TY  - JOUR
A1  - Hartmannsberger, Beate
A1  - Scriba, Sabrina
A1  - Guidolin, Carolina
A1  - Becker, Juliane
A1  - Mehling, Katharina
A1  - Doppler, Kathrin
A1  - Sommer, Claudia
A1  - Rittner, Heike L.
T1  - Transient immune activation without loss of intraepidermal innervation and associated Schwann cells in patients with complex regional pain syndrome
JF  - Journal of Neuroinflammation
N2  - Background
Complex regional pain syndrome (CRPS) develops after injury and is characterized by disproportionate pain, oedema, and functional loss. CRPS has clinical signs of neuropathy as well as neurogenic inflammation. Here, we asked whether skin biopsies could be used to differentiate the contribution of these two systems to ultimately guide therapy. To this end, the cutaneous sensory system including nerve fibres and the recently described nociceptive Schwann cells as well as the cutaneous immune system were analysed.

Methods
We systematically deep-phenotyped CRPS patients and immunolabelled glabrous skin biopsies from the affected ipsilateral and non-affected contralateral finger of 19 acute (< 12 months) and 6 chronic (> 12 months after trauma) CRPS patients as well as 25 sex- and age-matched healthy controls (HC). Murine foot pads harvested one week after sham or chronic constriction injury were immunolabelled to assess intraepidermal Schwann cells.

Results
Intraepidermal Schwann cells were detected in human skin of the finger—but their density was much lower compared to mice. Acute and chronic CRPS patients suffered from moderate to severe CRPS symptoms and corresponding pain. Most patients had CRPS type I in the warm category. Their cutaneous neuroglial complex was completely unaffected despite sensory plus signs, e.g. allodynia and hyperalgesia. Cutaneous innate sentinel immune cells, e.g. mast cells and Langerhans cells, infiltrated or proliferated ipsilaterally independently of each other—but only in acute CRPS. No additional adaptive immune cells, e.g. T cells and plasma cells, infiltrated the skin.

Conclusions
Diagnostic skin punch biopsies could be used to diagnose individual pathophysiology in a very heterogenous disease like acute CRPS to guide tailored treatment in the future. Since numbers of inflammatory cells and pain did not necessarily correlate, more in-depth analysis of individual patients is necessary.
KW  - complex regional pain syndrome
KW  - IENFD
KW  - nociceptive Schwann cells
KW  - mast cells
KW  - Langerhans cells
KW  - tissue resident T cells
KW  - dermal B cells
KW  - skin punch biopsy
KW  - chronic constriction nerve injury
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-357164
VL  - 21
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hörner, Michaela
T1  - The role of inflammation in hereditary spastic paraplegia type 11
T1  - Die Rolle von Entzündungsreaktionen bei hereditärer spastischer Paraplegie Typ 11
N2  - Hereditary spastic paraplegias (HSPs) are genetically-determined, neurodegenerative disorders characterized by progressive weakness and spasticity of the lower limbs. Spastic paraplegia type 11 (SPG11) is a complicated form of HSP, which is caused by mutations in the SPG11 gene encoding spatacsin, a protein possibly involved in lysosomal reformation. Based on our previous studies demonstrating that secondary neuroinflammation can be a robust amplifier of various genetically-mediated diseases of both the central and peripheral nervous system, we here test the possibility that neuroinflammation may modify the disease outcome also in a mouse model for SPG11. Spg11-knockout (Spg11-/-) mice develop early walking pattern and behavioral abnormalities, at least partially reflecting motor, and behavioral changes typical for patients. Furthermore, we detected a progressive increase in axonal damage and axonal spheroid formation in the white and grey matter compartments of the central nervous system of Spg11-/- mice. This was accompanied by a concomitant substantial increase of secondary inflammation by cytotoxic CD8+ and CD4+ T-lymphocytes. We here provide evidence that disease-related changes can be ameliorated/delayed by the genetic deletion of the adaptive immune system. Accordingly, we provide evidence that repurposing clinically approved immunomodulators (fingolimod/FTY720 or teriflunomide), that are in use for treatment of multiple sclerosis (MS), also improve disease symptoms in mice, when administered in an early (before neural damage) or late (after/during neural damage) treatment regime.
This work provides strong evidence that immunomodulation can be a therapeutic option for the still untreatable SPG11, including its typical neuropsychological features. This poses the question if inflammation is not only a disease amplifier in SPG11 but can act as a unifying factor also for other genetically mediated disorders of the CNS. If true, this may pave the way to therapeutic options in a wide range of still untreatable, primarily genetic, neurological disorders by repurposing approved immunomodulators.
N2  - Hereditäre spastische Paraplegien (HSPs) sind genetisch-determinierte, neurodegenerative Erkrankungen, die durch eine progressive Schwäche und Spastizität der unteren Extremitäten charakterisiert sind. Die spastische Paraplegie Typ 11 (SPG11) ist eine komplizierte Form der HSP, die durch eine Mutation des SPG11 Gens hervorgerufen wird. Dieses Gen kodiert Spatacsin, ein Protein, das wahrscheinlich in der lysosomalen Reformation eine Rolle spielt. Frühere Studien unserer Arbeitsgruppe konnten zeigen, dass sekundäre Entzündungsreaktionen verschiedene genetisch-determinierte Krankheiten des zentralen und peripheren Nervensystems verstärken können. Daher haben wir hier untersucht, ob neuroinflammatorische Reaktionen auch in einem Mausmodell für SPG11 den Krankheitsverlauf beeinflussen. Spg11-knockout (Spg11-/-) Mäuse entwickeln frühzeitige Gangveränderungen und Verhaltensauffälligkeiten, welche die Veränderungen der Patienten, zumindest teilweise, abbilden. Außerdem konnten wir eine progressive Zunahme von axonalem Schaden und die Bildung von axonalen Schwellungen in der weißen und grauen Substanz des zentralen Nervensystems von Spg11-/- Mäusen feststellen. Dies wurde von einer deutlichen Zunahme einer sekundären Entzündungsreaktion in der weißen und grauen Substanz durch zytotoxische CD8+ und CD4+ T-Lymphozyten begleitet. Wir zeigen hier, dass diese krankheitsbedingten Veränderungen durch eine genetische Deletion von Teilen des adaptiven Immunsystems verbessert bzw. ihr Auftreten hinausgezögert werden können. Entsprechend zeigen wir, dass eine Behandlung mit klinisch etablierten Immunomodulatoren (Fingolimod/FTY720 oder Teriflunomid), die zu der Behandlung der Multiplen Sklerose (MS) eingesetzt werden, den Krankheitsverlauf positiv beeinflusst, wenn sie in einem frühzeitigen (Gabe vor neuronalem Schaden) oder späten (Gabe nach/während neuronalem Schaden) Behandlungsversuch appliziert werden.
Diese Arbeit deutet stark darauf hin, dass Immunomodulation eine Therapiemöglichkeit für die noch nicht behandelbare Krankheit SPG11 sein könnte, inklusive der typischen neuropsychologischen Auffälligkeiten. Das wirft die Frage auf, ob sekundäre Entzündungsreaktionen nicht nur einen krankheitsverstärkenden Effekt in SPG11 haben, sondern als ein vereinender Faktor für andere genetisch determinierte Krankheiten des ZNS fungieren können. Dies könnte den Weg dahin ebnen das Fortschreiten anderer unheilbarer, primär genetisch bedingter, neurologischer Erkrankungen durch eine individuelle Behandlung mit auf dem Markt verfügbaren immunomodulatorischen Medikamenten zu verlangsamen.
KW  - Entzündung
KW  - Immunmodulation
KW  - Hereditary spastic paraplegia
KW  - Hereditäre spastsiche Paraplegie
KW  - Approved immunomodulators
KW  - Nervendegeneration
KW  - Neurodegenerative Erkrankung
KW  - Entzündungsreaktion
KW  - Inflammation
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-303368
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Steinhardt, Maximilian J.
A1  - Cejka, Vladimir
A1  - Chen, Mengmeng
A1  - Bäuerlein, Sabrina
A1  - Schäfer, Julia
A1  - Adrah, Ali
A1  - Ihne-Schubert, Sandra M.
A1  - Papagianni, Aikaterini
A1  - Kortüm, K. Martin
A1  - Morbach, Caroline
A1  - Störk, Stefan
T1  - Safety and tolerability of SGLT2 inhibitors in cardiac amyloidosis — a clinical feasibility study
JF  - Journal of Clinical Medicine
N2  - Sodium-glucose transport protein 2 inhibitors (SGLT2i) slow the progression of renal dysfunction and improve the prognosis of patients with heart failure. Amyloidosis constitutes an important subgroup for which evidence is lacking. Amyloidotic fibrils originating from misfolded transthyretin and light chains are the causal agents in ATTR and AL amyloidosis. In these most frequent subtypes, cardiac involvement is the most common organ manifestation. Because cardiac and renal function frequently deteriorate over time, even under best available treatment, SGLT2i emerge as a promising treatment option due to their reno- and cardioprotective properties. We retrospectively analyzed patients with cardiac amyloidosis, who received either dapagliflozin or empagliflozin. Out of 79 patients, 5.1% had urinary tract infections; 2 stopped SGLT2i therapy; and 2.5% died unrelated to the intake of SGLT2i. No genital mycotic infections were observed. As expected, a slight drop in the glomerular filtration rate was noted, while the NYHA functional status, cardiac and hepatic function, as well as the 6 min walk distance remained stable over time. These data provide a rationale for the use of SGLT2i in patients with amyloidosis and concomitant cardiac or renal dysfunction. Prospective randomized data are desired to confirm safety and to prove efficacy in this increasingly important group of patients.
KW  - heart failure
KW  - chronic kidney disease
KW  - amyloidosis
KW  - SGLT2 inhibitors
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-356024
SN  - 2077-0383
VL  - 13
IS  - 1
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zimmermann [née Papp], Lena
T1  - Platelets as modulators of blood-brain barrier disruption and inflammation in the pathophysiology of ischemic stroke
T1  - Thrombozyten als Modulatoren der Blut-Hirn-Schrankenstörung und Inflammation in der Pathophysiologie des ischämischen Schlaganfalls
N2  - Ischemia-reperfusion injury (I/R injury) is a common complication in ischemic stroke (IS) treatment, which is characterized by a paradoxical perpetuation of tissue damage despite the successful re-establishment of vascular perfusion. This phenomenon is known to be facilitated by the detrimental interplay of platelets and inflammatory cells at the vascular interface. However, the spatio-temporal and molecular mechanisms underlying these cellular interactions and their contribution to infarct progression are still incompletely understood. Therefore, this study intended to clarify the temporal mechanisms of infarct growth after cerebral vessel recanalization. The data presented here could show that infarct progression is driven by early blood-brain-barrier perturbation and is independent of secondary thrombus formation. Since previous studies unravelled the secretion of platelet granules as a molecular mechanism of how platelets contribute to I/R injury, special emphasis was placed on the role of platelet granule secretion in the process of barrier dysfunction. By combining an in vitro approach with a murine IS model, it could be shown that platelet α-granules exerted endothelial-damaging properties, whereas their absence (NBEAL2-deficiency) translated into improved microvascular integrity. Hence, targeting platelet α-granules might serve as a novel treatment option to reduce vascular integrity loss and diminish infarct growth despite recanalization.
Recent evidence revealed that pathomechanisms underlying I/R injury are already instrumental during large vessel occlusion. This indicates that penumbral tissue loss under occlusion and I/R injury during reperfusion share an intertwined relationship. In accordance with this notion, human observational data disclosed the presence of a neutrophil dominated immune response and local platelet activation and secretion, by the detection of the main components of platelet α-granules, within the secluded vasculature of IS patients. These initial observations of immune cells and platelets could be further expanded within this thesis by flow cytometric analysis of local ischemic blood samples. Phenotyping of immune cells disclosed a yet unknown shift in the lymphocyte population towards CD4+ T cells and additionally corroborated the concept of an immediate intravascular immune response that is dominated by granulocytes. Furthermore, this thesis provides first-time evidence for the increased appearance of platelet-leukocyte-aggregates within the secluded human vasculature. Thus, interfering with immune cells and/or platelets already under occlusion might serve as a potential strategy to diminish infarct expansion and ameliorate clinical outcome after IS.
