The significance of ceruloplasmin for T-cell-stimulated oligodendrocyte maturation

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstract

Multipel sklerose (ms) er en inflammatorisk demyeliniserende sygdom I centralnervesystemet (CNS), som er karakteriseret ved inflammation og dannelsen af demyeliniserede læsioner. Remyelinisering sikrer overlevelsen af de blottede aksoner. Forskellige trin er vigtige for at remyeliniseringen kan foregå, disse inkluderer: fjernelsen af myelinrester, oligodendrocyt (OL) forstadie celle (OPC) proliferation, migration og differentiering, samlet set kendt under betegnelsen oligodendrogenese. Tidligere studier har vist at myelin-specifikke T celler kan stimulere oligodendrogenesen i mus og at ferroxidasen ceruloplasmin (Cp) er et muligt targetgen i denne stimulering. Målet med denne afhandling er derfor at teste hypotesen at Cp er involveret i T celle stimuleret oligodendrogenese.


Det centrale i denne PhD er brugen af en Cp knockout (Cptm1b(KOMP)Wtsi) mus, som ikke er meget udbredt i videnskabelige publikationer. Derfor omhandler det første studie hjerneproteomet fra asymptomatiske 4-6 måneder gamle mus der mangler Cp (knockouts og heterozygoter). Mere end 5600 proteiner blev identificeret, hvoraf 23 er regulerede på proteinniveau, mens mere end 600 proteiner har post-translationelle modifikationer. De kodende gener for disse proteiner er hovedsageligt udtrykt af neuroner og OPCer. Derudover er relationen til neuroner tydelig i GO-term analysen, hvor nogle af de mest påvirkede termer er synaptisk vesikel ”budding”, udvikling af neuronal projektioner og dendritudvikling. Det er dog uvist om denne effekt skyldes manglen på Cp eller ferroxidase aktiviteten, da det er muligt at det er en effekt af ændringer i jern-metabolismen. En undersøgelse af blodet fra 3-5 måneder gamle mus, viser at mangel på Cp fører til en reduktion i mængden af jern og transferrin mætningen i serum og en reduktion i den gennemsnitlige korpuskulære volumen. Dette viser at selv asymptomatiske mus har jernmetabolske forandringer som følge af Cp mangel.


Karakteriseringen af vores Cp knockout mus er efterfulgt af et udviklingsstudie, hvor det er undersøgt om Cp har en effekt på den primære myelinisering of mRNA-udtrykket af iron relaterede gener fra 9 dage, 22 dage og 4-5 måneder gamle mus. Luxol fast blue (LFB), Olig2 farvning og Q-PCR data for oligodendrocyt celle linjen tyder på at den primære myelin i hjernen fra mus der mangler Cp er sammenlignelig med vildtype mus. Derudover er der ikke fundet nogen kompensatoriske ændringer i mRNA udtrykket af de jern relaterede gener som følge af Cp manglen.


Fundet af normal myelinisering i mus der mangler Cp gør det muligt at undersøge effekten af Cp på de- og remyelinisering ved brug af cuprizone (CPZ) modellen. CPZ-induceret deog remyelinisering i 3-6 måneder gamle mus er undersøgt med LFB farvning og viser ingen effekt af Cp på niveauet af demyelinisering af corpus callosum (CC) efter 6 ugers behandling. Dog viser resultaterne en mindre cellularitet af CD11b immunopositivitet i CC efter 6 ugers CPZ-behandling, hvilket kunne tyde på en effekt af Cp på mikroglia aktiveringen som følge af demyelinisering. Analyse af Q-PCR data tyder på en forbindelse imellem Cp, det OPC-udtrykte gen Pdgfra og mikroglial CD11b og CD11c. M-RNA udtrykket af Cp og dens homolog Hephastin (Heph) er begge opreguleret under CPZ-behandling, men Heph kompenserer ikke for manglende Cp i hverken naïve eller demyeliniserede mus, hvor Cp ellers er opreguleret i sidstnævnte.
Til slut er en kombineret model for CPZ-behandling og aktiv immunisering brugt til at undersøge hypotesen om, at Cp er involveret i T celle stimuleret oligodendrogenese. Musene er behandlet med CPZ i 3 uger med en MOG(35-55) injektion på dag 17, som skal inducere myelin-reaktive T celler til at infiltrere hjernen og øge dannelsen af nye OLer i CC. De behandlede mus er aflivet en uge efter afslutningen af CPZ-behandlingen og viser ingen symptomer på immuniseringen. Modellen, inklusiv T celle infiltrationen, skal valideres ydeligere, men foreløbige resultater viser en vis grad af demyelinisering i musene, en øget cellularitet og en aktivering af CD11b mikroglia i CC. Det kan være interessant at denne aktivering af mikroglia og demyelinisering ikke observeres i de mus der mangler Cp, hvilket skal undersøges omhyggeligt i ydeligere undersøgelser.


Afslutningsvis foreslår denne afhandling interessante nye funktioner af Cp i hjernen under udvikling og ved CPZ-induceret demyelinisering. Karakteriseringen af mus der mangler Cp i forhold til hjernens proteom, hæmatologi og primær myelinisering blev udført som en indledende undersøgelse, før hypotesen blev undersøgt. Resultaterne indtil nu hverken beeller afkræfter hypotesen om, at Cp er involveret i T celle stimuleret oligodendrogenese. Resultaterne viser imidlertid, at Cp er involveret i aktiveringen af CD11b mikroglia under CPZ-behandling, hvilket kan påvirke både myelinclearance of remyeliniseringen.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Finsen, Bente, Hovedvejleder
  • Larsen, Martin Røssel, Bivejleder
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 17. mar. 2023

Note vedr. afhandling

Afhandlingen kan læses på SDUs bibliotek.

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'The significance of ceruloplasmin for T-cell-stimulated oligodendrocyte maturation'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater