Einfluss von einer L-Phenylalanin – Hydroxylase Defizienz auf die Entwicklung von Synapsen im Model der Pahenu2 – Maus

Abstract

Die Phenylketonurie ist eine angeborene Stoffwechselerkrankung mit einer Mutation im Gen der PAH. Patienten mit diesem Gendefekt zeigen als zentrales Symptom die mentale Retardierung. Studien zur Pathogenese dieses Symptoms weisen auf eine Störung der Dendritendifferenzierung, dendritischen Spines und Synapsen hin. In dieser Arbeit wurde der Einfluss der pathologischen Erhöhung der Serum- und Liquorspiegel der Aminosäure Phenylalanin auf die Zahl der Spinesynapsen in der CA1 und CA3 Region des Hippocampus, im Hinblick auf den zeitlichen Verlauf der Etablierung von Spinesynapsen, während der postnatalen Entwicklung des Gehirns, untersucht. Es wurde die von Shedlosky et al. (1993) etablierte Pahenu2-Maus der Wildtyp-Maus des Stammes C57/Bl6 gegenübergestellt und im Alter von 2, 3, 4, 8, 12 und 35 Wochen analysiert. Die Mäuse wurden hierzu perfundiert, die Hippocampi entnommen, die Proben für die Elektronenmikroskopie aufbereitet und schließlich die Bilder der EM stereologisch ausgewertet. Die stereologische Auswertung der hippocampalen Schnitte wies in der 2. und 3. Lebenswoche in beiden untersuchten Regionen keinen signifikanten Unterschied in der Spinesynapsenzahl auf. Ab der 4. bis zur 12. Lebenswoche konnte bei den KO-Mäusen sowohl in der CA1 Region als auch in der CA3 Region eine signifikant höhere Spinesynapsenzahl im Vergleich zur Kontrollgruppe nachgewiesen werden. Weiter konnte man bei den KO-Mäusen im Alter von 35 Wochen keinen signifikanten Unterschied in der Spinesynapsenzahl nachweisen. Es zeigte sich, dass die Spinesynapsenzahl sowohl bei den WT-Mäusen als auch den KO-Mäusen in beiden untersuchten Regionen im Alter von 35 Wochen auf einem vergleichbaren Niveau der 3 Wochen alten Mäuse war. Zusammenfassend lassen die Ergebnisse dieser Arbeit vermuten, dass die KO-Mäuse einerseits eine leicht verlängerte Spreadingphase und andererseits ein gestörtes und verzögertes Pruning aufweisen. Der Synapsenanstieg im Alter von 35 Wochen könnte zum einen ein Lerneffekt und zum anderen ein methodischer Fehler aufgrund der qualitativ hochwertigeren Bilder sein. Eine Störung des Prunings konnte auch bei KO-Mäusen des fragilen X-Syndrom, einer Erkrankung, die auch mit einer mentalen Retardierung einhergeht, nachgewiesen werden. Des Weiteren zeigte sich dort auch eine qualitative Störung der Synapsen, welche sich durch unreife Spines auszeichneten.