N2  - Eine häufig auftretende Komplikation in der Behandlung des ischämischen Schlaganfalls ist der Ischämie/Reperfusion Schaden (I/R Schaden), welcher trotz der erfolgreichen Wiederherstellung der zerebralen Durchblutung durch ein paradoxes Fortschreiten des entstandenen Gewebeschadens charakterisiert ist. Dieses Phänomen wird durch das schädigende Zusammenspiel von Thrombozyten und inflammatorischen Zellen am vaskulären Endothel verursacht. Allerdings sind die räumlich-temporalen und molekularen Mechanismen dieser zellulären Interaktionen und deren Beteiligung am Infarktwachstum noch nicht vollständig verstanden. Daraus folgend, beabsichtigte diese Arbeit eben diese temporalen Mechanismen des fortschreitenden Infarktwachstums nach der zerebralen Gefäßwiedereröffnung aufzuklären. Die hier vorgestellten Daten implizieren, dass das anhaltende Fortschreiten des Gewebeschadens durch die Schädigung der Bluthirnschranke verursacht wird und somit unabhängig vom Auftreten sekundär gebildeter Thromben ist. In vorangegangenen Studien konnte die Freisetzung von thrombozytären Granula als molekularer Mechanismus, mit welchem Thrombozyten zum I/R Schaden beitragen, aufgedeckt werden. Basierend auf diesen Studien wurde in dieser Arbeit ein besonderes Augenmerk auf die Sekretion thrombozytärer Granula im Zusammenhang mit der Beeinträchtigung der endothelialen Barriere gelegt. Durch die Kombination eines in vitro Ansatzes mit einem murinen Model des ischämischen Schlaganfalls konnte gezeigt werden, dass α-Granula endothelialen Schaden verursachen, wohingegen deren Absenz (NBEAL2 Defizienz) zu einer verbesserten mikrovaskulären Integrität führte. Aufgrund dessen könnte das Adressieren der α-Granula als eine neuartige Therapieoption zum Erhalt der vaskulären Integrität und zur Verminderung des Infarktwachstums trotz Rekanalisation genutzt werden.
Neuste Erkenntnisse enthüllten, dass die dem I/R Schaden zu Grunde liegenden Pathomechanismen bereits während des Verschlusses eines großen hirnversorgenden Gefäßes zu beobachten sind. Dies deutet darauf hin, dass der Verlust von penumbralem Gewebe unter Okklusion und I/R Schädigung während der Reperfusion im engen Zusammenhang stehen. Im Einklang hiermit konnten humane Daten eine Neutrophilen-dominierte Immunantwort und lokale Thrombozyten Aktivierung und deren Sekretion, anhand der Detektion der α-Granula Hauptkomponenten, im verschlossenen Gefäßsystem von ischämischen Schlaganfall Patienten nachweisen. Diese anfänglichen Beobachtungen konnten im Rahmen dieser Arbeit anhand durchflusszytometrischer Untersuchungen von lokal abgenommenen ischämischen Blutproben erweitert werden. Die Phänotypisierung von Immunzellen enthüllte eine bisher unbekannte Verschiebung der Lymphozyten Population hin zu CD4+ T-Zellen und bekräftigte zusätzlich das Konzept einer unmittelbaren intravaskulären Immunantwort, welche durch Granulozyten dominiert wird. Darüber hinaus konnte in dieser Thesis das erste Mal das erhöhte Auftreten von Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten in dem verschlossenen humanen Gefäßsystem nachgewiesen werden. Demzufolge könnte eine Beeinflussung von Immunzellen und/oder Thrombozyten bereits unter Okklusion als potentiell vielversprechende Strategie genutzt werden, um die Ausweitung des Infarktes einzuschränken und klinische Endpunkte nach einem ischämischen Schlaganfall zu verbessern.
KW  - Schlaganfall
KW  - Thrombozyt
KW  - Entzündung
KW  - Thrombo-inflammation
KW  - Ischemic stroke
KW  - Platelets
KW  - Inflamamtion
KW  - Immune cells
KW  - Vascular system
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-302850
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knorr, Susanne
T1  - Pathophysiology of early-onset isolated dystonia in a DYT-TOR1A rat model with trauma-induced dystonia-like movements
T1  - Pathophysiologie der früh beginnenden, isolierten Dystonie in einem DYT-TOR1A Rattenmodell mit Trauma-induzierten Dystonie-ähnlichen Bewegungen
N2  - Early-onset torsion dystonia (DYT-TOR1A, DYT1) is an inherited hyperkinetic movement disorder caused by a mutation of the TOR1A gene encoding the torsinA protein. DYT-TOR1A is characterized as a network disorder of the central nervous system (CNS), including predominantly the cortico-basal ganglia-thalamo-cortical loop resulting in a severe generalized dystonic phenotype. The pathophysiology of DYTTOR1A is not fully understood. Molecular levels up to large-scale network levels of the CNS are suggested to be affected in the pathophysiology of DYT-TOR1A. The reduced penetrance of 30% - 40% indicates a gene-environmental interaction, hypothesized as “second hit”. The lack of appropriate and phenotypic DYT-TOR1A animal models encouraged us to verify the “second hit” hypothesis through a unilateral peripheral nerve trauma of the sciatic nerve in a transgenic asymptomatic DYT-TOR1A rat model (∆ETorA), overexpressing the human mutated torsinA protein. In a multiscale approach, this animal model was characterized phenotypically and pathophysiologically. 
Nerve-injured ∆ETorA rats revealed dystonia-like movements (DLM) with a partially generalized phenotype. A physiomarker of human dystonia, describing increased theta oscillation in the globus pallidus internus (GPi), was found in the entopeduncular nucleus (EP), the rodent equivalent to the human GPi, of nerve-injured ∆ETorA rats. Altered oscillation patterns were also observed in the primary motor cortex. Highfrequency stimulation (HFS) of the EP reduced DLM and modulated altered oscillatory activity in the EP and primary motor cortex in nerve-injured ∆ETorA rats. Moreover, the dopaminergic system in ∆ETorA rats demonstrated a significant increased striatal dopamine release and dopamine turnover. Whole transcriptome analysis revealed differentially expressed genes of the circadian clock and the energy metabolism, thereby pointing towards novel, putative pathways in the pathophysiology of DYTTOR1A dystonia. 
In summary, peripheral nerve trauma can trigger DLM in genetically predisposed asymptomatic ΔETorA rats leading to neurobiological alteration in the central motor network on multiple levels and thereby supporting the “second hit” hypothesis. This novel symptomatic DYT-TOR1A rat model, based on a DYT-TOR1A genetic background, may prove as a valuable chance for DYT-TOR1A dystonia, to further investigate the pathomechanism in more detail and to establish new treatment strategies.
N2  - Früh beginnende Torsionsdystonie (DYT-TOR1A, DYT1) ist eine genetisch bedingte hyperkinetische Bewegungsstörung, die aufgrund einer Mutation im TOR1A Gen verursacht wird, welches für das TorsinA-Protein codiert. DYT-TOR1A wird als zentrale Netzwerkstörung bezeichnet und betrifft hauptsächlich die kortiko-striatothalamo-kortikale Funktionsschleife, welches schließlich zu einem schweren generalisierten dystonen Phänotyp führt. Die Pathophysiologie von DYT-TOR1A ist nicht vollständig verstanden, man geht jedoch davon aus, dass Ebenen im Zentralnervensystem von molekularer Basis bis hin zu ganzen Netzwerken betroffen sind. Die reduzierte Penetranz von nur 30% bis 40% deutet auf eine Gen-UmweltInteraktion hin, im Sinne einer „2-Treffer-Hypothese“. Auch das Fehlen eines adäquaten DYT-TOR1A Tiermodelles hat uns dazu veranlasst, die „2-TrefferHypothese“ zu verifizieren, indem eine unilaterale periphere Quetschläsion des Nervus ischiadicus in einem transgenen, asymptomatischen DYT-TOR1A Rattenmodell (∆ETorA) durchgeführt wurde, welches das humane mutierte TorsinA-Protein überexprimiert. Das Tiermodell wurde phänotypisch und pathophysiologisch auf verschiedenen Analysenebenen charakterisiert.  
∆ETorA Ratten mit Quetschläsion entwickelten Dystonie-ähnliche Bewegungen (DLM) mit teilweise generalisiertem Phänotyp. Erhöhte Theta-Oszillationen im Globus pallidus internus (GPi) sind bezeichnend für die humane Dystonie, welche auch im Nucleus entopeduncularis (EP), dem Äquivalent zum humanen GPi, von ∆ETorA Ratten mit Quetschläsion nachgewiesen wurden. Veränderte oszillatorische Muster wurden auch im primären Motorkortex gefunden. Hochfrequenz-Stimulation (HFS) des EP konnte das klinische Erscheinungsbild verbessern und hatte zudem auch einen modulatorischen Effekt auf die veränderte oszillatorische Aktivität des EP und des primären Motorcortex von ∆ETorA Ratten mit Quetschläsion. Auch das veränderte dopaminerge System erwies sich als ein pathologisches Merkmal in ∆ETorA Ratten. Es fand sich eine erhöhte striatale Ausschüttung von Dopamin und ein erhöhter Dopaminumsatz. In der Transkriptomanalyse kamen die zirkadiane Uhr und der Energiemetabolismus als weitere potentielle Signalwege in der Pathophysiologie der DYT-TOR1A Dystonie zum Vorschein. 
Zusammengefasst konnten DLM in genetisch prädisponierten, asymptomatischen ΔETorA Ratten mittels peripheren Nerventraumas ausgelöst werden, welches zu neurobiologischen Veränderungen in verschiedenen Ebenen des zentralen motorischen Netzwerk führte. Somit konnte die „2-Treffer-Hypothese“ bestätigt werden. Dieses neue symptomatische DYT-TOR1A Rattenmodell, fundiert auf der genetischen Grundlage von DYT-TOR1A, kann sich als wertvolle Möglichkeit für die DYT-TOR1A Dystonie erweisen, um Pathomechanismen genauer zu untersuchen und neue Behandlungsstrategien zu entwickeln.
KW  - Dystonie
KW  - Trauma
KW  - Ratte
KW  - Zentralnervensystem
KW  - DYT-TOR1A
KW  - early-onset isolated dystonia
KW  - gene-environmental interaction
KW  - peripheral nerve trauma
KW  - striatum
KW  - dopamine
KW  - deep brain stimulation
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206096
ER  - 
TY  - THES
A1  - Behne, Robert Stefan Friedrich
T1  - Development Of A Human iPSC-Derived Cortical Neuron Model Of Adaptor- Protein-Complex-4-Deficiency
T1  - Entwicklung eines humanen iPSC-abgeleiteten kortikalen Neuronenmodells der Adaptor-Protein-Komplex-4-Defizienz
N2  - Adaptor-protein-4-deficiency (AP-4-deficiency) is an autosomal-recessive childhood- onset form of complicated hereditary spastic paraplegia (HSP) caused by bi-allelic loss- of-function mutations in one of the four subunits of the AP-4-complex. These four conditions are named SPG47 (AP4B1, OMIM #614066), SPG50 (AP4M1, OMIM #612936), SPG51 (AP4E1, OMIM #613744) and SPG52 (AP4S1, OMIM #614067), respectively and all present with global developmental delay, progressive spasticity and seizures. Imaging features include a thinning of the corpus callosum, ventriculomegaly and white matter changes. AP-4 is a highly conserved heterotetrameric complex, which is responsible for polarized sorting of transmembrane cargo including the autophagy- related protein 9 A (ATG9A). Loss of any of the four subunits leads to an instable complex and defective sorting of AP-4-cargo. ATG9A is implicated in autophagosome formation and neurite outgrowth. It is missorted in AP-4-deficient cells and CNS-specific knockout of Atg9a in mice results in a phenotype reminiscent of AP-4-deficiency. However, the AP-4-related cellular phenotypes including ATG9A missorting have not been investigated in human neurons.
