Die Glutamat-vermittelte Exzitotoxizität gilt als einer der wichtigsten neuropathologischen Faktoren der HIV-Demenz: Während Glutamat in physiologischer Konzentration als exzitatorischer Neurotransmitter fungiert, wirkt es in zu hoher Konzentration neurotoxisch. In vorliegender Arbeit wurde mittels Western Blotting die Proteinexpression der exzitatorischen Aminosäuretransporter EAAT1 und EAAT2 gemessen, die vor allem für den Abtransport von Glutamat aus dem synaptischen Spalt sorgen. Hierzu wurden Gehirne von mit dem simianen Immundefizienz Virus (SIV) infizierten chinesischen und indischen Rhesusaffen verwendet. SIV verursacht im SIV-Rhesusaffenmodell ähnliche Schäden wie das humane Immundefizienz Virus (HIV) beim Menschen. Zur Entstehung der SIV-Enzephalitis tragen, wie auch bei der HIV-Demenz, aktivierte Monozyten und Mikroglia bei, die u.a. das Neurotoxin Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-alpha) sezernieren. Dessen Protein- und Genexpression wurde mittels ELISA und Real-Time-PCR ausgewertet. Für die vorliegende Arbeit wurden zwei für die HIV-Demenz besonders relevante Gehirnregionen ausgewählt: das Putamen, das als Teil der Basalganglien für die extrapyramidale Steuerung der Motorik zuständig ist, und der Nucleus Accumbens, der affektives und motivationales Verhalten in Bewegungsabläufe integriert. Als potentielle Pharmaka wurden der MAO-B-Hemmer Selegilin, der NMDAR-Antagonist Memantin sowie die Antioxidantien N-Acetylcystein (NAC) und Melatonin getestet. Es gelang in vorliegender Arbeit erstmals, eine Störung der Proteinexpression der glutamatergen Transporter EAAT1 und EAAT2 im Putamen mit zunehmender Dauer der SIV-Infektion und ihren dramatischen Verlust bei Entwicklung von AIDS nachzuweisen. Im Nucleus Accumbens fand sich eine relativ konstante Proteinexpression des EAAT1 und EAAT2 im Verlauf der SIV-Infektion. Weiterhin konnte ein Anstieg des TNF-alpha mit fortschreitender Infektionsdauer hinsichtlich der Genexpression im Putamen und der Proteinexpression im Nucleus Accumbens nachgewiesen werden. Die fehlende Eignung von Selegilin als neuroprotektive Substanz im Rahmen der SIV-Enzephalitis wurde repliziert. Memantin, NAC und Melatonin hingegen verbesserten in weiten Teilen die Expression von EAAT1 und EAAT2 und wirkten immunstimulierend, was sie zu interessanten Kandidaten für eine neuroprotektive Medikation macht. In beiden Hirnregionen zeigte sich bei den indischen Rhesusaffen eine höhere TNF-alpha-Expression als bei den chinesischen Tieren. Dies entspricht der Beobachtung, dass die SIV-Infektion bei indischen Rhesusaffen meist schneller und schwerer verläuft. / Glutamate-mediated excitotoxicity is considered one of the major neuropathological factors inducing HIV dementia: serving as an excitatory neurotransmitter in physiological concentration, glutamate exerts neurotoxic effects if secreted excessively. In the present study, the protein expression level of the excitatory amino acid transporters EAAT1 and EAAT2, which are responsible for the removal of glutamate from the synaptic cleft, was analyzed via Western Blotting. For this purpose, brains of Chinese and Indian macaques infected with the simian immunodeficiency virus (SIV) were used. SIV causes similar symptoms in the SIV/macaque model as the human immunodeficiency virus (HIV) does in humans. Similar to HIV-dementia, the development of SIV-encephalitis is triggered by activated monocytes and microglia, which secrete – among other things - the neurotoxin tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha). TNF-alpha protein and gene expression was examined using ELISA and real-time-PCR. For the present study, two brain regions were chosen due to their specific relevance for HIV-dementia: first the putamen, which is part of the basal ganglia and exerts influence on extrapyramidal motion sequences, and second the nucleus accumbens, which integrates affective and motivational behavior in motor activity. The MAO-B-inhibitor selegiline, the NMDAR-antagonist memantine and the antioxidants N-acetyl-cysteine (NAC) and melatonin were tested as potential pharmaceuticals. For the first time ever, the present study shows a disruption of protein expression of the glutamatergic transporters EAAT1 and EAAT2 in the putamen during an SIV infection, and a dramatic loss of EAATs associated with the development of AIDS. In the nucleus accumbens, a relatively constant protein expression of EAAT1 and EAAT2 was found during the progression of the SIV infection. Additionally it has been proved that TNF-alpha gene expression in the putamen and TNF-alpha protein expression in the nucleus accumbens increase in the course of an SIV infection. It was replicated that selegiline is unsuitable as a neuroprotective agent regarding SIV encephalitis. Memantine, NAC and melatonin, on the other hand, largely improved the expression of EAAT1 and EAAT2, and stimulated the immune system, so that these substances can be taken into consideration as possible neuroprotective pharmaceuticals. In both brain regions, the Indian macaques showed a higher TNF-alpha expression level than the Chinese macaques. This finding corresponds to the fact that the course of an SIV infection is faster and more severe in Indian macaques.

