Charakterisierung potentiell regenerationsfördernder Gliazellen sowie ihre Interaktion mit Spinalganglienneuronen von adulten Hunden

Diese Arbeit untergliedert sich in drei Teile. Im ersten Teil wurden verschiedene Gliazellen des Hundes in vitro vergleichend untersucht. Der zweite Teil befasste sich mit der Isolation und Aufreinigung von Schwann-Zellen für eine mögliche autologe Transplantation. Und im dritten Teil wurden Satellitenzellen des Hundes in vivo und in vitro charakterisiert und hinsichtlich ihrer regenerationsfördernden Eigenschaften untersucht. Schwann-Zellen, olfaktorische Hüllzellen und Schwann-Zell-ähnliche Gliazellen werden als vielversprechende Kandidaten für Zelltransplantationsstudien in der Therapie von Rückenmarksschäden eingesetzt. Ihre Gemeinsamkeiten und Unterschiede in vitro auf Transkriptom- und Proteinebene wurden näher charaktersisiert. Olfaktorische Hüllzellen und Schwann-Zell-ähnliche Gliazellen besitzen keine transkriptionellen Unterschiede in den durchgeführten Untersuchungen. Zudem zeigten olfaktorische Hüllzellen und Schwann-Zell-ähnliche Gliazellen eine große Ähnlichkeit zu Schwann-Zellen. Alle drei Zelltypen wiesen hingegen große transkriptionelle Unterschiede zu den vergleichend untersuchten Fibroblasten auf. Olfaktorische Hüllzellen und Schwann-Zell-ähnliche Gliazellen wiesen eine Aufregulation von contactin associated protein-like 2 und epidermal growth factor containing fibulin-like extracellular matrix protein 1 auf. Zudem wurden Aquaporin 1 (AQP1) und stimulator of chondrogenesis 1 (SCRG1) als vielversprechende Marker zur Unterscheidung von Schwann-Zellen von olfaktorischen Hüllzellen und Schwann-Zell-ähnlichen Gliazellen identifiziert. Auf Proteinebne konnte dies anhand unterschiedlicher Expression von AQP1 und SCRG1 bestätigt werden, so dass es sich bei olfaktorischen Hüllzellen und Schwann-Zell-ähnlichen Gliazelllen um transkriptionell und auch auf Proteinebene um einheitliche Zelltypen handelt, die zudem eine große Übereinstimmung zu Schwann-Zellen zeigen. Darüber hinaus sollte die praktikable Umsetzung der Zellisolierung und Aufreinigung zur autologen Zelltransplantation von Schwann-Zellen bei Hunden mit spontan auftretenden Bandscheibenvorfällen untersucht werden. Dabei sollte das zur Schwann-Zell-Gewinnung benötigte Gewebe, in diesem Fall eine Biopsie der Dorsalwurzel zwischen Rückenmark und Dorsalwurzelganglion, bei der therapeutisch notwendigen chirurgischen Versorgung entnommen werden und in möglichst kurzer Zeit eine adäquate Zellzahl an aufgereinigten Schwann-Zellen gewonnen werden. Zudem wurden die Resultate der Charakterisierung dieser gewonnenen Schwann-Zellen mit Schwann-Zellen von Hunden ohne Bandscheibenvorfälle verglichen, um etwaige negative Einflüsse aufgrund des pathologischen Milieus auszuschließen. Es konnte gezeigt werden, dass innerhalb von 26 (±4) Tagen eine ausreichende Anzahl an p75 Neurotrophin-Rezeptor exprimierenden Zellen mit einer Reinheit von 90,2 % (± 8,8) gewonnen werden konnten. Allerdings fand sich ein signifikanter Unterschied hinsichtlich der Zellzahl zwischen Zellen, die von Hunden mit akutem/subakutem Bandscheibenvorfall stammten, zu Hunden bei denen ein chronischer Bandscheibenvorfall vorlag (akut/subakut: 6,82 ± 6,36 x106 Zellen; chronisch: 2,29 ± 2,00 x 106 Zellen). Hinsichtlich des Kultivierungszeitraums und der Kulturreinheit waren keine Unterschiede erkennbar. Trotz der sehr kleinen Probengröße des Ausgangsgewebes und des veränderten Milieus aus dem die Nervenbiospie entnommen wurde, konnten erfolgreich Schwann-Zellen in ausreichender Menge isoliert werden. Auch wurde im Vergleich zu Schwann-Zellen, die von Hunden ohne bestehenden Bandscheibenvorfall isoliert wurden, kein negativer Einfluss des veränderten Milieus im Bereich des Bandscheibenvorfalls beobachtet. Die Funktionalität der isolierten Schwann-Zellen wurde anhand der Förderung des Neuritenwachstums in Ko-Kulturen mit Neuronen aus den Dorsalwurzelganglien adulter, gesunder Hunde untersucht. Dabei zeigte sich ein signifikant höheres Maß an auswachsenden und sich verzweigenden Neuronen in Anwesenheit der isolierten Schwann-Zellen. So dass mittels des etablierten Protokolls innerhalb von etwa drei Wochen eine ausreichende Anzahl an Schwann-Zellen für eine mögliche autologe Zelltransplantation isoliert und aufgereinigt werden können. Als weitere mögliche Kandidaten für Zelltransplantationsstudien nach Bandscheibenvorfällen sollten die, in den Dorsalganglien lokalisierten, Satellitenzellen adulter Hunde morphologisch und funktionell charakterisiert werden. Hierbei wurde besonderes Augenmerk auf bestehende, Spezies-spezifische Unterschiede gelegt. In situ zeigte sich bei kaninen Satellitenzellen eine prominente Expression der Marker Nestin und Sox2. Kanine Satellitenzellen und auch die Satellitenzellen von nicht-humanen Primaten wiesen eine deutliche Expression von saurem Gliafaserprotein (GFAP) und 2',3'-Cyclic-nucleotide 3'-phosphodiesterase (CNPase) auf. Dies stand im Gegensatz zu den untersuchten murinen Satellitenzellen. Diese exprimierten hingegen zu einem hohen Prozentsatz Glutamin-Synthetase ähnlich den Satellitenzellen von nicht-humanen Primaten. Wohingegen die Satellitenzellen des Hundes deutlich geringere Expressionen von Glutamin-Synthetase aufwiesen. In vitro konnte gezeigt werden, dass sowohl kanine als auch murine Satellitenzellen zu einem großen Anteil CNPase exprimieren. Die Expression von GFAP war bei beiden Spezies abhängig von den unterschiedlichen Kulturbedingungen. Allerdings wurde bei beiden Spezies eine erhöhte Expression von GFAP durch die Zugabe von knochenmorphogenetischem Protein 4 erreicht. Zudem wurde gezeigt, dass kanine Satellitenzellen sich in Ko-Kultur positiv auf das Wachstum von Neuriten in isolierten Dorsalwurzelganglienneuronen auswirken. Zusammengefasst könnten die gewonnenen Erkenntnisse daraus hinweisen, dass Satellitenzellen Eigenschaften von Astrozyten und Oligodendrozyten vereinen und einen intermediären Gliazelltyp darstellen, der möglicherweise vielversprechende regenerative Eigenschaften kombiniert, die in zukünftigen Studien hinsichtlich ihrer Eignung für Zelltransplantationsstudien Berücksichtigung finden sollten.