Dokument: Sodium Signals in Astrocytes in Mouse Brain
| Titel: | Sodium Signals in Astrocytes in Mouse Brain | |||||||
| Weiterer Titel: | Natrium Signale in Astrozyten des Maus-Gehirns | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=18489 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20110705-103948-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Langer, Julia [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Beitragende: | Prof. Dr. Rose, Christine R. [Gutachter] Prof. Dr. Gottmann, Kurt [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | In the vertebrate central nervous system astrocytes are intimately involved in almost all aspects of brain function. Strategically localized between thousands of synapses as well as between neurons and blood vessels, they add their share to tissue architecture, synapse function, information processing and energy supply. Vital astrocytic functions like ion homeostasis and transmitter uptake at synapses are tightly linked to the sodium driving force over the plasma membrane. Changes of the intracellular sodium concentration in astrocytes thus might have important consequences for synaptic transmission as well as for calcium and pH signaling, which modulate synapse fine-tuning and metabolic responses. Additionally, for astrocytes in cell culture sodium elevations were identified as a link between glutamate uptake and metabolic responses.
This study was designed to elucidate whether significant sodium transients occur in astrocytes in the intact tissue. Quantitative fluorescence imaging with the sodium sensitive dye SBFI was employed to characterize intracellular sodium concentration changes, which accompany synaptic activity, in astrocytes in acute tissue slices of mouse hippocampus and cerebellum. Indeed, for the first time, this study establishes that glutamatergic synaptic transmission in both the hippocampus and the cerebellum results in long lasting sodium transients in astrocytes, mainly as a result of sodium dependent glutamate uptake. Activity of different synapses induces distinct sodium signal patterns in astrocytes, indicating a capacity for input discrimination. These sodium signals can be locally restricted, spread within one cell or travel within the astrocyte network through gap junctions, their amplitude, time course and spatial profile reflecting the site and strength of synaptic activity. Taken into account the multitude of effects a decrease in the sodium driving force would exert on cellular functions, sodium transients should thus be considered as an element of neuron to glia signaling. Sodium signals add further complexity to signaling processes in the interdigitated networks of neurons and astrocytes. They could convey increased metabolic needs to neighbouring astrocytes and would thus recruit several cells in the active area to meet the energy demand of neurons after synaptic activity.Astrozyten erfüllen wesentliche Funktionen im zentralen Nervensystem von Vertebraten. Strategisch positioniert zwischen tausenden von Synapsen sowie zwischen Neuronen und Blutgefäßen, sind sie involviert in Synapsenfunktion, Informationsverarbeitung und Energieversorgung des Gehirns. Wichtige Aufgaben von Astrozyten, wie Ionenhomöostase und Transmitter-Aufnahme an Synapsen, sind eng an den Natriumgradienten über der Plasmamembran gekoppelt. Veränderungen der intrazellulären Natriumkonzentration hätten daher erhebliche Konsequenzen für die synaptische Übertragung sowie für Calcium- und pH-Signale, die ihrerseits synaptische und metabolische Vorgänge modulieren. Für Astrozyten in Kultur wurden Erhöhungen der intrazellulären Natriumkonzentration außerdem als Verbindung zwischen Glutamat-Aufnahme und verstärktem Zellmetabolismus identifiziert. In dieser Studie sollte festgestellt werden, ob in Astrozyten im intakten Gewebe Veränderungen der Natriumkonzentration auftreten. Quantitative Fluo-reszenzmessungen mit dem Natrium-sensitiven Farbstoff SBFI wurden verwendet um Natriumtransienten, welche synaptische Aktivität in Schnittpräparaten aus Hippocampus oder Cerebellum begleiten, zu charakterisieren. In der Tat zeigt diese Studie zum ersten Mal, dass synaptische Aktivität zu lang anhaltenden Natriumtransienten in Astrozyten führt. Diese Natriumsignale sind hauptsächlich ein Resultat Natrium-abhängiger Glutamataufnahme. Die Aktivität verschiedener Synapsen führt dabei zu unterschiedlichen Signalmustern, die eine Unterscheidungsfähigkeit der Astrozyten für die jeweiligen Signalquellen nahe legen. Natriumtransienten können lokal begrenzt auftreten, sich in einer Zelle ausbreiten oder zu Nachbarzellen wandern, wobei ihre Form, in Kombination mit ihrer räumlichen Ausbreitung, Ort und Stärke der synaptischen Aktivität reflektiert. In Anbetracht der Vielzahl von Auswirkungen, die eine veränderte Natrium-Triebkraft auf verschiedene zelluläre Vorgänge hat, sollten Natriumtransienten daher als Element der Neuron-Glia-Kommunikation gewertet werden. Sie erhöhen die Komplexität der Signalvorgänge in den ineinander greifenden Netzwerken von Astrozyten und Neuronen und rekrutieren benachbarte Astrozyten, den erhöhten Energiebedarf der Neurone nach synaptischer Aktivität zu decken. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Neurobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 05.07.2011 | |||||||
| Dateien geändert am: | 05.07.2011 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 28.03.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 26.05.2011 |