Parkinsons sjukdom (PD) är ett tillstånd som ger en försvårad och försämrad livskvalité. I dagsläget finns det endast symtomatiska läkemedel men ingen bot med vilken sjukdomen upphör eller som bromsar förloppet. Pågående forskningsarbete utgår bland annat från att ta fram nya läkemedel men även också undersöka om redan befintliga läkemedel går att använda som behandling av PD. Många av de redan befintliga läkemedlen som testas är de som har förmågan att påverka proteinet α-synuklein (α-syn) och dess aggregering, som visats vara en central orsak till uppkomsten av PD. I föreliggande litteraturstudie undersöktes på vilket sätt en del läkemedel vars indikation är PD och även andra sjukdomstillstånd såsom astma, påverkar (ex. påskyndar eller inhiberar) in-vitro aggregering av α-syn. Därutöver genomfördes en detaljerad analys av de utvalda läkemedlen och deras effekt på α-syn aggregering utifrån deras kemiska egenskaper med avseende på löslighet (hydrofila, lipofila, amfifila) och inbindning till α-syn. Här kunde det visas att aggregering av α-syn inhiberades av alla utvalda läkemedel förutom dexametason, som istället påskyndade aggregeringskinetiken för proteinet. Dessutom uppvisade fasudil, ceftriaxon, dopamin, entakapon och tolkapon inbindning till delar av (hydrofila, hydrofoba eller amfifila) vilka delade samma fysikalkemiska egenskaper som α-syn. Därtill uppvisade utvalda läkemedel med till viss del plana strukturer (ex. aromatiska ringar) direkt inbindning till α-syn, vilka också rapporterats ha en något högre grad av transport över blod-hjärnbarriären, dock måste dessa fynd mer noggrant undersökas. Sammanfattningsvis visade alla utvalda läkemedel förutom dexametason anti-aggregeringsegenskaper (hämmande) mot α-syn genom att antingen indirekt eller direkt binda till proteinet och därmed hindra proteinet från att börja binda till sig själv. Mer studier måste genomföras för att studera effekten av läkemedelsexponering på α-syn för att identifiera viktiga segment av proteinet som kan utgöra läkemedelsmål för inhibering av α-syn aggregering. / Parkinson's disease (PD) is a condition that leads to an aggravated and worsened quality of life. At present, there are only symptomatic drugs for PD but no cure that eradicate the disease nor halter the disease progression have been found. Current research is being carried out to develop new drugs, but efforts also investigate whether existing drugs can be used as treatment for PD. Many of the already existing drugs being tested are those that have the ability to interact with a protein called α-synuclein (α-syn), that has been implicated to be a major player for onset of PD. In the present literature study, it was investigated in what way some drugs, whose indication is PD but also other diseases such as asthma, affect (i.e. propagate or inhibit) the in-vitro aggregation kinetics of αsyn. Additionally, a detailed analysis of the investigated drugs and their effect on the aggregation pathway was made to characterize common chemical features of the selected drugs based upon choice of solvents and binding to α-syn. Here, it could be shown that aggregation of α-syn is inhibited upon exposure to all selected drugs except dexametason which instead propagated aggregation of α-syn. In addition, fasudil, ceftriaxone, dopamine, entacapone and tolcapone was found to bind to parts (hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic) of α-syn similar to their solubility features. Moreover, the selected drugs that were found to bind to α-syn seemed to exhibit planar in structure (i.e. aromatic rings) and also be associated to pass the blood-brain barrier to a greater extent, however these findings need to be more thoroughly investigated. In summary, all drugs but dexametason were shown to inhibit aggregation of α-syn invitro by either indirectly or directly affecting the aggregation of the protein. Further investigations need to be carried out to study the effect of drug exposure on α-syn aggregation in order to propose key segments of α-syn that can act as drug targets for inhibition of protein aggregation.