Bei den Charcot-Marie-Tooth (CMT) Neuropathien handelt es sich um erbliche Erkrankungen des peripheren Nervensystems, die progredient zu motorischen und sensorischen Defiziten führen und für die bislang keine kausalen Therapieoptionen existieren. In verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass Entzündungsreaktionen, insbesondere durch Lymphozyten und Makrophagen vermittelt, eine bedeutende Rolle bei der Pathogenese dieser Erkrankung spielen. Neben neuronaler und axonaler Schädigung, sowie Demyelinisierung ist in untersuchten Myelin Mutanten auch eine erhöhte Anzahl an denervierten neuromuskulärer Endplatten zu erkennen. Eine genetische Blockade der Makrophagen-Aktivierung konnte in den Studien eine Verbesserung sämtlicher neuropathologischer Merkmale bei gleichzeitig reduzierter Makrophagenanzahl zeigen. Ob und welche Rolle Makrophagen bei der Denervation neuromuskulärer Endplatten spielen, blieb bislang ungeklärt.
In dieser Studie konnte in allen untersuchten Myelin Mutanten im Vergleich zum Wildtyp eine Zunahme an neuromuskulären Synapsen beobachtet werden, die mit Makrophagen räumlich assoziiert waren. Daneben zeigten entsprechende Myelin Mutanten eine Zunahme denervierter und partiell denervierter Endplatten und zwar interessanterweise direkt proportional zur Anzahl an Synapsen in Assoziation mit Makrophagen. Das bedeutet, dass die Anzahl an Endplatten in Assoziation mit Makrophagen verhältnismäßig parallel zur Anzahl an denervierten Endplatten zunahm, während die Anzahl an Makrophagen im gesamten Muskel nahezu unverändert blieb. Dies deutet eine mögliche Rolle der räumlich mit Endplatten assoziierten Makrophagen an deren Denervation an. Dabei waren alle Synapsen in Assoziation mit Makrophagen innerviert und damit morphologisch intakt. Bei doppel-mutanten Mäusen mit genetischer Blockade der Makrophagen-Aktivierung waren die beschriebenen pathologischen Merkmale an der neuromuskulären Synapse deutlich reduziert bei gleichzeitig signifikanter Abnahme an Makrophagen in Assoziation mit Endplatten. Ähnliche pathologische Auffälligkeiten wie bei Myelin Mutanten fanden sich in geringerer Ausprägung auch im Wildtyp im Rahmen des Alterungsprozesses sowie auch bei Mäusen mit Defizienz des neurotrophen Faktors CNTF.
Zusammenfassend deuten die Ergebnisse darauf hin, dass sowohl in der Pathogenese der CMT Neuropathie wie auch im Rahmen altersbedingter Neurodegeneration ein Makrophagen-vermittelter Schaden an der neuromuskulären Endplatte entsteht. Wesentliche Mediatoren scheinen hierbei das von Fibroblasten und vermutlich auch perisynaptischen Fibroblasten exprimierte CSF-1 zu sein, sowie MCP-1, das durch Schwann Zellen und möglicherweise auch von terminalen Schwann Zellen freigesetzt wird. Auch eine Defizienz des neurotrophen Faktors CNTF bewirkt zumindest in geringem Ausmaß eine Zunahme der pathologischen Merkmale Denervation und Makrophagen-Endplatten-Assoziation im Vergleich zum Wildtyp. Diese Ergebnisse erweitern insbesondere das Wissen um Pathomechanismen an der neuromuskulären Endplatte und eröffnen neue Möglichkeiten der Behandlung für CMT und weitere neuromuskuläre Erkrankungen. / Charcot-Marie-Tooth (CMT) neuropathies are a group of hereditary diseases of the peripheral nervous system that progressively lead to motor and sensory deficits and for which currently no causal therapeutic options exist. Various studies revealed that inflammatory reactions, especially mediated by lymphocytes and macrophages, play a significant role in the pathogenesis of this disease. In addition to demyelination, neuronal and axonal damage, an increased number of denervated neuromuscular junctions were detected in myelin mutant mice. In these studies, a genetic blockade of macrophage activation induced an improvement in all neuropathological features with a simultaneous reduction in the number of macrophages. Whether and which role macrophages play in the denervation of neuromuscular endplates remained unclear by now.
In this presented study, an increase in neuromuscular synapses spatially associated with macrophages was observed in all investigated myelin mutant mice compared to wild type mice. In addition, corresponding myelin mutants showed an increase in denervated and partially denervated endplates directly proportional to the number of synapses associated with macrophages. This means that the number of endplates in association with macrophages increased relatively in parallel with the number of denervated endplates, while the number of macrophages remained nearly unchanged throughout the skeletal muscle. This suggests a possible pathogenetic role of spatially endplate-associated macrophages in their denervation. All synapses in association with macrophages were innervated and thus morphologically intact. In dual mutant mice with a genetic blockade of macrophage activation, the described pathological features at the neuromuscular junction were significantly reduced with concomitant significant decrease in macrophages associated with endplates. Similar pathological abnormalities as in myelin mutants were found to a lesser extent also in the wild type in the context of the aging process as well as in mice with deficiency of the neurotrophic factor CNTF.
In summary, these results suggest that macrophage-related damage of neuromuscular junctions occurs in both the pathogenesis of CMT neuropathy and in the context of age-related neurodegeneration. Important mediators seem to be CSF-1 expressed by fibroblasts and probably also perisynaptic fibroblasts, as well as MCP-1, which is released by Schwann cells and possibly also by terminal Schwann cells. Furthermore, a deficiency of the neurotrophic factor CNTF causes, at least to a small extent, an increase in the pathological features of denervation and macrophage-endplate association compared to the wild-type. In particular, these findings expand knowledge of pathomechanisms at the neuromuscular endplate and open up new treatment options for CMT and other neuromuscular diseases.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:16941 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Kerscher, Susanne Regina |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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