Quantitative analyses of hippocampal interneurons in two transgenic Alzheimer mouse models

Charakteristische Pathologien der Alzheimer-Krankheit sind die extrazellulären Amyloid-Plaques, frühe intrazelluläre Aβ-Akkumulation und ein ausgeprägter Neuronenverlust. Das Tg4-42-Mausmodell exprimiert das Aβ4-42-Peptid, welches intrazellulär akkumuliert. Das 5xFAD-Mausmodell trägt Mutationen im APP- und PS1-Gen, welche zu einer ausgeprägten Amyloidose führen. Der Neuronenverlust wurde zuvor in beiden Mauslinien untersucht und ist im Hippocampus im CA1-Band v.a. in der Tg4-42-Mauslinie stark ausgeprägt. Inwiefern GABAerge Interneuronen von den pathologischen Veränderungen in den beiden Mausmodellen betroffen sind, war die Kernfrage dieser Arbeit. Es wurde eine immunhistochemische Färbung der GABAergen Interneuronen im Hippocampus von 12 Monate alten WT-, Tg4-42- und 5xFAD-Mäusen durchgeführt. Dafür wurden Antikörper gegen die Calcium-bindenden Proteine Parvalbumin, Calretinin und Calbindin genutzt. Es erfolgte eine Quantifizierung dieser Zellen, die einen deutlichen Verlust der GABA-ergen Interneuronen im Hippocampus der 5xFAD-Tiere ergab. Parvalbumin- und Calbindin-positive Zellen waren in allen untersuchten hippocampalen Regionen reduziert, Calretinin-positive Zellen v.a. im CA1- und CA2/3-Bereich. In der Tg4-42-Mauslinie wurde keine Reduktion der untersuchten Zellen festgestellt, obwohl in diesem Model zuvor ein massiver Verlust der Pyramidenzellen im CA1-Band des Hippocampus festgestellt wurde. Ein möglicher Zusammenhang zwischen der Amyloid-Pathologie der 5xFAD-Mäuse und dem Interneuronen-Verlust in diesem Mausmodell wurde untersucht. V.a. der Verlust der Parvalbumin-positiven Zellen korrelierte mit der ausgeprägten Amyloidose in den untersuchten Bereichen im Hippocampus. Jedoch ist die Aussagekraft dieser Ergebnisse aufgrund von einer geringen Stichprobengröße eingeschränkt. Zudem wurde der Effekt der Enriched Environment-Bedingungen auf die Anzahl der GABAergen Interneuronen in dieser Arbeit untersucht. Zuvor hatten die Enriched Environment-Bedingungen einen positiven Effekt auf das Fortschreiten der Alzheimer-Pathologien der Tg4-42-Tiere gezeigt, nicht aber auf die der 5xFAD-Tiere. In dieser Arbeit wurde kein positiver Effekt der Enriched Environment-Bedingungen auf die Interneuronen-Zahl in beiden Mausmodellen gezeigt. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit wurden Erkenntnisse über die Anzahl der Interneuronen im Hippocampus in zwei relevanten Alzheimer-Mausmodellen erlangt. Die Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen dem Interneuronenverlust und der extrazellulären Amyloid-Pathologie in dieser Hirnregion hin.Characteristic pathologies of Alzheimer's disease are extracellular amyloid plaques, early intracellular Aβ accumulation and marked neuronal loss. The Tg4-42 mouse model expresses the Aβ4-42 peptide, which accumulates intracellularly. The 5xFAD mouse model carries mutations in the APP and PS1 genes that lead to marked amyloidosis. Neuronal loss was previously investigated in both mouse lines and is pronounced in the hippocampus in the CA1 band, especially in the Tg4-42 mouse line. To what extent GABAergic interneurons are affected by the pathological changes in the two mouse models was the core question of this study. Immunohistochemical staining of GABAergic interneurons in the hippocampus of 12-month-old WT, Tg4-42 and 5xFAD mice was performed. Antibodies against the calcium-binding proteins parvalbumin, calretinin and calbindin were used for this purpose. A quantification of these cells was performed, which revealed a clear loss of GABA-ergic interneurons in the hippocampus of the 5xFAD animals. Parvalbumin- and calbindin-positive cells were reduced in all hippocampal regions examined, calretinin-positive cells mainly in the CA1 and CA2/3 regions. In the Tg4-42 mouse line, no reduction of the examined cells was found, although a massive loss of pyramidal cells in the CA1 band of the hippocampus had previously been observed in this model. A possible connection between the amyloid pathology of the 5xFAD mice and the interneuron loss in this mouse model was investigated. In particular, the loss of parvalbumin-positive cells correlated with the pronounced amyloidosis in the hippocampal areas examined. However, the significance of these results is limited due to a small sample size. In addition, the effect of the enriched environment conditions on the number of GABAergic interneurons was investigated in this work. Previously, the enriched environment conditions had shown a positive effect on the progression of AD pathologies in the Tg4-42 animals, but not in the 5xFAD animals. In this work, no positive effect of enriched environment conditions on interneuron number was shown in the mouse models. With the results of this work, knowledge was gained about the number of interneurons in the hippocampus in two relevant Alzheimer's mouse models. The results suggest a correlation between interneuron loss and extracellular amyloid pathology in this brain region.2022-09-3