Dokument: Mechanismen der Ammonium-induzierten Depolarisation von Astrozyten in situ
| Titel: | Mechanismen der Ammonium-induzierten Depolarisation von Astrozyten in situ | |||||||
| Weiterer Titel: | Mechanisms of ammonium-induced depolarization of astrcytes in situ | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=18015 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20110429-100909-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Stephan, Jonathan [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Rose, Christine R. [Gutachter] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Hepatische Enzephallopathie, Astrozyten, Hippokampus | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Hepatische Enzephalopathie (HE) ist eine schwerwiegende neurologische Erkrankung, die durch akute oder chronische Leberschädigung verursacht wird. Sie steht mit einer Erhöhung des extrazellulären Ammoniums (NH4+) in Verbindung, die sowohl in Neuronen als auch in Astrozyten zu einer Beeinträchtigung der Ionenverteilung, wie der intrazellulären Natrium-Konzentration und des pH-Wertes, führt (Kelly and Rose, 2010). In dieser Arbeit wurde die Rolle der Astrozyten hinsichtlich des Effekts von NH4+ auf die extrazelluläre Kalium-Konzentration ([K+]o) und die NH4+-induzierten Veränderungen der elektrophysiologischen Eigenschaften von Astrozyten in der CA1-Region des Hippokampus der Maus untersucht. Astrozyten wurden anhand ihrer Färbung mit Sulforhodamine 101 (SR101) und ihrer elektrophysiologischen Eigenschaften identifiziert.
Die Applikation von 5 mM NH4+ verursachte einen Anstieg der [K+]o, welcher mittels K+-sensitiver Mikroelektroden gemessen wurde. Danach sank die [K+]o wieder langsam auf ihren Ausgangswert. Das Auswaschen des NH4+ führte zu einer temporären Abnahme der [K+]o. Whole-cell patch-clamp-Messungen zeigten, dass Astrozyten während der Applikation von NH4+ reversibel depolarisierten. In Voltage-clamp führte NH4+ zu einem Einwärtsstrom sowie einer Verringerung des Membranwiderstandes. Während der Entwicklung nahmen die NH4+-induzierte Depolarisation, der Einwärtsstrom und die [K+]o-Erhöhung zu. In der Gegenwart von Ba2+ waren sowohl die Depolarisation als auch der Einwärtsstrom stark reduziert, was auf einen Beitrag von einwärtsgleichrichtenden K+ (KIR)-Kanälen an der NH4+-induzierten Änderung des Membranpotentials und Membranstroms hindeutet. Dies wurde anhand von Astrozyten aus Kir4.1 / Mäusen bestätigt, die annähernd keine NH4+-induzierte Depolarisation und keinen Einwärtsstrom aufwiesen. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass die NH4+-induzierte Depolarisation der Astrozyten als auch der Anstieg der [K+]o eine Störung der K+-Homöostase widerspiegeln. Dies könnte zu einer erhöhten neuronalen Erregbarkeit und einer verringerten Glutamat-Aufnahme durch Astrozyten führen, was wiederum ein Teil der Pathologie von HE ist.Hepatic encephalopathy (HE) is a serious neurological disorder, which is caused by acute or chronic liver failure. It is attributed to an increase of extracellular ammonium (NH4+) that causes a disturbance of ion distribution in both, neurons and astrocytes, as indicated by alterations in intracellular sodium concentration and pH (Kelly and Rose, 2010). Here, the role of astrocytes in mediating the effect of NH4+ on the extracellular potassium concentration ([K+]o) and the NH4+-induced changes of the electrophysiological properties of astrocytes in the CA1 region of acute mouse hippocampal slices was analyzed. Astrocytes were identified by labeling with Sulforhodamine 101 (SR101) and based on their electrophysiological properties. Application of NH4+ caused a transient increase in baseline [K+]o as determined by K+ sensitive microelectrodes. [K+]o then slowly declined to the baseline. After removal of NH4+, a temporary reduction of [K+]o occurred. Whole-cell patch-clamp recordings revealed that astrocytes were reversibly depolarized during application of NH4+. Under voltage-clamp mode conditions, NH4+ induced an inward current as well as a reduction in the membrane resistance. During development, an increase of the NH4+-induced depolarization, current, and [K+]o increase was observed. In the presence of Ba2+, both the depolarization and the inward current were dramatically reduced, indicating an involvement of K+ inward-rectifier (KIR) channels in the NH4+-induced changes of membrane potential and current. This was confirmed with astrocytes from Kir4.1 / mice, which exhibited virtually no NH4+-induced depolarization and inward current. Altogether, our results show that the NH4+-induced depolarization of astrocytes as well as the [K+]o increase reflect an impairment of K+ homeostasis. This may cause an increased neuronal excitability and reduced glutamate uptake by astrocytes, which in turn is part of the pathology of HE. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Neurobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 29.04.2011 | |||||||
| Dateien geändert am: | 29.04.2011 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 14.03.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 14.04.2011 |
