M. Fabry ist eine X-chromosomale, lysosomale Speicherkrankheit, die aufgrund einer Mutation im für das Enzym αGalaktosidase A (αGalA)-kodierenden Gen GLA, zu einer vollständig fehlenden oder verminderten Expression von αGalA führt. Aufgrund ubiquitärer Ablagerungen von Globotriaosylceramid 3 (Gb3) kommt es zu einer progressiven Multiorganerkrankung sowie der Entwicklung einer small-fiber Neuropathie (SFN). Der Pathomechanismus des Fabry-assoziierten Schmerzes blieb trotz Entwicklung eines αGalA-defizienten Mausmodells (Fabry-ko-Maus) durch Ohshima et al. bisher weitgehend ungeklärt. Ziel der vorliegenden Arbeit war die systematische Charakterisierung des Fabry-ko-Mausmodells hinsichtlich Schmerz-assoziierten Verhaltens und Expression Schmerz-assoziierter Ionenkanäle in Spinalganglienneuronen. Hierzu wurden insgesamt 42 drei Monate und 41 12 Monate alte männliche und weibliche Fabry-ko-Mäuse und ihre gleichaltrigen Wurfgeschwister untersucht. Die Verhaltenstestungen beinhalteten einen von Frey-, einen Hargreaves- sowie einen „Cold“-Test zur Evaluation der mechanischen und thermischen Rückzugslatenz. Weiterhin erfolgten die Analyse der intraepidermalen Nervenfaserdichte (IENFD) in Fußsohlen der Mäuse sowie eine H.E.-Färbung von Spinalganglien zur Untersuchung morphologischer Veränderungen der Neurone. Zusätzlich folgten immunhistochemische und molekulargenetische Untersuchungen des Gb3-Rezeptors (CD77), des transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1)-Kanals, des spannungsgesteuerten Natrium-Kanals 1.8 (Nav1.8), des Calcitonin Gene related peptide (CGRP), des Neurofilaments 200 (NF200) sowie von Isolectin B4 (IB4) an kryokonservierten und kultivierten Spinalganglienneuronen.
In Verhaltenstestungen konnten eine Überempfindlichkeit gegenüber mechanischen und Hitze-Stimuli sowie ein vermindertes Kälteempfinden festgestellt werden. Es zeigte sich eine reduzierte IENFD in Fußsohlen sowie eine Vergrößerung der neuronalen Fläche in Spinalganglien von Fabry-ko-Mäusen. Die immunhistochemischen Untersuchungen ergaben eine erhöhte CD77- und TRPV1-Immunreaktivität sowie eine erniedrigte NF200-Immunreaktivität in Fabry-ko-Mäusen; Untersuchungen hinsichtlich der Immunreaktivität von Nav1.8 ergaben keine Unterschiede. Molekulargenetisch konnte neben einer verminderten Nav1.8-Expression in jungen Fabry-ko-Mäusen keine Unterschiede festgestellt werden.
Die Ergebnisse der Verhaltenstestungen sowie die verminderte IENFD bei Fabry-ko-Mäusen entsprechen klinischen Befunden bei Fabry-Patienten. Erstmals konnte in dieser Arbeit eine Vergrößerung der Neuronenfläche in Fabry-ko-Mäusen quantitativ nachgewiesen und eine vermehrte Immunreaktivität von TRPV1 und CD77 festgestellt werden. Bei fehlendem Nachweis eines geschlechtsspezifischen Unterschieds der Ergebnisse, konnte ein Einfluss des weiblichen Geschlechts auf den Phänotyp des M. Fabry ausgeschlossen werden.
Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass die von Oshima et al. entwickelte Fabry-ko-Maus ein suffizientes Model zur Erforschung des M. Fabry darstellt. Weiterhin rücken sie TRPV1 und spannungsgesteuerte Natriumkanäle weiter in den Fokus der Untersuchung Fabry-assoziierten Schmerzes und können aufgrund der hohen Anzahl an Versuchstieren und dem Vergleich mit Wurfgeschwistern als Grundlage für weitere Studien dienen. / Morbus Fabry (M. Fabry) is an X-linked lysosomal storage disorder. Due to a mutation in the GLA-gene, which encodes for the enzyme alpha-galactosidase A (αGalA), a multisystemic accumulation of globotriaosylceramid 3 (Gb3) occurs. This leads to organ failure, but also to a small fiber neuropathy (SFN). Despite the development of a mouse model of Fabry disease (Fabry-ko-mouse) by Oshima et al., the pathomechanism of the Fabry-associated pain remains unclear. Aim of this study was the characterization of the Fabry-ko-mouse regarding pain-associated behavior and expression of pain-associated ion channels in dorsal root ganglia (DRG) neurons.
A total number of 42 three-month- and 41 12-month-old male and female Fabry-ko-mice and their littermates were examined. To investigate pain-associated behavior, we examined the mechanical and thermal withdrawal latency by using the von Frey-Filament-, the Hargreaves- and the cold plantartest. Furthermore, we analyzed the intraepidermal nerve fiber density (IENFD) in footpads and investigated morphological changes of DRG neurons. In addition, immunohistochemical and molecular genetic studies of the recptor of Gb3 (CD77), transient receptor potential for vanilloid 1 (TRPV1) chanel, sodium channel 1.8 (Nav1.8), calcitonin gene related peptide (CGRP), neurofilament 200 (NF200) and isolectin B4 (IB4) on cryopreserved and cultured dorsal root ganglion neurons were done.
In behavioral tests Fabry-ko-mice showed a mechanical and heat hypersensitivity as well as a cold hyposensitivity. Further, a reduced level of IENFD in footpads and an increased level of enlarged DRG neurons in Fabry-ko-mice were found. Immunohistochemical studies revealed an increased CD77- and TRPV1- as well as a decreased NF200-immune reactivity in DRG neurons; studies on Nav1.8 revealed no differences. Despite a reduced Nav1.8-expression, no differences in mRNA levels of CD77 and CGRP were found.
The results of the behavioral tests as well as the decreased IENFD in Fabry-ko-mice correlate with clinical findings in Fabry-patients. For the first time an enlargement of DRG neurons could be quantified and an increased immune reactivity of TRPV1 and CD77 in DRG neurons could be determined in Fabry-ko-mice. In the absence of evidence of a gender difference in the results, an influence of the female sex on the phenotype of M. Fabry could not be proved.
The results of the present study reveal the Fabry-ko-mouse of Oshima et al. as a sufficient model for further investigations of M. Fabry. Furthermore, they indicate a potential role of TRPV1 and sodium channels in the pathomechanism of Fabry-associated pain, here further studies are still needed. Due to the high number of animals and the comparison with littermates, this study could also serve as a basis for further studies of Fabry-associated pain.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:16323 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Hose, Dorothea Anna Elisabeth |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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