Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

The Role of Reactive Oxygen Species for the Demyelinating Process in Canine Distemper Virus-Induced Demyelinating Leukoencephalitis and Theiler’s Murine Encephalomyelitis Virus Induced Demyelination

Attig, Friederike

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind hoch reaktive Moleküle. Reaktionen mit ROS führen zu degradierten Lipiden oder Nukleinsäuren. Das kanine Staupevirus (CDV) verursacht die CDV-induzierte demyelinisierende Leukoenzephalitis (CDV-DL) bei Hunden. Eine experimentelle Infektion von Swiss Jim Lambert (SJL) - Mäusen mit dem Theiler´schen murinen Enzephalomyelitisvirus (TMEV) verursacht eine demyelinisierende Leukomyelitis (TMEV-DL). Ziel der Studie ist es, den Kenntnisstand über die Pathogenese des demyelinisierenden Prozesses in beiden Erkrankungen zu erweitern und herauszufinden, ob ROS eine Schlüsselfunktion haben. Kleinhirngewebe von natürlich mit dem CDV infizierten Hunden wurde verwendet und mit nicht-infizierten Kontrollhunden verglichen. Rückenmark von experimentell mit TMEV-infizierten SJL Mäusen wurde verwendet, das mit Mock-infizierten Mäusen verglichen wurde. Mittels Immunfluoreszenz wurde die Quantität und die Lokalisation von ROS-induzierten Metaboliten und antioxidative Enzyme in Formalin-fixiertem und in Paraffin-eingebettetem Material bei CDV-DL und TMEV-DL evaluiert. Doppelfärbungen wurden verwendet um eine Kolokalisation mit Makrophagen/Mikroglia, Oligodendrozyten und Astrozyten festzustellen. Die Transkription von selektierten Genen wurde für CDV-DL und TMEV-DL untersucht. Die Immunfluoreszenz zeigte ein vermehrtes Aufkommen von oxidierten Phospholipiden, Malondialdehyd und 8-Hydroxydeoxyguanosin vor allem bei CDV-DL. Dieses war vor allem in Makrophagen/Mikroglia und Oligodendrozyten zu beobachten, während antioxidative Enzyme vermindert waren. In der Mikroarray Studie zeigten beide Erkrankungen, dass Gene, die für die ROS Produktion verantwortlich sind, heraufreguliert sind, während Gene, die für die ROS Entgiftung verantwortlich sind, herunterreguliert sind. Die Immunfluoreszenz zeigte signifikante Unterschiede vor allem bei der CDV-DL. Dies spricht für einen Unterschied in der Pathogenese der Demyelinisierung bei CDV-DL und TMEV-DL.

Reactive oxygen species (ROS) are highly reactive molecules. Reactions with ROS can lead to degradation of lipids or nucleic acids. Canine distemper virus (CDV) can cause CDV-induced demyelinating leukoencephalitis (CDV-DL) in dogs. The experimental infection of Swiss Jim Lambert (SJL) mice with Theiler´s murine encephalomyelitis virus (TMEV) induces a demyelinating leukomyelitis (TMEV-DL). The aim of the study was to increase the knowledge upon pathogenesis of the demyelinating process of both diseases, and if ROS are key effector molecules in demyelination. Cerebellar specimen derived from diagnostic necropsy cases of CDV-DL were used and compared with control dogs. Spinal cord tissue from experimentally TMEV-infected SJL mice was compared with mock-infected SJL. Immunofluorescence was used to evaluate the localization and quantity of ROS-induced metabolites and antioxidant enzymes in formalin-fixed, paraffin-embedded tissue from CDV-DL and TMEV-DL, respectively. The employing antibodies reacted with oxidized phospholipids, malondialdehyde and 8-hydroxydeoxyguanosine for ROS-induced metabolites and with mitochondrial superoxide dismutase and catalase for antioxidant enzymes. Double labelling experiments were performed using antibodies reacting with macrophages/microglia, oligodendrocytes and astrocytes. In parallel, data of the transcription of selected genes involved in the generation or detoxification of ROS was analyzed for both diseases. Immunofluorescence revealed increased amounts of ROS metabolites within macrophages/microglia and oligodendrocytes while the amount of antioxidant enzymes were decreased in CDV-DL. TMEV-infected mice did not show markedly increased up-regulation of ROS metabolites. The microarray analysis showed a trend towards down-regulation in ROS detoxification and up-regulation in ROS toxification in both diseases. The immunofluorescent analysis suggest differences in the pathogenesis of demyelination between CDV-DL and TMEV-DL.

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Attig, Friederike: The Role of Reactive Oxygen Species for the Demyelinating Process in Canine Distemper Virus-Induced Demyelinating Leukoencephalitis and Theiler’s Murine Encephalomyelitis Virus Induced Demyelination. Gießen 1. Auflage 2019. DVG.

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