CSF-1 Rezeptor als Target für die Behandlung der Charcot-Marie-Tooth Krankheit Typ 1

Previous studies by our group revealed that chronic low grade inflammation implicating phagocytosing macrophages is a highly relevant mechanism in the pathogenesis of Charcot-Marie-Tooth disease. The lack of CSF-1, the primary regulator of macrophage function and survival, led to a robust and persistent amelioration of the phenotype in two authentic mouse models of CMT. Moreover, a close contact between CSF-1 producing fibroblasts and endoneurial macrophages carrying CSF-1R has been confirmed in nerve biopsies of CMT patients, further supporting the clinical significance of this pathway. In the current study we treated 3 distinct mouse models of CMT1: the PMP22tg mice as a model for CMT1A, the P0+/- mice as a model for CMT1B and the Cx32def mice as a model for CMT1X, with a CSF-1R specific kinase (c-FMS) inhibitor (800-1200 mg PLX5622/ kg chow) according to different treatment regimes mimicking an ideal early onset treatment, a late onset treatment and the withdrawal of the drug. Using the above mentioned doses of PLX5622, we documented a dramatic decrease in macrophage numbers in the PNS of all 3 myelin mutants, except for the quadriceps nerve of Cx32def mice. Fibroblast numbers remained unchanged in treated animals. Surprisingly, in spite of the decrease in the number of detrimental macrophages we could not detect an unequivocal phenotypic improvement. CMAP amplitudes were reduced in both wild type and myelin mutant mice treated with CSF-1R inhibitor in comparison to untreated littermates. Corresponding to the electrophysiological findings, the axon number and the percentage of large diameter axons were reduced in the quadriceps nerve of treated P0+/- and Cx32def mice. By contrast we observed a higher number of fully myelinated axons, in parallel with a decrease in the percentage of demyelinated (and hypermyelinated in PMP22tg mice) fibers in the ventral roots of P0+/- mice treated with CSF-1R inhibitor from 3 months up to 6 months of age and PMP22tg animals treated from 9 months up to 15 months of age. Our results indicate that CSF-1R inhibitor has the potential to improve the demyelinating phenotype of at least two models of CMT1. Nevertheless, further studies are necessary (for example with lower doses of the inhibitor) to minimize or even eliminate the putative neurotoxic effect we observed with high dose treatment conditions.Vorhergehende Studien unserer Gruppe haben gezeigt, dass eine niedriggradige Entzündung, die von phagozytierenden Makrophagen ausgeht, von ausserordentlicher Bedeutung für die Pathogenese der Charcot-Marie-Tooth Krankheit ist. In Abwesenheit von CSF-1, des primären Regulators für Funktion und Überleben von Makrophagen, trat eine stabile und dauerhafte Verbesserung des Phänotyps in den zwei etablierten CMT Mausmodellen auf. Darüber hinaus konnte ein enger Kontakt zwischen CSF-1-produzierenden Fibroblasten und Makrophagen, die den zugehörigen Rezeptor CSF-1Rexprimieren, in Nervbiopsien von CMT Patienten bestätigt werden, was die klinische Relevanz dieses Mechanismus weiter verdeutlicht. In der aktuellen Studie wurden drei verschiedene CMT1 Mausmodelle, PMP22tg Mäuse als Modell für CMT1A, P0+/- Mäuse als Modell für CMT1B und Cx32-defiziente Mäuse als Modell für CMT1X, mit einem Inhibitor der CSF-1R spezifischen Kinase (c-FMS) (800-1200 mg PLX5622/kg Futter) behandelt. Der Inhibitor wurde gemäß den verschiedenen Behandlungsmethoden eingesetzt, um den Verlauf eineridealerweise frühzeitigen und einer spät-beginnenden Behandlung und des Entzug des Medikaments zu imitieren. Nach der Behandlung mit PLX5622 konnten wir im PNS aller drei Myelin-Mutanten, mit Ausnahme des N. quadriceps von Cx32-defizienten Mäusen, einen drastischen Rückgang der Makrophagenanzahl feststellen. Die Anzahl der Fibroblasten blieb in den behandelten Tieren unverändert. Überraschenderweise konnten wir, trotz des Rückgangs der Anzahl an schädlichen Makrophagen, keine einheitliche Verbesserung des Phänotyps dokumentieren. CMAP Amplituden waren nach CSF-1R Inhibitor Behandlung sowohl in Wild-Typ Mäusenals auch in den Myelin-Mutanten geringer als in unbehandelten Kontrolltieren. Passend zu den elektrophysiologischen Ergebnissen war die Anzahl an Axonen und die Prozentzahl an großkalibrigen Axonen im N. quadriceps von behandelten P0+/- und Cx32-defizienten Mäusen reduziert.Im Gegensatz dazu war eine erhöhte Menge an normalmyelinisierten Axonen, mit einer gleichzeitigen Reduktiondemyelinisierter Fasern (und hypermyelinisierten in PMP22tg Mäusen) in den ventralen Spinalwurzeln von P0+/- Mäusen zu beobachten, die mit dem CSF-1R Inhibitor im Alter von 3 bis 6 Monaten behandelt worden waren sowie bei PMP22tg Mäusen, die im Alter von 9 bis 15 Monaten den Inhibitor erhalten hatten. Unsere Ergebnisse deuten an, dass der CSF-1R Inhibitor das Potential besitzt, zumindest in zwei Modellen von CMT1 den demyelinisierenden Phänotyp zu verbessern. Dennoch müssen weitere Studien durchgeführt werden (z.B. die Verwendung einer niedrigeren Dosis des Inhibitors), um den möglichen neurotoxischen Effekt, der bei oben genannten Behandlungsbedingungen zu beobachten war, zu minimieren oder ganz zu beheben