Jens Friedrich Jordan
Dr. med.
Bone Morphogenetic Proteins: Neurotrophe Wirkungen auf dopaminerge Neurone des
Mesencephalons unter Berücksichtigung astrogliärer Reaktionen.
Geboren am 9. Juni 1972 in Mainz
Reifeprüfung am 18. Juni 1991 in Bruchsal
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1992/93 bis WS 1998/99
Physikum am 30. August 1994 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Heidelberg, London, Montreal
Staatsexamen am 3. Mai 1999 in Heidelberg
Promotionsfach: Anatomie
Doktorvater: Professor Dr. med. K. Unsicker
Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) sind Mitglieder der TGF-β Superfamilie.
Forschungsergebnisse der letzten Jahre weisen darauf hin, dass mehrere Mitglieder der
BMP - Familie im embryonalen sowie im adultem zentralen Nervensystem exprimiert
werden.
In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass BMP2 und BMP6 mRNAs während
der Entwicklung im embryonalen Mittelhirnboden der Ratte nachzuweisen sind; BMP6
Immunreaktivität ko-lokalisiert mit Radialgliazellen in unmittelbarer Nachbarschaft zu den
dopaminergen Neuronen der ventralen Marginalzone des embryonalen Mittelhirns.
Es wurden die neurotrophen Effekte der BMPs 2, 4, 6, 7, 9, 11 und 12 auf das in vitro
Überleben mesencephaler dopaminerger Neurone, deren Spezifität mittels Transmitter -
Aufnahme und ein eventuelles neuroprotektives Potential am MPP+ - Modell untersucht.
Dazu wurden Kulturen des Mittelhirnbodens der Ratte des Embryonaltags E14 unter Serum -
freien Bedingungen verwendet. Bei einer Konzentration von 10 ng/ml zeigten die meisten
BMPs nach acht Tagen in Kultur signifikante neurotrophe Aktivität, welche nach
immuncytochemischer Prozessierung mittels eines Antikörpers gegen Tyrosin - Hydroxylase
quantifiziert wurde. Dabei förderten die BMPs 2, 4 und 7 das Überleben der Neurone bis
zum 1.5 - fachen , die BMPs 6 und 12 bis zum 1.8 - fachen des Kontrollwertes. Die BMPs 9
und 11 zeigten nur marginale neurotrophe Aktivität. BMP6 und BMP12 zeigten somit
vergleichbare biologische Aktivität zu FGF-2 oder GDNF.
Die Dosis - Wirkungsbeziehung zeigte eine EC50 der BMPs 2, 6 und 12 von 2 ng/ml.
Die neurotrophen Effekte der BMPs 2, 4, 6, 7 und 12 waren begleitet von zellulärer DNA -
Synthese und der Ausreifung astrogliärer Zellen, sichtbar gemacht mittels Einbau von 5-
Bromodesoxyuridin (BrdU) in sich replizierende DNA bzw. GFAP - Immunzytochemie. BMP9
zeigte interessanterweise zwar nur marginale neurotrophe Aktivität, in den Kulturen waren
jedoch sowohl DNA - Synthese als auch Astrozytenausreifung nachzuweisen.
Das Unterdrücken jeglicher Proliferation sowie der Ausbildung GFAP - positiver Zellen durch
5-Flourodesoxyuridin (FDUR) bzw. α-Aminoadipinsäure (AA) verhinderte die biologische
Aktivität der BMPs.
Dies zeigt, dass die BMPs das Überleben der dopaminergen Neurone indirekt durch
Proliferation und anschliessende Ausreifung GFAP - positiver Zellen sowie wahrscheinlich
durch die konsekutive Produktion und Freisetzung noch unbekannter neurotropher Faktoren
in den ausgereiften Astrozyten fördern. Sie unterscheiden sich damit im
Wirkungsmechanismus von anderen Mitgliedern der TGF-β Superfamilie, darunter die TGF-
βs 1-3, ActivinA oder GDNF.
BMP6 und BMP7 erhöhten zudem spezifisch die Transmitter - Aufnahme Tritium -
markierten Dopamins, ohne eine Wirkung auf die GABA- oder Serotonin - Aufnahme zu
zeigen. Dies unterstreicht die Spezifität des beobachteten neurotrophen Potentials der
BMPs.
Ein neuroprotektives Potential der BMPs 2 und 6 im MPP+ - Modell konnte nicht gezeigt
werden.
Somit sind die BMPs mit auf die Liste der Faktoren aus der TGF-β Superfamilie mit
neurotropher Qualität für mesencephale dopaminerge Neurone zu setzten. Sie entfalten ihre
Aktivität jedoch indirekt, durch die Ausreifung astrogliärer Zellen, und zeigen somit ein
Wirkmuster neuroptropher Faktoren ausserhalb der TGF-β Superfamilie.
Ob ein klinisch - therapeutisches Potential dieser BMPs in Hinblick auf die Therapie
neurodegenerativer Erkrankungen wie z.B. des Morbus Parkinson, eventuell in Kombination
mit anderen neurotrophen Faktoren vorhanden ist, wird im Rahmen weiterer Experimente
und mittels eines in vivo Modells gezeigt werden müssen.
