Michaela Schmidt

• Die Glutamat-vermittelte Exzitotoxizität gilt als einer der wichtigsten neuropathologischen Faktoren der HIV-Demenz: Während Glutamat in physiologischer Konzentration als exzitatorischer Neurotransmitter fungiert, wirkt es in zu hoher Konzentration neurotoxisch. In vorliegender Arbeit wurde mittels Western Blotting die Proteinexpression der exzitatorischen Aminosäuretransporter EAAT1 und EAAT2 gemessen, die vor allem für den Abtransport von Glutamat aus dem synaptischen Spalt sorgen. Hierzu wurden Gehirne von mit dem simianen ImmundefizienzDie Glutamat-vermittelte Exzitotoxizität gilt als einer der wichtigsten neuropathologischen Faktoren der HIV-Demenz: Während Glutamat in physiologischer Konzentration als exzitatorischer Neurotransmitter fungiert, wirkt es in zu hoher Konzentration neurotoxisch. In vorliegender Arbeit wurde mittels Western Blotting die Proteinexpression der exzitatorischen Aminosäuretransporter EAAT1 und EAAT2 gemessen, die vor allem für den Abtransport von Glutamat aus dem synaptischen Spalt sorgen. Hierzu wurden Gehirne von mit dem simianen Immundefizienz Virus (SIV) infizierten chinesischen und indischen Rhesusaffen verwendet. SIV verursacht im SIV-Rhesusaffenmodell ähnliche Schäden wie das humane Immundefizienz Virus (HIV) beim Menschen. Zur Entstehung der SIV-Enzephalitis tragen, wie auch bei der HIV-Demenz, aktivierte Monozyten und Mikroglia bei, die u.a. das Neurotoxin Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-alpha) sezernieren. Dessen Protein- und Genexpression wurde mittels ELISA und Real-Time-PCR ausgewertet. Für die vorliegende Arbeit wurden zwei für die HIV-Demenz besonders relevante Gehirnregionen ausgewählt: das Putamen, das als Teil der Basalganglien für die extrapyramidale Steuerung der Motorik zuständig ist, und der Nucleus Accumbens, der affektives und motivationales Verhalten in Bewegungsabläufe integriert. Als potentielle Pharmaka wurden der MAO-B-Hemmer Selegilin, der NMDAR-Antagonist Memantin sowie die Antioxidantien N-Acetylcystein (NAC) und Melatonin getestet. Es gelang in vorliegender Arbeit erstmals, eine Störung der Proteinexpression der glutamatergen Transporter EAAT1 und EAAT2 im Putamen mit zunehmender Dauer der SIV-Infektion und ihren dramatischen Verlust bei Entwicklung von AIDS nachzuweisen. Im Nucleus Accumbens fand sich eine relativ konstante Proteinexpression des EAAT1 und EAAT2 im Verlauf der SIV-Infektion. Weiterhin konnte ein Anstieg des TNF-alpha mit fortschreitender Infektionsdauer hinsichtlich der Genexpression im Putamen und der Proteinexpression im Nucleus Accumbens nachgewiesen werden. Die fehlende Eignung von Selegilin als neuroprotektive Substanz im Rahmen der SIV-Enzephalitis wurde repliziert. Memantin, NAC und Melatonin hingegen verbesserten in weiten Teilen die Expression von EAAT1 und EAAT2 und wirkten immunstimulierend, was sie zu interessanten Kandidaten für eine neuroprotektive Medikation macht. In beiden Hirnregionen zeigte sich bei den indischen Rhesusaffen eine höhere TNF-alpha-Expression als bei den chinesischen Tieren. Dies entspricht der Beobachtung, dass die SIV-Infektion bei indischen Rhesusaffen meist schneller und schwerer verläuft.…
• Glutamate-mediated excitotoxicity is considered one of the major neuropathological factors inducing HIV dementia: serving as an excitatory neurotransmitter in physiological concentration, glutamate exerts neurotoxic effects if secreted excessively. In the present study, the protein expression level of the excitatory amino acid transporters EAAT1 and EAAT2, which are responsible for the removal of glutamate from the synaptic cleft, was analyzed via Western Blotting. For this purpose, brains of Chinese and Indian macaques infected with the simianGlutamate-mediated excitotoxicity is considered one of the major neuropathological factors inducing HIV dementia: serving as an excitatory neurotransmitter in physiological concentration, glutamate exerts neurotoxic effects if secreted excessively. In the present study, the protein expression level of the excitatory amino acid transporters EAAT1 and EAAT2, which are responsible for the removal of glutamate from the synaptic cleft, was analyzed via Western Blotting. For this purpose, brains of Chinese and Indian macaques infected with the simian immunodeficiency virus (SIV) were used. SIV causes similar symptoms in the SIV/macaque model as the human immunodeficiency virus (HIV) does in humans. Similar to HIV-dementia, the development of SIV-encephalitis is triggered by activated monocytes and microglia, which secrete – among other things - the neurotoxin tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha). TNF-alpha protein and gene expression was examined using ELISA and real-time-PCR. For the present study, two brain regions were chosen due to their specific relevance for HIV-dementia: first the putamen, which is part of the basal ganglia and exerts influence on extrapyramidal motion sequences, and second the nucleus accumbens, which integrates affective and motivational behavior in motor activity. The MAO-B-inhibitor selegiline, the NMDAR-antagonist memantine and the antioxidants N-acetyl-cysteine (NAC) and melatonin were tested as potential pharmaceuticals. For the first time ever, the present study shows a disruption of protein expression of the glutamatergic transporters EAAT1 and EAAT2 in the putamen during an SIV infection, and a dramatic loss of EAATs associated with the development of AIDS. In the nucleus accumbens, a relatively constant protein expression of EAAT1 and EAAT2 was found during the progression of the SIV infection. Additionally it has been proved that TNF-alpha gene expression in the putamen and TNF-alpha protein expression in the nucleus accumbens increase in the course of an SIV infection. It was replicated that selegiline is unsuitable as a neuroprotective agent regarding SIV encephalitis. Memantine, NAC and melatonin, on the other hand, largely improved the expression of EAAT1 and EAAT2, and stimulated the immune system, so that these substances can be taken into consideration as possible neuroprotective pharmaceuticals. In both brain regions, the Indian macaques showed a higher TNF-alpha expression level than the Chinese macaques. This finding corresponds to the fact that the course of an SIV infection is faster and more severe in Indian macaques.…