Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung
 Universitätsmedizin Leipzig

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

Eisen ist als Spurenelement für den Zellmetabolismus essentiell. Im Gehirn spielt es beispielsweise eine Rolle bei der Dopaminsynthese und ist unerlässlich für die Myelinisierung. Freies Eisen jedoch hat auch eine zelltoxische Wirkung, da es durch seine Redoxfähigkeit in der Lage ist, via der Fenton-Haber Weiss Reaktion zur Bildung reaktiver Sauerstoffspezies beizutragen. Aus diesem Grund spielt Eisen eine Schlüsselrolle bei neurodegenerativen Erkrankungen.

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.

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Letzte Änderung: 19.01.2017, 08:57 Uhr
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Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung