Immunhistochemische Charakterisierung von olfaktorischen Rezeptorneuronen und Gliazellen in der Riechschleimhaut des Hundes

Traumatische Rückenmarksverletzungen des Hundes gehören zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen in der veterinärmedizinischen Praxis. Trotz großer therapeutischer Fortschritte ist die Prognose für betroffene Tiere in etwa der Hälfte der Fälle immer noch schlecht bis infaust. Gliale Zellen des olfaktorischen Epithels, olfaktorische Hüllzellen (OECs), gelten als vielversprechende Kandidaten für zelltransplantationsbasierte Therapien von Verletzungen und Krankheiten des Nervensystems. Im olfaktorischen Epithel, welches sich durch lebenslange Neurogenese auszeichnet, entstehen neue olfaktorische Rezeptorneurone basal, gelangen während ihrer Reifung in das mittlere und apikale Drittel des Epithels und entsenden Axone zum Bulbus olfactorius. OECs wiederum umschließen Gruppen dieser olfaktorischen Axone. Ausgehend von der allgemein bekannten Eigenschaft peripherer Glia, axonales Wachstum zu fördern, wurde postuliert, dass OECs einzigartige regenerationsfördernde Effekte vermitteln. In den letzten Jahren wurde gezeigt, das OECs tatsächlich neuronale Regeneration unter experimentellen Bedingungen fördern können. In vivo-Studien ließen darüber hinaus vermuten, dass adulte kanine OECs möglicherweise den OECs der Ratte vergleichbare regenerative Fähigkeiten besitzen. Aufgrund der nur unvollständigen Charakterisierung des molekularen Phänotyps kaniner OECs sind bislang allerdings keine zelltypspezifischen Marker verfügbar, die zur Reinigung bzw. zur genauen Bestimmung ihres Verteilungsmusters in der Riechschleimhaut verwendet werden können. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, zelltypspezifische Marker für OECs oder Schwann-Zellen zu identifizieren, die zur Antikörper-gestützten Reinigung von Zellsuspensionen genutzt werden können. Hierzu wurde die Expression zweier potentiell zelltypspezifischer Moleküle, des Zuckerepitopes HNK-1 und des Neurotrophinrezeptors p75NTR, in adulten kaninen Schwann-Zellen und OECs in situ vergleichend analysiert und mit in vitro-Ergebnissen korreliert. Da die Anwesenheit von OECs unmittelbar mit der Lokalisation olfaktorischer Rezeptorneurone assoziiert ist, war es ein weiteres Ziel dieser Studie, den molekularen Charakter und das Verteilungsmuster adulter kaniner olfaktorischer Rezeptorneurone detaillierter zu untersuchen. Auf diese Weise sollte das Verteilungsmuster von OECs in der Riechschleimhaut auf indirektem Wege analysiert werden. Die erhobenen Daten wurden anschließend mit Ergebnissen aus dem Vomeronasalorgan verglichen. Myelinisierende und nicht-myelinisierende Schwann-Zellen exprimierten in situ HNK-1 bzw. p75NTR, während OECs keines der beiden Antigene enthielten. In vitro hingegen zeigten sowohl Schwann-Zellen als auch OECs eine p75NTR-Expression auf der Zelloberfläche, während HNK-1-Antigen lediglich in intrazellulären Vesikeln nachgewiesen werden konnte. Dies zeigte zum einen, dass OECs in vitro p75NTRhochregulieren und zum anderen, dass die HNK-1-Immunreaktivität beider Zelltypen auf die Phagozytose von HNK-1-Antigen und nicht auf eigene zelluläre Synthese zurückzuführen ist. Die durch die Kultivierung bedingte Veränderung der HNK-1-Expression in Schwann-Zellen und der p75NTR-Expression in OECs ist Beleg dafür, dass axonale Signale die Expression beider Moleküle in situ kontrollieren. Folglich zeigte dieser Teil der Studie, dass es sich weder bei p75NTR noch bei HNK-1 um spezifische Markermoleküle für OECs bzw. Schwann-Zellen handelt, dass jedoch ihr in situ und in vitro unterschiedlicher antigener Phänotyp eine Antikörper-gestützte Reinigung von Zellpräparationen aus dem olfaktorischen Epithel oder dem Bulbus olfactorius ermöglichen könnte. Interessanterweise fand sich die HNK-1-Expression beim Hund sowohl in mit sensorischen als auch in mit motorischen Axonen assoziierten myelinisierenden Schwann-Zellen. Dies findet sich in ähnlicher Art und Weise beim Menschen, nicht aber beim Nager und unterstreicht die Bedeutung des Hundes als translationales Modell. Darüber hinaus wurde HNK-1 erstmalig in einer Subpopulation adulter kaniner olfaktorischer und vomeronasaler Rezeptorneurone nachgewiesen. Der zweite Teil der Studie zeigte, dass das adulte kanine olfaktorische Epithel aus zwei, hier als Typ A und B bezeichneten Regionen besteht, welche sich nicht nur in der Morphologie der olfaktorischen Rezeptorneurone, der Markerexpression und der Basalzell-Proliferation unterschieden, sondern auch eine fleckenhafte Verteilung und bevorzugte Lokalisationen innerhalb der Nasenschleimhaut aufwiesen. Typ A befand sich vorwiegend im kaudalen Bereich der Riechschleimhaut und enthielt gut differenzierte, OMP-positive olfaktorische Rezeptorneurone aber nur einen relativ geringen Anteil unreifer Neurone und proliferierender Basalzellen, dargestellt mittels TrkB-/HNK-1- bzw. Ki-67-Immunreaktivität. Im Gegensatz hierzu fand sich Typ B hauptsächlich im rostralen Bereich und enthielt schmalere und längliche Neurone von eher unreifer Morphologie und mit erhöhter TrkB und HNK-1-Immunreaktivität sowie eine höhere Anzahl Ki-67-positiver Basalzellen bei geringerer und variabler OMP-Expression. Das Vomeronasalorgan wies eine gleichmäßige Verteilung molekularer Marker und proliferierender Basalzellen auf. Die Beobachtung, dass OMP in der Region A vorwiegend im Zellkern, in der Region B hingegen im Zytoplasma lokalisiert war, lässt einen Zusammenhang zwischen der subzellulären Lokalisation des Moleküls und der Reifung olfaktorischer Rezeptorneurone vermuten und könnte auf neue funktionelle Bedeutungen von OMP hinweisen. Die Klärung der Frage, inwieweit die im kaninen olfaktorischen Epithel beobachtete Heterogenität von physiologischen Parametern, wie z.B. dem Luftstrom, beeinflusst wird, bleibt zukünftigen Studien vorbehalten.