Mikrogliaaktivierung beeinflusst metabolische Vorderhirn-Hinterhirn Konnektivität

Ziel/Aim: FDG-PET und die metabolische Konnektivität zwischen verschiedenen Hirnregionen sind bewährte Werkzeuge zur Untersuchung des Glukosemetabolismus in Mausmodellen neurodegenerativer Erkrankungen. Bisher konnten jedoch die zellulären Quellen der Glukoseaufnahme in verschiedenen Hirnregionen nicht detailliert identifiziert werden. In dieser Studie soll daher erstmals in einem Alzheimer-Mausmodell der zelluläre Ursprung der Vorderhirn-Hinterhirn-Konnektivität auf Einzelzellebene untersucht werden.

Methodik/Methods: Nach intravenöser Injektion von etwa 45 MBq F-18-FDG wurde eine statische PET/MRT-Aufnahme im Zeitraum von 30 bis 60 Minuten in AppNL-G-F sowie bei gesunden Kontrolltieren durchgeführt. Im Anschluss wurde das Gehirn in Vorder- und Hinterhirn getrennt, um Mikroglia, Astrozyten, Oligodendrozyten und Neuronen separat zu isolieren. Die Radioaktivität der jeweiligen Zellfraktionen wurde gemessen, um die zelluläre FDG-Aufnahme zu quantifizieren. Die zerebrale FDG-Aufnahme und die metabolische Konnektivität zwischen Vorder- und Hinterhirn wurden über die PET-Bildgebung bestimmt.

Ergebnisse/Results: Der mikrogliale Glukosestoffwechsel übertraf die FDG-Aufnahme von Astrozyten, Oligodendrozyten und Neuronen in AppNL-G-F Mäusen. Mikroglia (r=0,85, p=0,0017), Astrozyten (r=0,72, p=0,018), Oligodendrozyten (r=0,84, p=0,0097) und Neuronen (r=0,87, p=0,0012) wiesen jeweils einen signifikanten Zusammenhang in Bezug auf die zelluläre FDG-Aufnahme zwischen Vorder- und Hinterhirn auf. Die FDG-PET Aufnahme zwischen Vorder- und Hinterhirn korrelierte signifikant (r=0,99, p<0,0001). Die zelluläre FDG-Aufnahme der Mikroglia zeigte die höchste Korrelation mit dem FDG-PET Signal im Vorderhirn sowie Hinterhirn im Vergleich zu den Astrozyten, Oligodendrozyten und zuletzt Neuronen.

Schlussfolgerungen/Conclusions: Der regionenspezifische Anstieg der FDG-Aufnahme in Mikroglia wurde als die dominierende biologische Quelle der metabolischen Vorderhirn-Hinterhirn Konnektivität im Alzheimer-Mausmodell identifiziert. Im weiteren Verlauf werden verschiedene neurodegenerative Mausmodelle in unterschiedlichen Altersphasen im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen untersucht.

Publication History

Article published online:
12 March 2025