SP-C-Ablagerungen ..................39 5.3 Quantitative Analyse des SP-C- und Reelin-Gehalts in Mäusehirnen...............41 6. Diskussion............................................................................................................52 6.1 Technische Betrachtungen.................................................................................52 6.2 SP-C bei Drainage und Amyloidogenese ..........................................................53 6.3 SP-C und gliale Marker .....................................................................................55 6.4 SP-C und perineuronale Netze .........................................................................56 7. Zusammenfassung der Arbeit .............................................................................58 8. Literaturverzeichnis..............................................................................................63 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit..........................................80 Lebenslauf................................................................................................................81 Danksagung ............................................................................................................83