Quantifizierung und subzelluläre Lokalisation von Eisen in der Substantia nigra bei Morbus Parkinson

Bei Morbus Parkinson ist die Konzentration an freiem Eisen in der Substantia nigra pars compacta (SNpc) deutlich erhöht. Obwohl der systemische Eisenstoffwechsel genau erforscht ist, liegen bisher nur wenige Erkenntnisse über die zelluläre Eisenverteilung und die quantitative Eisenkonzentration in den verschiedenen Zelltypen des Gehirns (Neuronen, Mikroglia, Astroglia, Oligodendroglia [Myelin]) vor.

Im Rahmen des Projektes wird humanes Hirngewebe von Patienten mit M. Parkinson und altersentsprechenden Kontrollen im Bereich des Nigrosom 1 (SNpc) zunächst mit immunhistochemischen Methoden gefärbt (Antikörper gegen Neurone, Mikroglia, Astroglia, Oligodendroglia  und Myelin mit Nickel Diaminobenzidin (Ni-DAB) Verstärkung).
Zum semiquanitativen Eisennachweis kommen zusätzlich histochemische Methoden wie die Perls- sowie Turnbull-Färbung zur Anwendung, um nicht-chelatiertes freies Eisen (Fe²⁺ und Fe³⁺) zu visualisieren. Weiterhin werden die Präparate auf eine Übereinstimmung zellulärer und subzellulärer Marker getestet (Ferritin - Mikroglia, Astroglia, Oligodendroglia).
Kernstück des Projektes stellt die quantitative Elementanalyse (Eisen) mittels Ionenstrahlmikroskopie (PIXE, Particle Induced X-Ray emission) dar. Hierzu kann das hochreine Nickel in Kombination mit dem eingesetzten Antikörper (AK) als ein vielseitiger Marker für die gewünschte Struktur von Interesse genutzt werden. Mit der PIXE -Methode erscheint das an der AK-Kette gebundene Nickel als Orientierungshilfe im Element-Map. Die Kombination aus Immunhistochemie mit DAB-Nickel-Verstärkung und PIXE ermöglicht so die spezifische Untersuchung von Zelltypen sowie subzellulären  Strukturen. Mithilfe einer geeigneten Software (XRUMP, GEOPIXE II)  lässt sich für die jeweilige Region von Interesse anschließend die genaue Elementkonzentration bestimmen.

Arbeitsgruppe

• Prof. Dr. Dr. Markus Morawski
• Katja Reimann
• Prof. Dr. Thomas Arendt

Kooperationspartner

• Prof. Dr. med. Wolf C. Müller, Abteilung für Neuropathologie, Department für Diagnostik, Universitätsklinikum Leipzig
• Prof. Dr. Jan Mejer, Fakultät für Physik und Geowissenschaften, Institut für Experimentelle Physik II, Abteilung Nukleare Festkörperphysik, Universität Leipzig
• Prof. Dr. Nikolaus Weiskopf / Dr. Evgeniya Kirilina, Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Leipzig
• Prof. Dr. med. Joseph Claßen, Klinik für Neurologie, Universität Leipzig

Förderung