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Klinik und Pathologie von Scrapie im Mausmodell bei unterschiedlichen Inokulationsrouten

Ballke, Simone


Originalveröffentlichung: (2012) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (17.923 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-87942
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8794/


Universität Justus-Liebig-UniversitĂ€t Gießen
Institut: Institut fĂŒr Virologie
Fachgebiet: VeterinÀrmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5901-9
Sprache: Deutsch
Tag der mĂŒndlichen PrĂŒfung: 08.03.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 22.06.2012
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Arbeit wurden die ZusammenhĂ€nge zwischen dem Verlauf von Scrapie und der Ausbildung Scrapie-typischer Symptome sowie zwischen der Ausbildung TSE-spezifischer Vakuolen, einer Astrozytose und der Akkumulation von PrPsc im Mausmodell charakterisiert. Dazu wurden MĂ€use zweier Wildtyp-Linien (CD-1 und C57/Bl6) und Tiere des transgenen tga20-Mausstammes mit einem 1%igen bzw. 10%igen Gehirnhomogenat des maus-adaptierten Prionen-Stammes Rocky Mountain Laboratory (RML) intrazerebral (ic) intraperitoneal (ip) und oral inokuliert. Tga20-MĂ€use ĂŒberexprimieren das zellulĂ€re Prion-Protein um das ca. Zehnfache im Gehirn verglichen mit Wildtyp-MĂ€usen und weisen daher kĂŒrzere Inkubationszeiten auf. Es wurden der Verlauf der Erkrankung sowie die klinischen Symptome dokumentiert und die Gehirne der Tiere in sowohl prĂ€klinischen Krankheitsstadien als auch mit einsetzenden Symptomen und im spĂ€ten Stadium der Erkrankung untersucht. Neben der ic-Inokulation wurden erstmals auch zwei periphere Inokulationswege detailliert fĂŒr die tga20-MĂ€use analysiert.
Die Beurteilung der Vakuolisierung erfolgte am histologischen Schnitt nach HE-FĂ€rbung. Die Ausbildung einer Astrozytose wurde anhand der Astrozytenzahl durch Immunhistochemie und anhand der GFAP-Genexpression durch RT-PCR und Northern Blot Analyse nachgewiesen. Die Akkumulation von PrPsc wurde am histologischen Schnitt der Gehirne nach Immunhistochemie und durch Western Blot Analyse ausgewertet.
Tga20-MĂ€use wiesen nach allen drei Inokulationswegen verkĂŒrzte Inkubationszeiten auf verglichen mit den Wildtyp-MĂ€usen.
Bei der klinischen Beurteilung der Tiere fielen Unterschiede in der Symptomatik zwischen den drei MausstĂ€mmen auf. Wichtigste Symptome der beiden Wildtyp-MausstĂ€mme waren eine fortschreitende Ataxie, Abmagerung und Lethargie, die Ausbildung eines stumpfen und struppigen Felles sowie eine Kyphose. C57/Bl6-MĂ€use wiesen außerdem in unregelmĂ€ĂŸigen AbstĂ€nden auftretende Zuckungen der Hautmuskulatur im Bereich des RĂŒckens sowie eine Parese der Hintergliedmaßen mit lateraler Abspreizung der HinterfĂŒĂŸe auf. Nach ic-Inokulation waren die Symptome der tga20-MĂ€use Ă€hnlich denen der CD-1-MĂ€use. Dagegen zeigten tga20-MĂ€use nach den beiden peripheren Inokulationswegen eine extrem langgestreckte Körperhaltung ohne Ausbildung einer Kyphose. Es konnte somit erstmals gezeigt werden, dass die Inokulation eines bestimmten Prionen-Stammes zu unterschiedlichen klinischen AusprĂ€gungen der Krankheit innerhalb der tga20-Mauslinie fĂŒhrt, dass also die klinischen Symptome abhĂ€ngig von der Inokulationsroute waren.
Die Untersuchung der neuropathologischen VerĂ€nderungen in den Gehirnen der Tiere zeigte, dass die tga20-MĂ€use im spĂ€ten Stadium der Erkrankung eine geringere Vakuolisierung und eine schwĂ€chere astrozytĂ€re Gliose ausbilden sowie weniger PrPsc akkumulieren verglichen mit den Wildtyp-MĂ€usen im vergleichbaren Krankheitsstadium. Dabei war dieser Unterschied nach den beiden peripheren Inokulationsrouten deutlicher als nach intrazerebraler Inokulation. Zudem konnte bereits in prĂ€klinischen Krankheitsstadien in den Gehirnen der Tiere beider Wildtyp-MausstĂ€mme regelmĂ€ĂŸig eine deutliche Ausbildung TSE-spezifischer Vakuolen sowie eine Astrozytose und PrPsc-Akkumulation festgestellt werden. Dies war in den Gehirnen der tga20-MĂ€use nicht der Fall. Die prĂ€klinischen VerĂ€nderungen bei den Wildtyp-MĂ€usen waren meist stĂ€rker ausgeprĂ€gt als bei klinisch kranken tga20-MĂ€usen. Demnach scheint die Ausbildung von spongiformen LĂ€sionen sowie eine Astrozytenaktivierung und die Akkumulation von PrPsc weder notwendig noch ausreichend zu sein fĂŒr die Ausbildung von klinischen Symptomen bis hin zum spĂ€ten Krankheitsstadium.
