Impact of fibroblast growth factor 9 on remyelination in the cuprizone model of multiple sclerosis

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Fibroblast Growth Factor 9 (FGF-9) auf die Remyelinisierung in einem Modell der Multiplen Sklerose untersucht. Dafür wurde ein Mausmodell benutzt, bei dem es durch Fütterung von Cuprizon zu Oligodendrozytentod und Demyelinisierung kommt sowie nach Absetzen des Kupferchelators zu Remyelinisierung. FGF-9 wurde zum Zeitpunkt des Absetzens des toxischen Futters stereotaktisch in den Balken der Tiere injiziert. Der Fortschritt der Remyelinisierung wurde an zwei Zeitpunkten analysiert, weshalb eine Hälfte der Tiere nach 3 Tagen und die andere Hälfte nach 6 Tagen perfundiert und histologisch untersucht wurde. Die Beeinflussung von Remyelinisierung durch FGF-9 wurde auf 3 Ebenen beurteilt. (1) Die lichtmikroskopische Analyse der Remyelinisierung zeigte keinen Einfluss einer Behandlung mit FGF-9. (2) Auch in der elektronenmikroskopischen Untersuchung zeigte sich keine Beeinflussung der Anzahl remyelinisierter Fasern durch eine FGF-9- Behandlung. (3) Durch die Antikörper-vermittelte Anfärbung und Quantifizierung verschiedener Oligodendroglia-Populationen konnten folgende Beobachtungen gemacht werden: Während fortlaufender Remyelinisierung kam es zu einer Vermehrung von Oligodendrozyten-Vorläuferzellen. Dies zeigte sich an einer signifikant höheren Zahl von NG-2-markierten Zellen in Tieren, die 6 Tage nach Absetzen von Cuprizon untersucht wurden. Außerdem konnte ein Einfluss von FGF-9 auf die Population myelinbildender Zellen nachgewiesen werden. Die Dichte von Zellen, die das Myelinprotein PLP exprimierten, war bei FGF-9-behandelten Präparaten signifikant niedriger. Die Dichte reifer, Nogo-A-exprimierender Zellen war in der FGF-9- behandelten Versuchsgruppe an Tag 6, jedoch nicht an Tag 3 erniedrigt. Dass FGF-9 einen Einfluss auf Oligodendroglia in vitro hat, ist vorbeschrieben. Dabei gibt es jedoch keine übereinstimmende Aussage, ob der Wachstumsfakor proliferationshemmend oder -fördernd auf die Oligodendrogliagenese wirkt. Zudem fehlt der Nachweis, ob dies auch die Remyelinisierung beeinflusst. In dem hier durchgeführten in-vivo-Experiment konnte dieser Schritt ebenfalls nicht nachgewiesen werden. Die Zellzählungen lassen jedoch vermuten, dass FGF-9 einen hemmenden Einfluss auf die Entwicklung von Oligodendrozyten zu myelinbildenen Oligodendrozyten hat. Somit ist FGF-9 ein möglicher Induktor eines Differenzierungsblockes. In der Literatur wird eine solche Hemmung der Ausreifung von Oligodendrozyten als Ursache für die bei MS-Patienten unvollständig ablaufende Remyelinisierung postuliert. Unzureichende Remyelinisierung gilt als Korrelat der nicht vollständigen Kompensation von Behinderungen, die im Verlauf der autoimmunen Entzündungsschübe bei Multipler Sklerose entstehen.The objective of this study was to analyze the influence of fibroblast growth factor 9 (FGF-9) on remyelination in a model for multiple sclerosis. Oligodendrozyte death and demyelination were induced in a mouse model by feeding of cuprizone, a toxic copper chelator. The process of remyelination was later promoted by discontinuing the copper chelator. FGF-9 was injected into the corpus callosum at point of discontinuation of the toxic forage. In order to asses the progress of remyelination in presence of FGF-9, half of the investigated mouse population was histologically examined at 3 days and the other half at 6 days. Impact of FGF-9 on remyelination was assessed on three levels. (1) Light microscopy studies did not show any influence under treatment with FGF-9. (2) Electron microscopy investigations did not show an effect on the number of remyelinated fibers in presence of FGF-9. (3) Antibody mediated staining and oligodendroglia population counts showed the following results: There was proliferation of oligodendrocyte precursor cells during the remyelination process, as indicated by significantly increased NG-2 positive cell count in mice sacrified at day 6 compared to mice sacrified 3 days after cuprizone cessation. Furthermore, myelin forming cells were affected by FGF-9 treatment: density of cells producing myelin protein PLP was significantly decreased in FGF-9 treated samples. A significant decrease in density of mature Nogo-A expressing cells was observed in the FGF-9 treated group after 6 days, but no change in density was seen after 3 days. The impact of FGF-9 on oligodendroglia has been described in in vitro experiments before. Yet, there is no consensus in current literature on weather this growth factor acts as an inhibitor or promotor on genesis of oligodendroglia. Furthermore, there is no evidence to support an influence of FGF-9 on remyelination. The results of this in-vivo experiment do not allow for this conclusion either. However, cell counts in this study suggest that FGF-9 may have an impact on the development of oligodendrocytes to myelin producing oligodendrocytes. Thus, FGF-9 is a potential inductor of differentiation block. It has been suggested in current literature, that inhibition of mature oligodendrocytes by FGF-9 is a mechanism by which incomplete remyelination in multiple sclerosis patients could be explained. Insufficient remyelination is considered a correlate of incomplete remission of disabilities acquired in the course of autoimmune inflammation in multiple sclerosis patients.2014-02-1