Felix Leonard Steeg

• Die dem Formenkreis der Dystonien zugrundeliegenden, pathophysiologischen Grundlagen sind bislang nicht abschließend geklärt. Für die DYT-TOR1A Dystonie ist bekannt, dass eine 3-bp Deletion eines GAG-Codons im TOR1A-Gen auf Chromosom 9 einen Funktionsverlust des Proteins TorsinA bewirkt. Dieser Funktionsverlust wird als auslösender Faktor für die Entstehung der DYT-TOR1A Dystonie angenommen. Nichtsdestotrotz entwickeln lediglich circa 30% der Mutationsträger eine dystone Bewegungsstörung. Als Grund dafür wird eine Two-hit Hypothese diskutiert,Die dem Formenkreis der Dystonien zugrundeliegenden, pathophysiologischen Grundlagen sind bislang nicht abschließend geklärt. Für die DYT-TOR1A Dystonie ist bekannt, dass eine 3-bp Deletion eines GAG-Codons im TOR1A-Gen auf Chromosom 9 einen Funktionsverlust des Proteins TorsinA bewirkt. Dieser Funktionsverlust wird als auslösender Faktor für die Entstehung der DYT-TOR1A Dystonie angenommen. Nichtsdestotrotz entwickeln lediglich circa 30% der Mutationsträger eine dystone Bewegungsstörung. Als Grund dafür wird eine Two-hit Hypothese diskutiert, die zusätzlich zur genetischen Prädisposition einen Umweltfaktor wie ein peripheres Trauma für die Entstehung von Symptomen postuliert. Durch eine standardisierte Quetschläsion des N. ischiadicus konnte mit dieser Arbeit bei DYT1KI Mäusen, die die ∆GAG-Mutation im endogenen Genom tragen, ein dystoner Phänotyp hervorgerufen werden. Mit den Aufzeichnungen der Mäuse im TST wurde ein neuronales Netzwerk mittels der Software „DeepLabCut“ trainiert, sodass die Dystonie-ähnlichen Bewegungen automatisiert erfasst und ausgewertet werden konnten. Das Netzwerk trägt dazu bei, dem vorwiegend klinischen Syndrom der Dystonie eine objektive kinematische Charakterisierung zu bieten und kann auf andere TSTs anderer Nagermodelle übertragen werden. Ferner wurde überprüft, ob die beobachteten Bewegungen durch Unterschiede in der Regeneration nach der Nervenquetschung zustande kamen. Elektroneurographien zeigten jedoch diesbezüglich keine Unterschiede zwischen wt und DYT1KI Tieren. Darüber hinaus sind mikromorphologische Prozesse im zentralen und peripheren Nervensystem Gegenstand dieser Studie. Einerseits konnten wir mittels Immunzellfärbungen von T-, B-Zellen, Makrophagen und Mikroglia feststellen, dass sowohl zentral als auch peripher kein Anhalt darauf besteht, dass die beim DYT1KI Mausmodell entstandenen Dystonie-ähnlichen Bewegungen auf einer Dysfunktion oder Aktivierung des Immunsystems, wie es bei anderen neurologischen Erkrankungen bereits nachgewiesen wurde, eine Rolle spielt. Andererseits konnte anhand stereologischer Messungen gezeigt werden, dass bei den naiven DYT1KI Tieren im Vergleich zu wt Tieren dopaminerge Neurone der SN in der Anzahl verringert und im Volumen vergrößert sind, was auf einen Endophänotypen hinweist. Bei den symptomatischen, nervengequetschten DYT1KI Mäusen zeigte sich wiederum eine weitere, signifikante Zunahme der Hypertrophie der dopaminergen Neurone als Hinweis auf eine unmittelbar mit dem dystonen Phänotypen in Zusammenhang stehende Veränderung. Zusammenfassend konnte ein symptomatisches Mausmodell von hoher translationaler Bedeutung etabliert werden, in dem sich Hinweise für eine dopaminerge Dysregulation ergaben und welches für weitere Studien, insbesondere therapeutischer Art, eingesetzt werden könnte.…
• The pathophysiological principles underlying the types of dystonia have not yet been conclusively clarified. For DYT-TOR1A dystonia, it is known that a 3-bp deletion of a GAG codon in the TOR1A gene on chromosome 9 causes a loss of function of the protein TorsinA. This loss of function is believed to be a triggering factor for the development of DYT-TOR1A dystonia. Nevertheless, only around 30% of mutation carriers develop a dystonic movement disorder. The reason for this is believed to be a two-hit hypothesis, which postulates an environmentalThe pathophysiological principles underlying the types of dystonia have not yet been conclusively clarified. For DYT-TOR1A dystonia, it is known that a 3-bp deletion of a GAG codon in the TOR1A gene on chromosome 9 causes a loss of function of the protein TorsinA. This loss of function is believed to be a triggering factor for the development of DYT-TOR1A dystonia. Nevertheless, only around 30% of mutation carriers develop a dystonic movement disorder. The reason for this is believed to be a two-hit hypothesis, which postulates an environmental factor such as a peripheral trauma for the development of symptoms in addition to the genetic predisposition. In this work, we were able to induce a dystonic phenotype in DYT1KI mice that carry the ∆GAG mutation in their endogenous genome by a standardized crush lesion of the sciatic nerve. With recordings of the mice in the TST, a deep neural network was trained using the software “DeepLabCut” so that the dystonia-like movements could be automatically recorded and evaluated. The network contributes to providing an objective kinematic characterization of the predominantly clinical syndrome of dystonia and can be transferred to other TSTs from other rodent models. It was also checked whether the observed movements were caused by differences in regeneration after the nerve crush. However, electroneurography showed no differences between wt and DYT1KI animals in this regard. In addition, micromorphological processes in the central and peripheral nervous system are subject of this study. On the one hand, using immune cell staining of T cells, B cells, macrophages and microglia, we were able to determine that there is no evidence, both centrally and peripherally, that the dystonia-like movements developed in the DYT1KI mouse model are due to a dysfunction or activation of the immune system, as it has already been proven to play a role in other neurologic diseases. On the other hand, stereological measurements showed that dopaminergic neurons in the SN were reduced in number and increased in volume in naive DYT1KI animals compared to wt animals, indicating an endophenotype. In the symptomatic, nerve-crushed DYT1KI mice, there was again a further, significant increase in the hypertrophy of the dopaminergic neurons, indicating a change directly related to the dystonic phenotype. In summary, a symptomatic mouse model of high translational importance was established, in which there was evidence of dopaminergic dysregulation and which could be used for further studies, particularly of a therapeutic nature.…