In der vorliegenden Studie konnte außerdem gezeigt werden, dass PrPsc prĂ€klinisch hĂ€ufig vor dem Auftreten von TSE-spezifischen Vakuolen nachweisbar ist und bei den tga20-MĂ€usen auch im spĂ€ten Krankheitsstadium nicht immer mit dem Nachweis von Vakuolen korreliert.
Kurzfassung auf Englisch: The present study characterized the relationships between the course of scrapie and the development of typical scrapie symptoms as well as between the development of TSE-specific vacuoles, astrocytosis, and the accumulation of PrPsc in the mouse model. Mice of two wild-type lines (CD-1 and C57/Bl6) and mice of the transgenic tga20 strain were inoculated intracerebrally (ic), intraperitoneally (ip), and orally with a 1% and 10% brain homogenate of the mouse-adapted Rocky Mountain Laboratory (RML) prion strain. Tga20 mice overexpress cellular prion protein in the brain by a factor of ten in comparison to wild-type mice and therefore exhibit shorter incubation times. The course of the disease and the clinical symptoms were documented, and the animals’ brains were examined during the preclinical stages, after the onset of symptoms, and in the late stage of the disease. In addition to ic-inoculation, two peripheral inoculation routes were investigated for the first time in detail in tga20 mice.
Vacuolization was evaluated in HE-stained histologic sections. The development of astrocytosis was ascertained on the basis of the number of astrocytes as determined by immunohistochemical staining and on the basis of GFAP gene expression as determined by RT-PCR and northern blot analysis. PrPsc accumulation was assessed in histologic brain sections by immunohistochemical staining and western blotting.
After all three inoculation routes the tga20 mice exhibited shortened inoculation times in comparison to their wild-type counterparts. Clinical evaluation of the animals revealed differences between the symptoms in the three mouse strains. The chief symptoms of the two wild-type mouse strains were progressive ataxia, emaciation, lethargy, kyphosis and dull, rough fur. The C57/Bl6 mice also showed convulsions of the skin muscles on the back at irregular intervals as well as paresis of the hind legs with lateral spreading of the hind feet. Following ic-inoculation the symptoms in the tga20 mice were similar to those in the CD-1 mice. By contrast, after the two peripheral inoculation methods, the tga20 mice exhibited an extremely elongated posture without development of kyphosis. Thus, it was shown for the first time that inoculation of a specific prion strain leads to different clinical manifestations of the disease within the tga20 mouse strain, with the clinical symptoms depending on the inoculation route.
Examination of the neuropathologic changes in the animals’ brains showed that in the late stage of the disease the tga20 mice had less pronounced vacuolization, astrocytosis, and PrPsc accumulation than the wild-type mice in a comparable disease stage. This difference was more pronounced after the two peripheral inoculation routes than after ic-inoculation. Moreover, marked development of TSE-specific vacuoles, astrocytosis, and PrPsc accumulation were observed in the brains of both wild-type strains even in the preclinical disease stages. This was not the case in the tga20 mice. The preclinical changes were generally more pronounced in the wild-type mice than in the clinically affected tga20 mice. Hence, spongiform lesion development, astrocyte activation, and PrPsc accumulation do not appear to be necessary or sufficient for the development of clinical symptoms up to the late disease stage.
The present study also showed that PrPsc is often detectable preclinically before the appearance of TSE-specific vacuoles and in the case of tga20 mice does not always correlate with the observation of vacuoles even in the late stage of the disease.
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