Thus, the aim of this study is to provide the first human induced pluripotent stem cell- derived (iPSC) cortical neuron model of AP-4-deficiency to explore AP-4-related phenotypes in preparation for a high-content screening. Under the hypothesis that AP-4- deficiency leads to ATG9A missorting, elevated ATG9A levels, impaired autophagy and neurite outgrowth in human iPSC-derived cortical neurons, in vitro biochemical and imaging assays including automated high-content imaging and analysis were applied. First, these phenotypes were investigated in fibroblasts from three patients with compound heterozygous mutations in the AP4B1 gene and their sex-matched parental controls. The same cell lines were used to generate iPSCs and differentiate them into human excitatory cortical neurons.
This work shows that ATG9A is accumulating in the trans-Golgi-network in AP-4- deficient human fibroblasts and that ATG9A levels are increased compared to parental controls and wild type cells suggesting a compensatory mechanism. Protein levels of the AP4E1-subunit were used as a surrogate marker for the AP-4-complex and were decreased in AP-4-deficient fibroblasts with co-immunoprecipitation confirming the instability of the complex. Lentiviral re-expression of the AP4B1-subunit rescues this corroborating the fact that a stable AP-4-complex is needed for ATG9A trafficking. Surprisingly, autophagic flux was present in AP-4-deficient fibroblasts under nutrient- rich and starvation conditions. These phenotypic markers were evaluated in iPSC-derived cortical neurons and here, a robust accumulation of ATG9A in the juxtanuclear area was seen together with elevated ATG9A protein levels. Strikingly, assessment of autophagy markers under nutrient-rich conditions showed alterations in AP-4-deficient iPSC- derived cortical neurons indicating dysfunctional autophagosome formation. These findings point towards a neuron-specific impairment of autophagy and need further investigation. Adding to the range of AP-4-related phenotypes, neurite outgrowth and branching are impaired in AP-4-deficient iPSC-derived cortical neurons as early as 24h after plating and together with recent studies point towards a distinct role of ATG9A in neurodevelopment independent of autophagy.
Together, this work provides the first patient-derived neuron model of AP-4-deficiency and shows that ATG9A is sorted in an AP-4-dependent manner. It establishes ATG9A- related phenotypes and impaired neurite outgrowth as robust markers for a high-content screening. This disease model holds the promise of providing a platform to further study AP-4-deficiency and to search for novel therapeutic targets.
N2  - Die Adaptor-Protein-4-Defizienz (AP-4-Defizienz) ist eine autosomal-rezessiv vererbte, komplizierte Form hereditären spastischen Paraplegien (HSPs), welche durch biallelische Mutationen in einer der vier Untereinheiten des AP-4-Gens verursacht wird. Die vier resultierenden Erkrankungen werden SPG47 (AP4B1, OMIM #614066), SPG50 (AP4M1, OMIM #612936), SPG51 (AP4E1, OMIM #613744) und SPG52 (AP4S1, OMIM #614067) genannt und präsentieren sich mit globaler Entwicklungsverzögerung im frühen Säuglingsalter, progressiver Spastik sowie Krampfanfällen. Radiologische Zeichen beinhalten ein verschmälertes Corpus callosum, Ventrikulomegalie und Veränderungen der weißen Substanz. AP-4 ist ein hoch konservierter, heterotetramerer Proteinkomplex, welcher für die polarisierte Verteilung von Transmembranproteinen einschließlich des „autophagy-related protein 9 A“ (ATG9A) zuständig ist. Eine „lossof- function“ Mutation in einer der vier Untereinheiten führt zur Instabilität des gesamten Komplexes und zur Beeinträchtigung des AP-4-abhängigen Proteintransportes. ATG9A ist notwendig für die Bildung von Autophagosomen und das Neuritenwachstum. In AP- 4-defizienten Zellen ist der ATG9A-Transport beeinträchtigt und ein ZNS-spezifischer Knockout von ATG9A erzeugt in Mäusen einen Phenotyp, der große Überschneidungen mit dem der AP-4-Defizienz aufweist. Bisher sind diese AP-4-abhängigen zellulären Phenotypen nicht in humanen Neuronen untersucht worden. Daher ist die Entwicklung des ersten humanen aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) abgeleiteten kortikalen Neuronenmodells der AP-4-Defizienz und die Identifikation AP-4-abhängiger Phenotypen für die Anwendung in einem Hochdurchsatzscreening das Ziel dieser Arbeit. Unter der Hypothese, dass AP-4- Defizienz in humanen iPSC-abgeleiteten kortikalen Neuronen zu ATG9A Fehltransport, erhöhtem ATG9A Protein, beeinträchtigter Autophagie und vermindertem Neuritenwachstum führt, wurden biochemische und automatisierte, Mikroskopie-basierte in vitro Assays entwickelt. Zunächst wurden primäre humane Fibroblasten von Patienten mit compound-heterozygoten Mutationen im AB4B1-Gen und geschlechtsangepasste, elterliche Kontrollzellen auf die genannten Phenotypen hin untersucht. Dieselben Zelllinien wurden anschließend für die Generierung von iPSCs und die Differenzierung in exzitatorische kortikale Neurone verwendet. 90 Diese Arbeit zeigt, dass ATG9A in AP-4-defizienten Fibroblasten im Bereich des Trans- Golgi-Netzwerkes akkumuliert und das ATG9A Proteinlevel erhöht sind, was auf eine kompensatorische Hochregulierung hindeutet. Die Proteinlevel der AP4E1-Untereinheit wurden als Surrogatparameter für einen stabilen AP-4-Komplex genutzt und waren in AP-4-defizienten Fibroblasten vermindert. In der Co-Immunpräzipitation konnte eine Instabilität des AP-4-Komplexes bestätigt werden. Die lentivirale Reexpression der AB4B1-Untereinheit führte zu einer Wiederherstellung des Wildtyp-Phänotyps und zeigt damit, dass ein stabiler AP-4-Komplex für die korrekte Verteilung von ATG9A notwendig ist. Trotz der bekannten Beteiligung von ATG9A an der Bildung von Autophagosomen, zeigte sich eine intakte Autophagosomenbildung und Degradation in AP-4-defizienten Fibroblasten. Die beschriebenen phänotypischen Marker wurden in iPSC-abgeleiteten kortikalen Neuronen evaluiert und auch hier konnten eine juxtanukleäre Akkumulation von ATG9A sowie erhöhte ATG9A Proteinlevel demonstriert werden. Im Gegensatz zu den Fibroblasten, zeigten AP-4-defiziente iPSCabgeleitete kortikale Neurone bereits unter nährstoffreichen Bedingungen eine Konstellation von Autophagiemarkern, die auf eine gestörte Autophagosomenbildung und damit auf eine Neuronen-spezifische Störung von Autophagie hindeuten und der weiteren Untersuchung bedürfen. Zusätzlich fand sich bei AP-4-defizienten kortikalen Neuronen bereits in den ersten 24 Stunden im Inkubator eine Störung des Neuritenwachstums und der -verzweigung, welche in Zusammenschau mit kürzlich erschienenen Arbeiten auf eine zusätzliche Autophagie-unabhängige Funktion von ATG9A hinweisen. Diese Arbeit stellt zusammenfassend die Entwicklung des ersten Patienten-abgeleiteten Neuronenmodells der AP-4-Defizienz dar und zeigt das ATG9A in einer AP-4-abhänigen Weise in der Zelle verteilt wird. Weiterhin etabliert diese Arbeit ATG9A-abhängige zelluläre Phänotypen und gestörtes Neuritenwachstum als robuste phänotypische Marker für ein High-Content Screening. Dieses zelluläre Krankheitsmodell trägt das Potential als Plattform für weitere Studien der AP-4-Defizienz zu dienen und damit neue therapeutische Möglichkeiten aufzudecken.
