Die Rolle der oligodendroglialen Exosomensekretion bei der Axon-Glia-Kommunikation und dem glialen Support zum Erhalt der axonalen Integrität

• Antragstellerin: Professorin Dr. Eva-Maria Krämer-Albers
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 217173479

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Oligodendrozyten bilden die Myelinscheide von Axonen und stellen darüber hinaus die langfristige Integrität der Axone sicher. Fehlt diese Unterstützung, kommt es im Zuge neurodegenerativer Erkrankungen und des Alterns zur Degeneration von Axonen. Dieses Forschungsprojekt hat gezeigt, dass extrazelluläre Vesikel (insbesondere Exosomen) ein wesentlicher Bestandteil der glialen Unterstützung sind. Darüber hinaus wurden die detaillierten Wirkmechanismen erforscht. Ausgelöst durch neuronale Aktivität liefern Oligodendrozyten Exosomen bioaktive Moleküle und aktivieren Signalwege, die die axonale Energiehomöostase fördern und den Neuronen helfen, Stresssituationen zu bewältigen. Die spezifische Exosomenladung steigert die mitochondriale ATP-Produktion, bietet antioxidativen Schutz und fördert den axonalen Transport. Mäuse, bei denen die Freisetzung und Funktion oligodendroglialer Exosomen beeinträchtigt ist, entwickeln eine sekundäre axonale Degeneration. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Exosomentransfer von Oligodendrozyten zu Neuronen für den Erhalt der Axone unerlässlich ist und die metabolische Unterstützung der Axone durch energiereiche Stoffwechselprodukte ergänzt. Ein umfassendes Verständnis der Art und Weise, wie Oligodendrozyten Axone aufrechterhalten, ist von zentraler Bedeutung für die Entwicklung therapeutischer Maßnahmen zur Bekämpfung der axonalen Degeneration bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen wie der Multiplen Sklerose.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Delivery on call: exosomes as “care packages” from glial cells for stressed neurons. e-Neuroforum, 19(4), 85-91.
  Krämer-Albers, E.-M. & Frühbeis, C.
  
• Extracellular vesicles as mediators of neuron-glia communication. Frontiers in Cellular Neuroscience, 7(2013).
  Frühbeis, Carsten; Fröhlich, Dominik; Kuo, Wen Ping & Krämer-Albers, Eva-Maria
  
• Lieferung auf Abruf: Exosomen als „Care“-Pakete von Gliazellen für gestresste Neurone. e-Neuroforum, 19(4), 146-155.
  Krämer-Albers, Eva-Maria & Frühbeis, Carsten
  
• Neurotransmitter-Triggered Transfer of Exosomes Mediates Oligodendrocyte–Neuron Communication. PLoS Biology, 11(7),e1001604.
  Frühbeis, Carsten; Fröhlich, Dominik; Kuo, Wen Ping; Amphornrat, Jesa; Thilemann, Sebastian; Saab, Aiman S.; Kirchhoff, Frank; Möbius, Wiebke; Goebbels, Sandra; Nave, Klaus-Armin; Schneider, Anja; Simons, Mikael; Klugmann, Matthias; Trotter, Jacqueline & Krämer-Albers, Eva-Maria
  
• Multifaceted effects of oligodendroglial exosomes on neurons: impact on neuronal firing rate, signal transduction and gene regulation. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 369(1652), 20130510.
  Fröhlich, Dominik; Kuo, Wen Ping; Frühbeis, Carsten; Sun, Jyh-Jang; Zehendner, Christoph M.; Luhmann, Heiko J.; Pinto, Sheena; Toedling, Joern; Trotter, Jacqueline & Krämer-Albers, Eva-Maria
  
• Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. Journal of Extracellular Vesicles, 4(1).
  Yáñez‐Mó, María; Siljander, Pia R.‐M.; Andreu, Zoraida; Bedina Zavec, Apolonija; Borràs, Francesc E.; Buzas, Edit I.; Buzas, Krisztina; Casal, Enriqueta; Cappello, Francesco; Carvalho, Joana; Colás, Eva; Cordeiro‐da Silva, Anabela; Fais, Stefano; Falcon‐Perez, Juan M.; Ghobrial, Irene M.; Giebel, Bernd; Gimona, Mario; Graner, Michael; Gursel, Ihsan; ... & De Wever, Olivier
  
