Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Investigations towards protective treatments for demyelination

Kronenberg, Jessica

Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch entzündliche, demyelinisierende Erkrankung des zentralen Nervensystems. Trotz vorhandener medikamentöser Behandlungen ist die MS eine der häufigsten Ursachen für Behinderungen im jungen Erwachsenenalter. Obwohl die zugelassenen Therapien hauptsächlich immunmodulatorisch oder immunsupressiv auf Lymphozyten wirken, werden immer häufiger auch Effekte auf Zellen des ZNS untersucht. Zwei solcher Medikamente sind Teriflunomid und Dimethylfumarat (DMF). Beide sind bereits für die Behandlung der MS zugelassene Medikamente und Ziel dieser Arbeit war es, deren Wirkmechanismus auf Gliazellen zu untersuchen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde der Effekt von DMF und des aktiven Metaboliten Monomethlyfumarat (MMF) auf Astrozyten und Mikroglia untersucht. Der Effekt in Gliazellen auf die Regulierung von neuroprotektive Faktoren, Wachstumsfaktoren und Zytokine wurde mittels real-time PRCR ermittelt. Neben der Phagozytose Aktivität der Mikroglia wurde auch ein indirekter Effekt von DMF und MMF behandelten Mirkoglia auf Oligodendrozytenvorläuferzellen untersucht. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die Effekte von Teriflunomid auf die verschiedenen Phasen der Myelinisierung, De- und Remyelinisierung untersucht. Neben Zellkultursystemen, stehen auch ex vivo Modelle wie Kulturen von organotypischen Gehirnschnitten (OSC) zur Verfügung, um Effekte von Medikamenten auf Gliazellen zu untersuchen. Neben dem Effekt auf die verschiedenen Phasen der De- und Remyelinisierung, wurden auch Effekte auf Mikroglia, Astrozyten und Oligodendrozyten mittels Immunhistochemischer Färbungen untersucht. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass sowohl DMF als auch Teriflunomid die Funktion von Gliazellen beeinflussen können. Um weiter die therapeutischen Maßnahmen zur Behandlung der MS zu verbessern, ist es von großer Bedeutung, solche Effekte genauer zu untersuchen.

There are several approved disease modifying therapies for multiple sclerosis that modify the disease course. However, an ultimate therapy has not yet been found. Thus, it is highly relevant to determine off-target effects and identify new drug targets to improve efficacy of treatment. Two commonly used drugs are teriflunomide and fumaric acids that besides their immunomodulatory effects in the periphery may also have an impact on glial cells. Thus, the main objective of this thesis was to elucidate the role of teriflunomide and dimethylfumarate (DMF) on glial cells in order to shed light into its mode of action and determine potential therapeutic targets. In a first approach, the effects of fumaric acids on astrocytes and microglia were studied. The therapeutic mode of action of DMF, and its active metabolite MMF, is not yet fully understood. In order to study the effect on glial cells, we performed gene expression analysis of neuroprotective factors, growth factors, as well as cytokines in activated and non-activated glial cells. Phagocytosis, a hallmark of microglia activity, was also determined. Potential indirect effects of microglia on OPC proliferation and differentiation were evaluated by incubation with supernatants from microglia treated either with DMF or MMF. In contrast to fumaric acids, the effect of teriflunomide on microglia was studied in organotypic slice cultures (OSC) and primary cell cultures. OSC represents a helpful culture system to study the phases of de- and remyelination via LPC treatment because of its unique cell-cell architecture by closely mimicking the in vivo situation. The effects of teriflunomide on OPC proliferation and differentiation as well as microglial proliferation and astrocytes morphology were studied via immunohistochemical stainings during different stages of de- and remyelination in OSC. Further direct and indirect effects of teriflunomide on OPC proliferation and differentiation were evaluated in primary cell cultures.

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Kronenberg, Jessica: Investigations towards protective treatments for demyelination. Hannover 2019. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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