KW  - Adaptorproteine
KW  - hereditary spastic paraplegia
KW  - iPSC
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-351390
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wilhelmi, Kai Alexander
T1  - Untersuchung von Veränderungen der myelinisierten Nervenfasern durch Entmarkung in Haut- und Nervenbiopsien von Patienten mit Polyneuropathie
T1  - Examination of changes in myelinated nerve fibers due to demyelination in skin and nerve biopsies of patients with polyneuropathy
N2  - In dieser Arbeit wurde durch das immunhistochemische Anfärben von nodalen (Natriumkanäle, NF), paranodalen (Caspr, NF) und internodalen (MBP) Proteinen der in Fingerhautbiopsien vorhanden Nervenfasern untersucht, ob eine Veränderung der typischen Verteilungsmuster dieser Proteine, eine demyelinisierende Polyneuropathie anzeigen kann. Dazu wurden am Universitätsklinikum Würzburg prospektiv 93 Polyneuropathie-Patienten und 25 Kontrollpersonen rekrutiert. Bei allen Patienten wurden Hautstanzbiospien am Zeigefinger durchgeführt. Bei 35 Patienten mit schweren oder unklaren Verläufen, wurden konsiliarisch Nervus suralis Biopsien durchgeführt. Aus einem Abschnitt von 27 dieser Biopsien, konnten im Rahmen dieser Arbeit Zupfnervenpräparate angefertigt und analog zu den Hautbiopsien ausgewertet werden. Aus der Routinediagnostik der Klinik flossen weiterhin die Ergebnisse der elektrophysiologischen Routinediagnostik und der Histologiebefund der Nervus suralis Biopsien in die Auswertung ein. 
Zusammenfassend kamen veränderte Natriumkanalbanden in Fingerhautbiopsien signifikant häufiger bei Patienten mit elektrophysiologisch als demyelinisierend befundeten Polyneuropathien, als bei Patienten mit elektrophysiologisch als axonal befundeten Polyneuropathien vor. Vielfach fanden sich veränderte Natriumkanalbanden inmitten para- und internodal unauffälliger Schnürringe und umgekehrt. Diese Beobachtung stützt die bereits in Vorarbeiten vorgeschlagene und in der aktuellen Leitlinie zur Diagnostik für Polyneuropathien aufgegriffene Entität der Paranodopathien (Uncini, Susuki, & Yuki, 2013). Möglich wäre, dass eine veränderte Verteilung der Natriumkanäle die schnelle Leitfähigkeit beeinträchtigen und somit trotz intakter Bemarkung, elektrophysiologisch das Bild einer demyelinisierenden Neuropathie vermittelt. Ein direkter Zusammenhang zwischen dem Auftreten von doppelten und verlängerten Natriumkanalbanden und einzelnen Messwerten (z.B. Amplituden und Latenzzeiten) fand sich nicht. Auch in den Zupfnervenpräparaten der Nervus suralis Biopsien, konnten o.g. Verteilungsmuster untersucht werden. Deren Vorkommen zeigte sich als unabhängig vom elektrophysiologischen und histologischen Befund, von der Ätiologie der PNP und von den gefundenen Veränderungen in den Hautbiopsien des betreffenden Patienten.