• Extracellular Vesicles: Goodies for the Brain?. Neuropsychopharmacology, 41(1), 371-372.
  Krämer-Albers, Eva-Maria & Ping Kuo-Elsner, Wen
  
• Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles. 7(1):1535750
  Théry, C; Witwer, KW; Aikawa, E; Krämer-Albers, E. M.; Zocco, D & Zuba-Surma, EK
  
• Serum‐free media supplements carry miRNAs that co‐purify with extracellular vesicles. Journal of Extracellular Vesicles, 8(1).
  Auber, Martin; Fröhlich, Dominik; Drechsel, Oliver; Karaulanov, Emil & Krämer‐Albers, Eva‐Maria
  
• Extracellular vesicles in the oligodendrocyte microenvironment. Neuroscience Letters, 725(2020, 4), 134915.
  Krämer-Albers, Eva-Maria
  
• Oligodendrocytes Provide Antioxidant Defense Function for Neurons by Secreting Ferritin Heavy Chain. Cell Metabolism, 32(2), 259-272.e10.
  Mukherjee, Chaitali; Kling, Tina; Russo, Belisa; Miebach, Kerstin; Kess, Eva; Schifferer, Martina; Pedro, Liliana D.; Weikert, Ulrich; Fard, Maryam K.; Kannaiyan, Nirmal; Rossner, Moritz; Aicher, Marie-Louise; Goebbels, Sandra; Nave, Klaus-Armin; Krämer-Albers, Eva-Maria; Schneider, Anja & Simons, Mikael
  
• Oligodendrocytes support axonal transport and maintenance via exosome secretion. PLOS Biology, 18(12),e3000621.
  Frühbeis, Carsten; Kuo-Elsner, Wen Ping; Müller, Christina; Barth, Kerstin; Peris, Leticia; Tenzer, Stefan; Möbius, Wiebke; Werner, Hauke B.; Nave, Klaus-Armin; Fröhlich, Dominik & Krämer-Albers, Eva-Maria
  
• Was hält Neuronen fit? Kommunikation zwischen Hirnzellen. Buchbeitrag „Was hält uns jung?“ Hrsg. Helmut Fink, Rainer Rosenzweig ISBN 978-3-948787-01-1 (Print), ISBN 978-3-948787-02-8 (E-Book)
  Albers, E.M.
  
• “Brainstorming”: Extracellular Vesicles in Physical Activity and Neuronal Health. Trillium Exctracellular Vesicles, 2(1), 54-59.
  Brahmer, Alexandra & Krämer-Albers, Eva-Maria
  
• Extracellular Vesicles in neural cell interaction and CNS homeostasis. FASEB BioAdvances, 3(8), 577-592.
  Schnatz, Andrea; Müller, Christina; Brahmer, Alexandra & Krämer‐Albers, Eva‐Maria
  
• The power of imaging to understand extracellular vesicle biology in vivo. Nature Methods, 18(9), 1013-1026.
  Verweij, Frederik J.; Balaj, Leonora; Boulanger, Chantal M.; Carter, David R. F.; Compeer, Ewoud B.; D’Angelo, Gisela; El Andaloussi, Samir; Goetz, Jacky G.; Gross, Julia Christina; Hyenne, Vincent; Krämer-Albers, Eva-Maria; Lai, Charles P.; Loyer, Xavier; Marki, Alex; Momma, Stefan; Nolte-‘t Hoen, Esther N. M.; Pegtel, D. Michiel; Peinado, Hector; Raposo, Graça; ... & van Niel, Guillaume
  
• Mechanisms of axonal support by oligodendrocyte-derived extracellular vesicles. Nature Reviews Neuroscience, 24(8), 474-486.
  Krämer-Albers, Eva-Maria & Werner, Hauke B.