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Die Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung (CMT) stellt die häufigste erbliche periphere Polyneuropathie des Menschen dar. Betroffene leiden unter einer symmetrischen distal ausgeprägten Muskelatrophie, die mit motorischen und sensorischen Defiziten einhergeht. Bis heute existieren keine kurativen Therapieoptionen. Das liegt unter anderem daran, dass die Pathomechanismen der CMT und vor allem die Reaktion der Schwannzellen in chronischen Neuropathien noch nicht ausreichend verstanden sind. In einem Mausmodell der CMT1A, der häufigsten Subform der CMT, konnte gezeigt werden, dass die Ablation des Myelindicke-regulierenden Wachstumsfaktors Neuregulin 1 (Nrg1) eine Verbesserung der typischen Krankheitsmerkmale hervorruft. Dies zeigt, dass es in der CMT1A einen Zusammenhang zwischen der übermäßigen Expression des gialen Nrg1 und der pathologischen Schwannzell-Reaktion gibt. Die CMT1B ist der dritthäufigste CMT-Subtyp, welcher durch Mutationen im MPZ (Myelin Protein Zero) - Gen verursacht wird. Um zu untersuchen, ob ein Knockout von glialem Nrg1 auch in der CMT1B Erkrankung zu einer Verbesserung der Symptomatik führt, wurden in dieser Arbeit der Phänotyp, die Histopathologie und die Genexpression auf mRNA-Ebene in einem CMT1B Mausmodell analysiert: Nach Ablation von glialem Nrg1 zeigten die Versuchstiere eine herabgesetzte motorische Leistung im Griffstärke- und Rotarod-Test. Passend dazu ergab sich eine Verlängerung der M- und F-Wellendauer in den elektrophysiologischen Untersuchungen sowie eine erhöhte Anzahl a- und demyelinisierter Axone in den histologischen Untersuchungen. Interessanterweise war die Zahl der Schwannzellen und Zwiebelschalenformationen nach Ablation von glialem Nrg1 trotz Verschlechterung des Phänotyps stark rückgängig. Dies lässt den Schluss zu, dass diese für die CMT typischen histopathologischen Merkmale in der CMT1B – im Gegensatz zur CMT1A – nur eine geringe Rolle für die Krankheitsausprägung und -progression spielen. Vielmehr scheinen in der CMT1B Erkrankung de- und remyelinsierende Prozesse im Vordergrund zu stehen. Die Beobachtung, dass die Ablation der glialen Neuregulin 1 Signalwirkung die Anzahl der a- und demyelinsierten Axone signifikant erhöht, lässt die Vermutung zu, dass gliales Neuregulin 1 für die Remyelinisierung von Axonen in der CMT1B Erkrankung essentiell ist. Die Ergebnisse legen zudem nahe, dass Remyelinisierungsprozesse in chronischen Neuropathien einen wesentlichen Einfluss auf die Krankheitsausprägung und den klinischen Phänotyp haben. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass therapeutische Ansätze, die die Remyelinisierung fördern nicht nur im ZNS, sondern grundsätzlich auch im PNS erfolgreich sein könnten. Im Vergleich zu demyelinsierenden Erkrankungen des ZNS wird dem Prozess der Remyelinisierung in peripheren Neuropathien bis dato jedoch kaum Beachtung geschenkt. Des Weiteren wurden die Histopathologie und die Genexpression im longitudinalen Verlauf untersucht. Die proximal gelegenen Nerven, insbesondere die Vorderwurzeln, sind sowohl histopathologisch als auch auf Ebene der Schwannzell-Transdifferenzierungsfaktoren deutlich stärker betroffen als die distal gelegenen Nerven. Diesem Phänomen könnten unterschiedliche Ursachen zu Grunde liegen: Vorstellbar wäre eine Heterogenität in der Schwannzellpopulation entlang der peripheren Nerven, deren Folge verschiedene molekulare Charakteristika sowie eine divergierende Vulnerabilität für bestimmte pathologische und genetische Veränderungen sein könnte. Eine derartige Heterogenität könnte in der Entwicklung der Schwannzellen begründet sein. So entwickeln sich zwar alle Schwannzellvorläufer aus Zellen der Neuralleiste, die Schwannzellen der spinalen Nervenwurzeln entstammen jedoch speziellen Derivaten der Neuralleistenzellen, den sogenannten Boundary-Cap-Zellen. Neben unterschiedlichen Schwannzellpopulationen im proximalen und distalen Nerv - also primär intrinsischen