N2  - Myelinated nerve fibers in finger skin biopsies and sural nerve biopsies were examined using immunohistochemical staining to detect changes in the typical distribution patterns of nodal (voltage-gated sodium channels, neurofascin 186), paranodal (Caspr, neurofascin 155), and internodal (myelin basic protein) proteins, aiming to identify indicators for demyelinating polyneuropathies. A total of 93 polyneuropathy patients and 25 control subjects were prospectively recruited from the University Hospital Würzburg. Skin punch biopsies were conducted on all patients and control subjects. Additionally, sural nerve biopsies were performed on a consultative basis for 35 patients. Teased nerve fiber preparations were made from a section of 27 of these biopsies and evaluated similarly to the skin biopsies. In summary, altered sodium channel bands in myelinated nerve fibers from finger skin biopsies were significantly more prevalent in patients electrophysiologically diagnosed with demyelinating polyneuropathies. However, there was no significant difference in the means of individual electrophysiological measurements between patients with and without changes in the immunohistochemical stainings. Each of the investigated changes was significantly more common in the polyneuropathy group than in the control group. Further correlations, particularly in the comparison of results from skin and sural nerve biopsies, were not found
KW  - Polyneuropathie
KW  - Ranvier-Schnürring
KW  - Entmarkung
KW  - Elektrophysiologie
KW  - Caspr
KW  - Neurofascin
KW  - MBP
KW  - spannungsgesteuerter Natriumkanal
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-360046
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weiß, Eva Maria
T1  - Einfluss von Makrophagen auf autophagische Vorgänge in Schwann´schen Zellen unter den Bedingungen von Nervenläsion und genetisch bedingter Neuropathie
T1  - Influence of macrophages on Schwann cell autophagy under the conditions of nerve lesion and genetic neuropathy
N2  - Charcot-Marie-Tooth (CMT) Neuropathien stellen als häufigste erblich bedingte neurologische Erkrankungen eine Gruppe genetisch heterogener, chronisch progredienter peripherer Polyneuropathien dar. Die Lebensqualität der Patienten ist bei fehlender kurativer Therapieoption vor allem durch motorische und sensorische Defizite deutlich eingeschränkt. In verschiedenen Studien konnte die pathophysiologische Relevanz einer sekundären Entzündungsreaktion, insbesondere durch Makrophagen und Lymphozyten vermittelt, in Mausmodellen dreier CMT1 Subtypen (CMT1A, CMT1B, CMT1X) aufgezeigt werden. Auch in Folge einer Läsion peripherer Nerven ist eine akute Entzündungsreaktion von entscheidender Bedeutung, wobei sich bereits Gemeinsamkeiten zwischen der postläsionalen Waller´schen Degeneration (WD) und CMT1 Neuropathien identifizieren ließen. Während die aktive Beteiligung der Autophagie Schwann´scher Zellen (hier kurz SZ Autophagie genannt) an der Myelindegradation im Falle einer WD jedoch vielfach beschrieben wurde, ist Ähnliches in CMT1 Neuropathien bisher nur unzureichend untersucht. Da in einer Studie in Cx32def Mausmodellen der CMT1X Erkrankung auch nach Reduktion endoneuraler Makrophagen anhaltende Demyelinisierung beobachtet werden konnte, sollte das Vorkommen von SZ Autophagie sowie deren mögliche Beeinflussung durch Makrophagen in diesen Myelinmutanten untersucht werden.
In der vorliegenden Arbeit wurden sowohl Wildtyp (Wt) Mäuse in ex vivo und in vivo Modellen einer WD als auch Cx32def Myelinmutanten zweier Altersstufen (4 und 12 Monate) mit einem niedermolekularen CSF1-Rezeptor-Inhibitor (CSF1RI) zur Reduktion endoneuraler Makrophagen behandelt, wobei sich vergleichende histochemische bzw. immunhistochemische Analysen peripherer Nerven behandelter und unbehandelter Tiere anschlossen.
Im Rahmen der Etablierung immunhistochemischer Methodik zeigte sich hierbei unter den kontrollierten Bedingungen einer ex vivo Ischiasnervenkultur eine vermehrte Aktivierung der SZ Autophagie in behandelten Wt Mäusen. Auch 4 Monate alte behandelte Cx32def Tiere wiesen, verglichen mit unbehandelten Myelinmutanten bzw. Wt Mäusen derselben Altersstufe, eine vermehrte autophagische Aktivität in SZ auf. Diese scheint sich jedoch im weiteren Verlauf der Erkrankung zu reduzieren, da im Falle der 12 Monate alten Cx32def Modelltiere weniger autophagisch aktive SZ Profile bzw. kaum Unterschiede zwischen behandelten und unbehandelten Tieren beobachtet werden konnten.
Die Ergebnisse lassen somit eine mögliche aktive Beteiligung von SZ Autophagie insbesondere in der Pathophysiologie der frühen Phase einer CMT1X Erkrankung sowie deren Beeinflussung durch endoneurale Makrophagen vermuten. Dies sollte vornehmlich in der Entwicklung von Therapiestrategien der CMT1X bedacht werden, da sich eine frühe Reduktion pathophysiologisch relevanter endoneuraler Makrophagen somit auch nachteilig auf die Myelinintegrität auswirken könnte.
N2  - Charcot-Marie-Tooth (CMT) neuropathies are the most common hereditary neurological diseases and represent a group of genetically heterogeneous, chronically progressive peripheral polyneuropathies. In the absence of curative treatment options, patients' quality of life is significantly impaired, primarily due to motor and sensory deficits. Various studies have demonstrated the pathophysiological relevance of a secondary inflammatory reaction, in particular mediated by macrophages and lymphocytes, in mouse models of three CMT1 subtypes (CMT1A, CMT1B, CMT1X). An acute inflammatory reaction is also of crucial importance following a lesion of peripheral nerves, whereby similarities between postlesional Wallerian degeneration (WD) and CMT1 neuropathies have already been identified. However, while the active involvement of Schwann cell autophagy (here referred to as SC autophagy) in myelin degradation in WD has been widely described, a similar involvement in CMT1 neuropathies has been insufficiently studied. Since in a study in Cx32def mouse models of CMT1X disease persistent demyelination could be observed even after reduction of endoneural macrophages, the occurrence of SC autophagy and its possible influence by macrophages in these myelin mutants should be investigated.
In the present study, both wild-type (Wt) mice in ex vivo and in vivo models of WD and Cx32def myelin mutants of two ages (4 and 12 months) were treated with a small molecule CSF1 receptor inhibitor (CSF1RI) to reduce endoneural macrophages, followed by comparative histochemical and immunohistochemical analyses of peripheral nerves of treated and untreated animals, respectively.
During the establishment of immunohistochemical methods, an increased activation of SC autophagy was shown in treated Wt mice under the controlled conditions of ex vivo sciatic nerve culture. Even 4-month-old treated Cx32def animals showed increased autophagic activity in SC compared to untreated myelin mutants or Wt mice of the same age. However, this appears to be reduced as the disease progresses, since in the case of the 12-month-old Cx32def model animals fewer autophagically active SC profiles or hardly any differences between treated and untreated animals could be observed.
