Beneficial therapeutic effects of the L-type calcium channel antagonist nimodipine in experimental autoimmune encephalomyelitis – an animal model for multiple sclerosis

Günstige therapeutische Effekte des L-Typ-Calciumkanal-Antagonisten Nimodipin in der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis ̶ einem Tiermodell der Multiplen Sklerose

  • Multiple sclerosis (MS) is the most prevalent neurological disease of the central nervous system (CNS) in young adults and is characterized by inflammation, demyelination and axonal pathology that result in multiple neurological and cognitive deficits. The focus of MS research remains on modulating the immune response, but common therapeutic strategies are only effective in slowing down disease progression and attenuating the symptoms; they cannot cure the disease. Developing an option to prevent neurodegeneration early on would be a valuable aMultiple sclerosis (MS) is the most prevalent neurological disease of the central nervous system (CNS) in young adults and is characterized by inflammation, demyelination and axonal pathology that result in multiple neurological and cognitive deficits. The focus of MS research remains on modulating the immune response, but common therapeutic strategies are only effective in slowing down disease progression and attenuating the symptoms; they cannot cure the disease. Developing an option to prevent neurodegeneration early on would be a valuable addition to the current standard of care for MS. Based on our results we suggest that application of nimodipine could be an effective way to target both neuroinflammation and neurodegeneration. We performed detailed analyses of neurodegeneration in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model of MS, and in in vitro experiments regarding the effect of the clinically well-established L-type calcium channel antagonist nimodipine. Nimodipine treatment attenuated the course of EAE and spinal cord histopathology. Furthermore, it promoted remyelination. The latter could be due to the protective effect on oligodendrocytes and oligodendrocyte precursor cells (OPCs) we observed in response to nimodipine treatment. To our surprise, we detected calcium channel-independent effects on microglia, resulting in apoptosis. These effects were cell type-specific and independent of microglia polarization. Apoptosis was accompanied by decreased levels of nitric oxide (NO) and inducible NO synthase (iNOS) in cell culture as well as decreased iNOS expression and reactive oxygen species (ROS) activity in EAE. Overall, application of nimodipine seems to generate a favorable environment for regenerative processes and could therefore be a novel treatment option for MS, combining immunomodulatory effects while promoting neuroregeneration. show moreshow less
  • Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste neurologische Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) von jungen Erwachsenen und charakterisiert durch Inflammation, Demyelinisierung und axonale Pathologie. Diese Prozesse bewirken zahlreiche neurologische und kognitive Defizite. Der Schwerpunkt in der MS-Forschung besteht derzeit vor allem in der Modulation der Immunantwort, jedoch sind herkömmliche Therapiestrategien bislang nur in der Lage die Progression der Erkrankung zu verlangsamen und die Symptome zu lindern, die Krankheit kann jedoch immerMultiple Sklerose (MS) ist die häufigste neurologische Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) von jungen Erwachsenen und charakterisiert durch Inflammation, Demyelinisierung und axonale Pathologie. Diese Prozesse bewirken zahlreiche neurologische und kognitive Defizite. Der Schwerpunkt in der MS-Forschung besteht derzeit vor allem in der Modulation der Immunantwort, jedoch sind herkömmliche Therapiestrategien bislang nur in der Lage die Progression der Erkrankung zu verlangsamen und die Symptome zu lindern, die Krankheit kann jedoch immer noch nicht geheilt werden. Die Möglichkeit, den Prozess der Neurodegeneration früh aufzuhalten, würde eine wertvolle Ergänzung zu herkömmlichen Therapien darstellen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie schlagen wir vor, dass die Applikation von Nimodipin eine elegante Möglichkeit wäre, um sowohl die Neuroinflammation als auch die -degeneration zu bekämpfen. Um den Effekt des klinisch gut etablierten Calciumkanal-Antagonisten Nimodipin zu untersuchen, haben wir detaillierte Analysen der Degeneration in der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), einem Tiermodell der MS, und in in vitro Untersuchungen durchgeführt. Applikation von Nimodipin verringerte das klinische Erscheinungsbild der EAE sowie die Histopathologie des Rückenmarkes. Außerdem förderte es die Regeneration. Die Ursache für letzteres liegt vermutlich am protektiven Effekt der Behandlung mit Nimodipin auf die Oligodendrozyten und deren Vorläuferzellen. Überraschenderweise, konnten wir Calciumkanal-unspezifische Effekte auf Mikroglia feststellen, die in Apoptose resultierten und sowohl Zelltyp-spezifisch als auch unabhängig von der Polarisierung der Mikrogliazellen waren. Apoptose wurde begleitet von reduzierten Spiegeln an Stickstoffmonoxid (NO) und der induzierbaren NO Synthase (iNOS) in Zellkultur, sowie einer reduzierten Expression von iNOS und dem geringeren Vorkommen von reaktiven oxygenen Spezies (ROS) in der EAE. Zusammenfassend gehen wir davon aus, dass die Applikation von Nimodipin eine günstige Umgebung für regenerative Prozesse schafft. Daher stellt die Applikation dieser Substanz eine neue Behandlungsmöglichkeit für die MS dar, insbesondere da sie Möglichkeiten der Immunmodulation mit der Förderung von Neuroregeneration verbindet. show moreshow less

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Metadaten
Author: Andrea Schampel
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-148952
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Graduate Schools
Faculties:Graduate Schools / Graduate School of Life Sciences
Medizinische Fakultät / Institut für Anatomie und Zellbiologie
Referee:Prof. Dr. Stefanie Kürten
Date of final exam:2017/09/04
Language:English
Year of Completion:2017
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
GND Keyword:multiple sclerosis; neuroprotection
Tag:L-typ Calciumkanal Antagonist ; experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis
experimental autoimmune encephalomyelitis; l-type calcium channel antagonist
Release Date:2017/09/05
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht

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