Untersuchung eines möglicherweise Parvovirus-induzierten Zellzyklus-Wiedereintritts postmitotischer, terminal ausdifferenzierter Neuronen der Katze unter Erstellung vergleichender immunhistochemischer Expressionsprofile der Zellzyklus-assoziierten Proteine Ki-67, pRb und Sox2

Dissertation - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2022 Aus rechtlichen Gründen sind nicht alle Teile dieser Arbeit frei zugänglich. Der Zugriff auf den elektronischen Volltext ist auf Angehörige der Veterinärmedizinischen Universität Wien beschränkt. Bitte einloggen!

Entgegen der Hypothese der dauerhaften G0-Restriktion maturer Neuronen (Nagy 2000, Zhang et al. 2020) fanden sich zunehmend Hinweise, wie z. B. die Replikation des caninen Parvovirus Typ 2 (CPV-2) in morphologisch ausgereiften Nervenzellen der adulten Katze (Url et al. 2003) oder die Expression von S-Phase Markern bei Katzen mit natürlich vorkommender Panleukopenie (Poncelet et al. 2016), auf einen Wiedereintritt von maturen Nervenzellen in den Zellzyklus. Zur Abklärung, ob das Parvovirus möglicherweise aktiv am Zellzyklus-Wiedereintritt bestimmter maturer Neuronen der Katze beteiligt sein könnte, wurden in vorliegender Studie die Expressionsprofile Zellzyklus-assoziierter Proteine in Katzengehirnen untersucht. Verglichen wurden Gehirne mit immunhistochemisch Parvovirus-negativen Neuronen mit Gehirnen mit immunhistochemisch bestätigtem Parvovirus-Antigen in Neuronen. Hierbei wurden mit speziellem Fokus auf den Nucleus corporis geniculati lateralis, einer nachgewiesenen Prädilektionsstelle für Parvovirus-Replikation (Url et al. 2003), bei insgesamt 27 Katzen im Alter zwischen embryonal 50 Tagen und fünf Jahren die Expressionsprofile des Transkriptionsfaktors Sox2, des Tumorsuppressors und Zellzyklus-Regulators Retinoblastoma Protein in seiner phosphorylierten Form (pRb) und des Proliferationsmarkers Ki-67 untersucht. In allen Gehirnen beider Gruppen konnten spezifische nukleäre Immunosignale für Sox2 und pRb in zahlreichen Neuronen verifiziert werden, was den Verdacht eines Wiedereintritts von maturen Nervenzellen in den Zellzyklus erhärtet; eine Ki-67-Expression zeigte sich jedoch nur in den drei jüngsten Katzen der Gruppe mit negativem Parvovirus-Antigenbefund. Nachdem der direkte Vergleich der beiden Katzengruppen keinen Unterschied in den Expressionsprofilen aufwies, scheint das Parvovirus nicht aktiv für den Wiedereintritt in den Zellzyklus verantwortlich zu sein. Da durch oxidativen Stress induzierte DNA-Schäden bei postmitotisch fixierten Nervenzellen u.a. zu einer Aktivierung der DNA-Reparaturantwort mit nachfolgendem Zellzyklus-Wiedereintritt führen können (Kruman 2004, Schwartz et al. 2007, Andrusiak et al. 2012, Zhang et al. 2020), könnten die schwerwiegenden Erkrankungen der untersuchten Katzen möglicherweise die Re-Aktivierung der Zellzyklus-Maschinerie der untersuchten postmitotisch fixierten Neuronen bewirkt haben. Vorliegende Ergebnisse bestätigen jedenfalls einen Ausstieg maturer Neuronen der Katze aus der G0-Phase und bekräftigen damit die Theorie der Möglichkeit eines Zellzyklus-Wiedereintritts terminal differenzierter Nervenzellen.

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Despite the hypothesis of permanent G0-restriction of mature neurons, there is increasing evidence for the capability of mature neurons re-entering the cell cycle e.g., the replication of the canine parvovirus type 2 (CPV-2) in morphologically mature feline neurons (Url et al. 2003) or expression of certain S-phase markers in cats with naturally occurring Panleukopenia (Poncelet et al. 2016). To elucidate the possibility of a parvovirus-induced re-entry of certain mature feline neurons we investigated the expression patterns of cell-cycle-associated proteins in brains of cats in the present study. We compared feline neurons immunohistochemically tested negative for parvovirus-antigen to neurons proven immunohistochemically positive for parvovirus-antigen. With special attention to the lateral geniculate body, one of the main parvovirus replication sites within the feline brain (Url et al. 2003), we examined the expression patterns of the transcription factor Sox2, the tumor suppressor and cell cycle regulator retinoblastoma protein in its phosphorylated state (pRb) and the proliferation marker Ki-67 in 27 cats aged between 50 days of gestation and five years. Numerous neurons in all brains of both groups revealed specific nuclear immunosignals for Sox2 and pRb, confirming the suspicion of mature neurons re-entering the cell cycle; however, Ki-67 expression was only present in the three youngest cats of the group without parvovirus-antigen. According to the lack of differences concerning the expression patterns of those cell cycle associated proteins between the cats of both groups, parvovirus seems not to be the driving element for re-entering the cell cycle. As oxidative stress-induced DNA damage leads amongst other things to the activation of the DNA damage response with subsequent cell cycle re-entry in post-mitotically fixed neurons (Kruman 2004, Schwartz et al. 2007, Andrusiak et al. 2012, Zhang et al. 2020), the severe illnesses of the cats examined in this study could probably be responsible for re-activating the cell cycle machinery of post-mitotically fixed neurons. The present results confirm at least mature feline neurons leaving G0 and therefore corroborate the theory of the capability of terminally differentiated neurons re-entering the cell cycle.

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