Die Funktion des Flotillin-2-Proteins bei der Pathogenese der Alzheimer-Erkrankung

Abstract

Die Alzheimer-Erkrankung ist heute eine der bekanntesten neurodegenerativen Erkrankungen weltweit. Ihre klassische Triade der Pathologie besteht aus Amyloid-Plaques, die aus ß-Amyloid-Peptiden bestehen, neurofibrillären Tangles mit hyperphosphoryliertem Tau und einem weitverbreiteten neuronalen Verlust im Kortex und im Hippocampus. ß-Amyloid-Peptide entstehen durch die enzymatische Spaltung von APP durch ß- und y-Sekretase. Diese proteolytische Prozessierung wird als amyloider Weg bezeichnet. Er hat die Entstehung des Bruchstückes Aß42 zur Folge, welches der Hauptbestandteil der ß-Amyloid-Ablagerungen ist. Im neuronalen Gewebe besteht eine hohe Flotillin-Expression. Besonders hoch ist sie bei weit fortgeschrittener Alzheimer-Erkrankung. Unter Flotillinen werden zwei evolutionär hochkonservierte periphere Membranproteine zusammengefasst, die in verschiedenen Organismen ubiquitär exprimiert werden. Sie sind mit Membranmikrodomänen mittels Lipidmodifikationen und Oligomerisierung assoziiert. Flotilline enthalten am N-Terminus eine weitgehend uncharakterisierte SPFH-Domäne und gehören zusammen mit Stomatin und Prohibitin zur SPFH-Familie. Am C-Terminus der Flotilline befinden sich mehrere Glutamat- und Alanin-Wiederholungen. Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, die Ausprägung der ß-Amyloid-Ablagerungen im Großhirngewebe von APP-überexprimierenden (B6;129-Tg(PDGFB-APPSwInd)) Mäusen in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht zu untersuchen und diese mit einem Flotillin-2-deletierten Mausmodell B6;129-Tg(PDGFB-APPSwInd)Flot2tm zu vergleichen. Mit Hilfe von Kongorotlösung wurden die ß-Amyloid-Ablagerungen dargestellt und mikroskopisch ausgewertet. Im Alter von ca. zwölf Monaten zeigten sich bei allen untersuchten Tieren mit APP-Überexpression deutliche Ablagerungen. Unter Berücksichtigung der Parameter-Anzahl und Größe der Ablagerungen, des Alters sowie Genotyps und Geschlechts der Mäuse konnte jedoch kein Einfluss von Flotillin-2 festgestellt werden. Dies könnte durch eine Kompensation des fehlenden Flotillin-2 durch andere Proteine, wie zum Beispiel Flotillin-1, bedingt sein. Flotillin-1 und -2 treten miteinander in Wechselwirkung und stabilisieren sich in vielen Zell- und Gewebetypen gegenseitig. Die Flotillinexpression wurde mittels Western Blot in Großhirnlysaten der Versuchstiere untersucht. Es zeigte sich eine hohe Expression von Flotillin-1 bei gleichzeitiger Flotillin-2-Deletion. So verhält sich hier die Dependenz der Flotilline zueinander anders als in anderen untersuchten Geweben vorheriger Studien. Die Unabhängigkeit der beiden Flotilline im neuronalen Gewebe lässt die Funktion der Flotilline in Neuronen durchaus umfassender erscheinen als in anderen Organen. Des Weiteren wurde die Menge an endogenem APP im Großhirn von Mäusen mit und ohne Flotillin-2-Deletion verglichen. Auch hier konnte kein signifikanter Unterschied in der Menge des unprozessierten APPs gezeigt werden. Eine Überexpression von APP steigert das Mortalitätsrisiko von Mäusen. Die zusätzliche Deletion von Flotillin-2 scheint jedoch keinen zusätzlichen Einfluss auf das Mortalitätsrisiko der APP-transgenen Mäuse zu haben. Zusammenfassend zeigt sich durch das Fehlen von Flotillin-2 allein, in dem hier untersuchten Mausmodell, keine Veränderung. Es scheint keinen Einfluss auf die Entstehung und den Schweregrad der Alzheimer-Erkrankung zu haben. Alzheimer´s disease is one of the best known neurodegenerative diseases worldwide. Its pathologic triad consists of amyloid plaques made up of ß-amyloid peptides, neurofibrillary tangles with hyperphosphorylated tau proteins and widespread neuronal loss in the cortex and hippocampus. ß-amyloid peptides evolve through enzymatic cleavage of APP by ß- and y-secretases. This proteolytic processing is called the amyloid pathway. It implicates the formation of the fragment Aß42, which is the main component of ß-amyloid deposits. There is high flotillin expression in neuronal tissue, and it is particularly high in patients with advanced Alzheimer´s disease. The term Flotillins comprises two evolutionarily highly conserved peripheral membrane proteins that are ubiquitously expressed in different organisms. They are associated with membrane microdomains via lipid modifications and oligomerization. The N-terminal part of Flotillins contains the poorly characterized SPFH domain also found in proteins like Stomatin and Prohibitin. At their C-terminus, Flotillins contain several glutamate and alanine repeats.The aim of this study was to investigate the expression of ß-amyloid depositions in the cerebral tissue of APP overexpressing (B6; 129-Tg (PDGFB-APPSwInd)) mice, depending on their age and gender and to compare these with a Flotillin-2 deleted mouse model (B6;129-Tg(PDGFB-APPSwInd))Flot2tm. With Congo red solution, the ß-amyloid depositions were displayed and evaluated microscopically. At the age of about twelve months, deposits were found in all examined animals with APP overexpression. However, considering the number of parameters and size of depositions, age, genotype and sex of the mice, no influence of Flotillin-2 could be detected. This could be due to a compensation of the missing Flotillin-2 by other proteins, such as Flotillin-1, since Flotillin-1 and -2 interact and stabilize each other in many cell and tissue types.The expression of Flotillin was examined by Western Blot in cerebral lysates of the laboratory animals. A high expression of Flotillin-1 with simultaneous Flotillin-2 deletion could be found. Thus, the dependency of Flotillins to one another in this case differs from the tissues examined in previous studies. The independence of Flotillins in neuronal tissue function appears more extensive in neurons than in other organs. Furthermore, the amount of endogenous APP in the cerebrum of mice with and without Flotillin-2 deletion was compared. Again, no significant difference in the amount of unprocessed APP could be shown. Overexpression of APP increases the mortality risk of the mice. However, the additional deletion of Flotillin-2 does not appear to have an additional impact on the mortality risk of the APP transgenic mice. In summary, the absence of Flotillin-2 in this mouse model, shows no difference compared to mice without Flotillin-2 deletion. It seems to have no influence on the development and severity of Alzheimer´s disease in the mouse model used in our study.