The results thus suggest a possible active involvement of SC autophagy, particularly in the pathophysiology of the early phase of CMT1X disease and its influence by endoneural macrophages. This should primarily be considered in the development of therapeutic strategies for CMT1X, as an early reduction of pathophysiologically relevant endoneural macrophages could therefore also have a detrimental effect on myelin integrity.
KW  - Schwann-Zelle
KW  - M-CSF
KW  - Autophagie <Physiologie>
KW  - Charcot-Marie-Syndrom
KW  - Makrophage
KW  - Schwann´sche Zelle
KW  - Autophagie
KW  - hereditäre sensomotorische Neuropathie
KW  - Makrophagen
KW  - CSF-1
KW  - Immunsystem
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369674
ER  - 
TY  - THES
A1  - Yabe, Marie
T1  - Untersuchung des Mental Rotation-Paradigmas bei Patienten mit fokaler Dystonie
T1  - Mental Rotation performance in patients with focal dystonia
N2  - Das mR-Paradigma beschreibt die Fähigkeit Objekte gedanklich zu drehen und erfordert dabei komplexe neuronale Prozesse. Bisherige Studien konnten nicht klären, ob es ein spezifisches Muster der Beeinträchtigung im mR-Test bei fokalen Dystonien gibt. Die übergeordnete Fragestellung der vorliegenden Arbeit war, ob eine verlangsamte Reaktion bei der mR von körperlichen Abbildungen einen stabilen Endophänotyp fokaler Dystonien darstellt. Die Zielsetzung war die Überprüfung der Hypothesen, 1) dass bisherige Ergebnisse, die eine verlängerte Reaktionszeit von CD-Patienten bei der mR von körperlichen Abbildungen aufzeigten, reproduzierbar sind und 2) dass eine erhöhte Reaktionszeit bei der mR von körperlichen Abbildungen auch bei Patienten mit BSP vorliegt. Um dabei die mR möglichst spezifisch zu untersuchen, wurden folgende sekundäre Hypothesen formuliert: a) die kognitive Leistungsfähigkeit und b) das allgemeine Reaktionsvermögen der Teilnehmer stellen potenzielle Störfaktoren für die Reaktionszeit bei der mR-Aufgabe dar. Diese wurden neben der Händigkeit und der allgemeinen Geschicklichkeit systematisch erhoben. 
23 CD-Patienten und 23 gesunde Kontrollpersonen sowie 21 BSP- und 19 HFS-Patienten wurden hinsichtlich Geschlechterverteilung, Alter und Bildungsstand verglichen. Zudem wurden Händigkeit, Fingergeschicklichkeit, allgemeine Reaktionszeit und kognitiver Status jedes Teilnehmers erhoben. Im mR-Test wurden Fotos von Körperteilen (Hand, Fuß oder Kopf) und einem nicht-körperlichen Objekt (Auto) gezeigt, die in sechs verschiedene Winkelgrade um die eigene Achse in der Bildebene rotiert waren. Die Teilnehmer wurden gebeten, die Lateralität des dargestellten Bildes per Tastendruck anzugeben. Bewertet wurden sowohl Geschwindigkeit als auch Richtigkeit der Antworten.
Im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen schnitten CD- und HFS-Patienten bei der mR der Hände schlechter ab, während die BSP-Patienten vergleichbare Leistungen zeigten. Es bestand ein signifikanter Zusammenhang zwischen einer verlängerten mR-Reaktionszeit und reduzierten MoCA-Scores sowie einer erhöhten mR-Reaktionszeit und verlängerter allgemeiner Reaktionszeit. Nach Ausschluss der Patienten mit MCI zeigten CD-Patienten, nicht jedoch HFS-Patienten, im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe weiterhin verlangsamte Reaktionszeiten der Hände. 
Die vorliegende Studie konnte die Frage, ob eine verlangsamte Reaktion bei der mR von körperlichen Abbildungen einen stabilen Endophänotyp fokaler Dystonien darstellt, nicht sicher beantworten. Es stellte sich jedoch heraus, dass Kognition und allgemeine Reaktionszeit starke Einflussfaktoren bei der mR-Aufgabe sind. Dies wurde in den früheren Arbeiten nicht berücksichtigt und stellt daher ein neues und wichtiges Ergebnis dar. Die verlangsamte Reaktion bei der mR der Hände bei CD-Patienten auch nach Ausschluss von Patienten mit MCI lässt ein spezifisches Defizit der Fähigkeit der mR vermuten. Das Vorliegen einer tiefergreifenden zugrundeliegenden Netzwerkstörung, die sich auf die Leistung im mR-Test auswirkt, wäre dabei denkbar.
N2  - Mental rotation (mR) describes the ability to rotate objects in mind. Previous studies could not clarify whether there is a specific pattern of mR impairment in focal dystonia. This study aimed to investigate whether patients with cervical dystonia (CD) and blepharospasm (BSP) show an increased reaction time (RT) in mR of body parts. Besides the study aimed to assess potential confounders such as cognitive performance and general reaction time. 23 CD patients and 23 healthy controls (K) as well as 21 BSP and 19 hemifacial spasm (HFS) patients were matched for sex, age, and education level. Disease severity was evaluated by clinical scales. Besides handedness, finger dexterity, general reaction time, and cognitive status were assessed. The mR-task included photographs of body parts (hand, foot or head) and a non-corporal object (car) displayed at different angles rotated within their plane. Subjects were asked to judge laterality of the presented image by keystroke. Both speed and correctness were evaluated. CD and HFS patients showed increased RT in mR of hands compared to K, whereas BSP group showed comparable performance. There was a significant association of prolonged mR-RT with reduced MoCA scores and with increased general reaction time. After exclusion of patients with mild cognitive impairment, increased RT in the mR of hands was confined to CD group, but not HFS. The present study could not clarify whether a prolonged RT in mR of body parts defines a dystonic endophenotype. However, it showed that cognition and general reaction time have strong influence on mR. The increased RT in the mR of the hands in CD patients, even after exclusion of patients with mild cognitive impairment, implicate a specific deficit in mR ability. Thereby an underlying network disorder that affects mR performance is conceivable.
KW  - mental rotation
KW  - fokale Dystonie
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363927
ER  -