Einfluss der Kupferbindung an der Aminosäureposition 95 im Prionprotein auf den Krankheitsverlauf nach Prioninfektion

Prionerkrankungen gehören zu den neurodegenerativen Erkrankungen
und können sowohl genetisch übertragen als auch erworben werden.
Sie verlaufen bisher ausschließlich letal. Verursacht werden sie
durch das PrPsc, die pathologische Isoform des physiologisch
vorkommenden PrPc. Ein – teilweise noch kontroverser – Einfluss von
Kupfer auf die Pathologie wurde mehrfach dargestellt. Bisherige
Arbeiten haben diesen Einfluss jedoch insbesondere anhand der
Bindung an die Oktarepeatregion untersucht; zunehmend wächst
allerdings das Interesse an den Kupferbindungsstellen außerhalb
dieser Region: unter anderem insbesondere am Histidin 95 (His95).
Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig der Einfluss der
Kupferbindung an der murinen Aminosäure Histidin 95 des
Prionproteins (PrP) in vivo nach Infektion untersucht. Da die
Erreger von Scrapie und CJD eine ähnlich Primär-, Sekundär- und
Tertiärstruktur besitzen [51, 168], sind wahrscheinlich die
Ergebnisse aus Tiermodellen - zumindest teilweise - auf das
menschliche Prionprotein übertragbar. Zur Untersuchung wurden
transgene Mäuse verwendet, die ein mutiertes PrP mit einem
Aminosäure-Austausch von Histidin zu Glycin an der Position 95 des
Prionproteins explizieren. Zur Abgrenzung des Einflusses der
Mutation nach Infektion wurde vorab eine Charakterisierung der
nicht infizierten Mäuse durchgeführt: Die Mäuse nach Mutation
(H95G-Mäuse) sowie das mutierte Prionprotein (H95G- PrP) wurden vor
Infektion ausführlich untersucht und mit Wildtypkontrollen
verglichen. Immunhistochemisch, histologisch und klinisch zeigte
sich vor Infektion kein Unterschied zwischen H95G-Mäusen und
Wildtypmäusen. Anschließend erfolgten diese Untersuchungen bei
RML-infizierten H95G- und Wildtypmäusen. In dieser Arbeit konnte
zum ersten Mal anhand von homozygoten HG95+/+-Mäusen mit Prnp-/-
Hintergrund und Prnp+/+-129/Sv- C57/Bl6-Kontrollmäusen ein
signifikanter Einfluss der Kupferbindungsstelle am Histidin 95 auf
die Pathologie und das Überleben nach Prioninfektion gezeigt
werden. Die Ergebnisse wurden bei den Mäusen nach Infektion zweiter
Passage geprüft. Hierdurch konnte eine stabile, signifikant
verkürzte Inkubationszeit bei den H95G- Mäusen im Vergleich zum
Wildtyp nachgewiesen werden. Nach Infektion konnte weiterhin
gezeigt werden, dass die H95G-Mäuse in fast allen beurteilten
Hirnregionen reproduzierbar signifikant mehr plaqueartige
PrPsc-Ablagerungen sowie reproduzierbar signifikant geringere
spongiforme Veränderungen aufwiesen. Im Bereich des Kleinhirns
zeigten sich signifikant deutlicher ausgeprägte, in den
untersuchten Cortexbereichen signifikant geringer ausgeprägte
synaptische PrPsc- Ablagerungen nach RML-Infektion, die teilweise
reproduzierbar waren. Wahrscheinlich werden diese Ergebnisse
beeinflusst durch den hier gezeigten veränderten Abbau des H95G-
PrPsc, das im Gegensatz zum Wildtyp-PrPsc hauptsächlich über den
a-Abbaumechanismus abgebaut wird, sowie den möglichen höheren
Konzentrationen von H95G-PrPc.