Faktoren - könnte auch die Interaktion der Gliazellen mit anderen zellulären Komponenten im peripheren Nerv für den beobachteten Gradienten in der histologischen Krankheitsausprägung verantwortlich sein. Interessant erscheint hier insbesondere die Rolle der Axon-Glia-Interaktion und die Funktion axonaler Signale für die Integrität und Vulnerabilität der Schwannzelle. Zusammenfassend scheint es sehr vielversprechend die beobachteten Unterschiede im longitudinalen Verlauf weiter zu untersuchen, um die Pathogenese der CMT besser zu verstehen und somit die Grundlage für die Entwicklung suffizienter Therapieansätze zu schaffen.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis I 1. Einführung 1 1.1 Das Nervensystem 1 1.2 Schwannzell-Entwicklung und Myelinisierung 3 1.3 Neuregulin 1 6 1.4 Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung 9 1.4.1 Charcot-Marie-Tooth-Erkrankung 1B 13 1.4.2 Verbesserung der klinischen und histopathologischen Erkrankungssymptomatik im CMT1A Tiermodell nach Ablation von Nrg1 in Schwannzellen 15 2. Aufgabenstellung 17 3. Material und Methoden 18 3.1 Material 18 3.1.1 Chemikalien und Reagenzien 18 3.1.2 Verbrauchsmaterialien 19 3.1.3 Enzyme, Nukleinsäuren und Reaktionssysteme (Kits) 20 3.1.4 Puffer und Lösungen 20 3.1.5 Oligonukleotide 22 3.1.6 Geräte 24 3.1.7 Software 25 3.2 Methoden 26 3.2.1 Versuchstiere 26 3.2.2 Rotarod- und Griffstärke-Test 28 3.2.3 Elektrophysiologische Untersuchung 28 3.2.4 Histologische Methoden 30 3.2.5 Molekularbiologische Methoden 33 3.2.6 Statistik 41 4. Ergebnisse 42 4.1 Verschlechterung des Phänotyps im CMT1B Mausmodell nach konditionaler Ablation von glialem Neuregulin 1 42 4.2 Zunahme der Demyelinisierung sowie Abnahme der Zellkerne und Zwiebelschalenformationen in peripheren Nerven nach Nrg1-Ablation in Schwannzellen 47 4.3 Die Schwannzell-Transdifferenzierung ist nach Deletion von glialem Neuregulin 1 in proximalen Nerven rückläufig 55 4.4 Proximale Anteile in der longitudinalen Analyse peripherer Nerven von CMT1B Mäusen deutlich stärker betroffen 58 5. Diskussion 62 5.1 Im Gegensatz zum CMT1A Modell führt die Ablation von glialem Neuregulin 1 im CMT1B Modell zu einer Verschlechterung des Phänotyps 62 5.2 Die Expression von Transdifferenzierungsmarkern wird durch Ablation von Schwannzell Nrg1 reduziert 64 5.3 Proximale Anteile peripherer Nerven sind in der CMT1B stärker betroffen als weiter distal gelegene Anteile 67 6. Zusammenfassung 69 Abbildungsverzeichnis 71 Literaturverzeichnis 72 Anlagen 79

El treball presentat en aquesta tesi és un estudi de la diversitat genètica en un conjunt de gens implicats en funcions neurològiques ("Gens cerebrals"). Hom ha examinat vint-i-dos gens implicats en els sistemes de neurotransmissió dopaminèrgic, serotoninèrgic i glutamatèrgic. L'objectiu de l'estudi té dos vessants: per una banda l'anàlisi de la diversitat genètica en un conjunt de gens implicats en malaltia humana, en aquest cas en malaltia psiquiàtrica, en poblacions humanes mundials, amb la intenció d'assentar les bases per propers esforços de mapatge genètic; i per altra banda analitzar la diversitat genètica en aquest conjunt de gens per tal de descobrir evidències d'esdeveniments històrics, incloent possibles evidències de selecció. / The work presented in this thesis is a study of the genetic variation in a set of genes related to neurological function ('Brain genes'). Twenty two genes are examined, all of which are involved in either the Dopaminergic, Serotonergic or the Glutamatergic systems of neurotransmission.The objective of the study has two aspects: on the one hand the analysis of genetic variation in a set of genes which are implicated in human disease, in this case psychiatric disease, across global human populations, towards the end of providing some new insight for gene mapping efforts, and on the other hand the study of genetic variation in this set of genes may reveal traces of the population history events undergone, including possible evidence for selection.