Auswirkungen niederfrequenter elektromagnetischer Felder auf die Entstehung und den Verlauf von neurodegenerativen Erkrankungen im experimentellen Modell - Vorhaben 3608S03008

Abstract

Die Ursache für Entstehung von altersabhängigen neurodegenerativen Erkrankungen wir der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) oder der Alzheimer Demenz sind weitestgehend unbekannt. Eine Reihe von epidemiologischen Studien deutet darauf hin, dass die Exposition mit niederfrequenten Magnetfeldern (LF-MF) einen möglichen Risikofaktor darstellt, der den Ausbruch beider Krankheit begünstigt. Allerdings ist bisher vollkommen unbekannt, ob und wenn ja auf welche zellulären Prozesse die Exposition mit LF-MF Einfluss nehmen könnte. Mit Hilfe von transgenen Mauslinien, die Modelle für die ALS und die Alzheimer Demenz darstellen, wurde in dieser Studie untersucht, ob die kontinuierlich Exposition mit LF-MF (50 Hz, 1 mT) die Pathogenese der Krankheiten beeinflusst. Transgene Mauslinien, die zwei unterschiedliche mutante Varianten der Cu/Zn-Superoxiddismutase (SOD1) exprimieren (SOD1G85R und SOD1G93A), stellen Modelle der ALS dar, die das altersabhängige, progressive Auftreten der Krankheit und mehrere pathologische Kennzeichen der menschlichen Erkrankung entwickeln. Diese Tiere wurden mindestens acht Monate bis zum Erreichen des Endstadiums der Krankheit exponiert. Die Analyse des Krankheitsverlaufs, der Zeitpunkt des Auftretens der Krankheit und das Alter beim Erreichen des Endstadiums der Krankheit waren unabhängig von der Exposition. Die Analyse von krankheitsrelevanten zellulären Prozessen wie der glialen Aktivierung, die Erhaltung der Proteinhomöostase und der oxidative Status des Gewebes, zeigten in den Mauslinien keine einheitliche Veränderung. Transgene APP23-Mäuse, die die Schwedische Doppelmutante des Amyloiden Vorläuferproteins (APP) exprimieren, stellen ein Modell der Alzheimer Demenz dar, das durch eine fortschreitenden Beeinträchtigung des Lernverhaltens und die Bildung von amyloiden Plaques charakterisiert ist. Nach einer Exposition von mindestens 16 Monaten zeigten die Tiere im Alter von 18 Monaten keine Beeinträchtigung des Lernverhaltens gegenüber scheinexponierten Tieren. Die APP-Spiegel, dessen Metabolite, die gliale Aktivierung und die Spiegel von Proteinen zur Erhaltung der Proteinhomöostase waren im Cortex und Hippocampus der transgenen Tiere ebenfalls unabhängig von der Exposition. Zusammenfassend wurden in dieser Studie keine Hinweise gefunden, die darauf hindeuten, das die Exposition mit LF-MF den Krankheitsverlauf der ALS und der Alzheimer Demenz negativ beeinflussen. //ABSTRACT// The etiology of late-onset neurodegenerative diseases like amyotrophic lateral sclerosis (ALS) or Alzheimer’s dementia is largely unknown. Epidemiological studies indicate that the occupational or residential exposure with low-frequency magnetic fields (LF-MF) might be a potential risk factor for developing these detrimental diseases. It is, however, undiscovered if and how LF-MF might interfere with cellular processes and thereby initiating disease or at least ameliorate its progression. By using transgenic mouse lines representing models for ALS and Alzheimer’s dementia we investigated if the long-term exposure with LF-MF (50 Hz, 1 mT) alters the disease course and the appearance of pathological hallmarks. In this study we used two transgenic mouse lines expressing the SOD1G85R and the SOD1G93A which develop a late onset, progressive motor neuron degeneration and many pathological hallmarks comparable to human disease. Despite a long term exposure of SOD1G85R and SOD1G93A mice for about ten month and eight month, respectively, the age of onset of disease, the disease course and age of endstage were not altered compared to sham exposed animals. Disease relevant processes like the activation of glia cells, the levels of proteins contributing to maintain protein homeostasis, and the oxidative status of the affected Tissues were not consistently altered in both mouse lines. The APP23 mouse line expressing the Swedish double mutation of APP represents a model of Alzheimer’s dementia that is characterized by the progressive decline of learning and memory and the formation of amyloid plaques. The long term exposure over about 16 month with LF-MF showed no detectable aggravation of learning deficits when animals were analyzed at 18 month of age. In addition, the levels of APP and its fragments, glial activation, and levels of proteins involved in maintaining protein homeostasis were not consistently altered in the cortex and the hippocampus of male and female APP23 mice. In summary, our study indicates that the exposure with LF-MF did not interfere with molecular pathways responsible for motor neuron degeneration in ALS or the loss of brain function in Alzheimer’s dementia in the genetic models analyzed.