Struktur und Funktion der hippocampalen CA2 Region bei der Temporallappenepilepsie

• Antragstellerin: Dr. Ute Häussler
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276882425

Temporallappenepilepsie (TLE) ist gekennzeichnet durch epileptische Anfälle meist hippocampalen Ursprungs und strukturelle Veränderungen im Hippocampus. Diese beinhalten den Verlust von Prinzipalzellen und Interneuronen im Teilen des Ammonshorns (CA3, CA1) und im Hilus, eine reaktive Gliose und Körnerzelldispersion. Dagegen sind die Neurone der CA2 Region weitgehend resistent gegenüber den pathologischen Veränderungen. Trotz dieser Besonderheit wurde die Rolle der CA2 Region bei TLE bislang kaum untersucht, da es nur wenige geeignete Methoden zur präzisen Abgrenzung der CA2 Prinzipalzellen von den Nachbarregionen CA3 und CA1 gab. In den letzten Jahren wurden neue Methoden (z.B. virale Tracer, CA2-spezifische Antikörper und transgene Mauslinien) entwickelt, die die gezielte Untersuchung der CA2 Region ermöglichen und Erkenntnisse über deren Struktur, Konnektivität und Funktion im gesunden Gehirn erzielten. Wir planen, diese Methoden sowohl in einem etablierten Mausmodell für TLE als auch in menschlichem Hippocampusgewebe aus kurativer Epilepsiechirurgie anzuwenden, um damit die Rolle der CA2 Region im Hinblick auf ihre synaptische Integration im epileptischen hippocampalen Netzwerk zu untersuchen. Außerdem wollen wir klären, ob und wie CA2 eine entscheidende Rolle bei Entstehung und Weiterleitung epileptischer Aktivität spielt, da die Nachbarregionen CA3 und CA1 aufgrund des Neuronenverlusts funktionell stark beeinträchtigt sind.Wir verwenden dafür das intrahippocampale Kainatmodell in der Maus und humanes Hippocampusgewebe aus epilepsiechirurgischen Eingriffen, das wir direkt im Operationssaal asservieren. Mit histologischen Methoden (Immuncytochemie, in situ Hybridisierung) werden wir den Grad der Erhaltung der CA2-Region im Tiermodell und im Patientengewebe quantifizieren und dies mit klinischen Parametern (z.B. Anfallshäufigkeit, Epilepsiedauer) korrelieren. Die Moosfaserprojektion in die CA2 Region werden wir in einer transgenen Mauslinie, die grün-fluoreszierendes Protein in Körnerzellen und deren Axonen exprimiert, mittels konfokaler und Elektronenmikroskopie darstellen. Zur Darstellung der synaptischen Ein- und Ausgänge der CA2 Region und der Integration ins veränderte hippocampale Netzwerk werden wir virale Tracer anwenden. Außerdem werden wir in elektrophysiologischen in vivo Ableitungen lokale Feldpotentiale und Einzelzellaktivität messen, um die Rolle von CA2 bei epileptischer Aktivität zu untersuchen. Ergänzend dazu werden wir in Akutschnitten aus menschlichem Hippocampusgewebe und von epileptischen Mäusen in Patch-Clamp Ableitungen die physiologischen Eigenschaften der CA2 Pyramidenzellen charakterisieren und auf epileptogene Veränderungen untersuchen. Der breite Ansatz unseres Projekts, das den einfachen Zugang und die Flexibilität des Tiermodells mit der klinischen Situation der menschlichen TLE kombiniert, verspricht Erkenntnisse zur Rolle der CA2 Region, die wegweisend für neue Therapieansätze sein könnten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen