Pathogenese von Dystonie: Rolle von Kollagen VI
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unser Projekt „Pathogenese von Dystonie: Rolle von Kollagen VI“ hatte die Zielsetzung, zu verstehen, wie Kollagen VI mit der Bewegungsstörung Dystonie zusammenhängt. Wir hatten zuvor eine unerwartete genetische Verbindung zwischen Varianten in COL6A3, die für eine Untereinheit von Kollagen VI kodiert, und Dystonien identifiziert. Wir machten uns daran, diese Verbindung auf mechanistischer Ebene zu erklären. Wir charakterisierten zunächst die Col6a3-Expression im normalen Maushirn. Danach generierten wir eine Maus, der der betroffene Teil des COL6A3-Proteins fehlte, und untersuchten den Phänotyp der motorischen Koordination. Wir fanden heraus, dass diese Mäuse die motorische Koordination bei der Beam Walk Test beeinträchtigt hatten. Die Mäuse hatten eine normale Muskelhistologie, was darauf hindeutet, dass der motorische Phänotyp eher durch eine abnorme Hirnfunktion als durch ein Muskeldefizit verursacht wird, obwohl COL6A3- Varianten, die andere Domänen betreffen, Myopathie verursachen können. Wir exprimierten anschliessend markiertes rekombinantes COL6A3 in voller Länge und eine Variante, der die C4-Domäne fehlte (die bei jedem Dystonie-Patienten betroffen war). Unter Verwendung dieser rekombinanten Proteine in einem Immunpräzipitationsansatz ("pull-down") identifizierten wir den Cannabinoidrezeptor 1 (CB1R) als Bindungspartner von COL6A3. Wir validierten diese Interaktion auf verschiedene Weise (funktionelle Assays, Bindungsassays und anatomische Nähe in vivo). Wir konzentrierten uns auf glutamaterge Neuronen der ventralen Pons, die hohe Konzentrationen von Col6a3 exprimieren und die motorische Steuersignale von der Großhirnrinde an das Kleinhirn weiterleiten. Mit Hilfe der Patch- Clamp-Elektrophysiologie konnten wir zeigen, dass diese Zellen eine normale Aktivität und einen normalen Input haben, jedoch eine beeinträchtigte endocannibinoid-vermittelte synaptische Plastizität aufweisen, vermutlich aufgrund einer Beeinträchtigung der COL6A3- CB1R-Interaktion. Dies führte zu einer Beeinträchtigung der Fähigkeit der Zellen, ihre exzitatorischen Inputs einzuschränken, was zu abnormalen Aktivitätsniveaus führte, was mit der hyperkinetischen Natur der Dystonie übereinstimmt. Schliesslich konnten wir zeigen, dass der Phänotyp der Col6a3-Mäuse durch eine systemische Behandlung mit CB1R-Agonisten verbessert werden konnte. Dies ist ein vielversprechender therapeutischer Weg für Dystonien und andere hyperkinetische Bewegungsstörungen.
