Dokument: Verteilung und Eigenschaften der Natrium-abhängigen glialen Glutamat-Transporter im Maus Hippokampus
| Titel: | Verteilung und Eigenschaften der Natrium-abhängigen glialen Glutamat-Transporter im Maus Hippokampus | |||||||
| Weiterer Titel: | Distribution and Properties of Sodium-Dependent Glial Glutamate Transporters in the Mouse Hippocampus | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=23314 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20121213-113118-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schreiner, Alexandra [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Rose, Christine R. [Gutachter] Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die zentralnervöse Informationsverarbeitung von allen komplexen Lebensformen ist vornehmlich
vermittelt durch den wichtigsten erregenden Neurotransmitter, Glutamat. Trotz Glutamats Bedeutung für die Signalübermittlung muss seine übermäßige extrazelluläre Akkumulation verhindert werden um Präzision und hohe Auflösung neuronaler Kommunikation zu ermöglichen. Folglich muss seine Wirkung räumlich und zeitlich begrenzt werden, was durch hoch-affine Transporter (EAAT) bewerkstelligt wird. Von diesen sind die Astrozyten-spezifischen Typen GLAST und GLT-1 die häufigsten und maßgeblichsten für die Glutamat Wiederaufnahme. Die einwärts gerichtete Translokation von Glutamat während eines Transportzyklus wird getrieben durch den Einstrom von Na+ entlang seines elektrochemischen Gradienten. Folglich ist der Transport entscheidend abhängig von [Na+] und beeinflusst umgekehrt durch seine Aktivität die Na+- Signalübertragung und -Homöostase. Störung oder Ausfall der Wiederaufnahme haben daher gravierende Folgen für Signalübertragung und Ionen Homöostase des Gehirns. Die vorliegende Studie untersucht die Reifung und Beeinträchtigung astrozytärer EAATs während der postnatalen Entwicklung bzw. während Schädigung des Maus Hippokampus. Um das Expressionsprofil von GLAST und GLT-1 darzustellen wurden Immunhistochemie und -blot verwandt. Quantitative Fluoreszenzmessungen mit dem Na+-sensitiven Farbstoff SBFI lieferten funktionelle Daten durch die Visualisierung von EAAT-induzierten intrazellulären Na+-Signalen. Unsere Studie konnte zeigen, dass das zeitliche, räumliche und zelluläre Expressionsprofil von GLAST und GLT-1 sich stark unterscheidet, während der postnatalen Phase wie auch nach Schädigung. Hochregulation von GLAST folgt entwicklungsbedingtem und pathologischem GFAP Anstieg, dem primären Intermediärfilament in ausgereiften Astrozyten. GLT-1 hingegen, v.a. die monomere Form, steigt erheblich während der Phase synaptische Reifung an, während seine Expression wesentlich durch Deafferenzierung vermindert wird. Zusätzlich zu der engen Interaktion von GLT-1 mit Synapsen konnten wir auch zum ersten Mal zeigen, dass deutliche GLT-1 Cluster an perivaskulären Strukturen zu finden sind und deren Aktivierung beträchtliche [Na+]i Erhöhungen auslöst. Schließlich konnten wir ebenfalls konstatieren, dass Schädigungs-induzierte Dysfunktion der Glutamat Wiederaufnahme bei verschiedenen Teilgruppen von reaktiven Astrozyten nicht uniform ausgeprägt ist. Zusammengenommen weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass GLAST und GLT-1 unabhängigen Regulationsmechanismen unterworfen sind, sowohl während der postnatalen Entwicklung wie auch in Folge schwerer Gehirn Schädigung. Astrozytäre EAATs weisen also Heterogenität bezüglich des Subtypen, die räumliche Verteilung, der Multimer-Zusammensetzung und des Zelltypen in dem sie exprimiert werden. All diese Aspekte sind relevant bei der Prüfung des therapeutischen Potentials von astroglialen EAATs.Information processing in the central nervous system of all complex living organisms is primarily mediated by the major excitatory neurotransmitter, glutamate. While glutamate is fundamental for signal transduction, its excessive extracellular accumulation has to be prevented to assure precision and high resolution of neuronal communication. From this it follows that its action has to be spatially and temporally restricted, which is accomplished by high-affinity transporters (EAAT). Of these, the astrocyte-specific types GLAST and GLT-1 are most abundant and particularly responsible for glutamate re-uptake. During a transport cycle, inward-directed translocation of one glutamate is driven by the influx of Na+ along its electrochemical gradient. Transport is hence critically dependent on [Na+], and does, vice versa, influence Na+ signaling and homeostasis by its activity. Thus, impairment or failure of this removal system thus has a devastating effect on signal transduction and ion homeostasis of the brain. Present study aims to investigate the establishment and impairment of the astrocytic EAATs during postnatal development and injury, respectively, of the murine hippocampus. To portray the expression profile of GLAST and GLT-1 immunohistochemistry and immunoblotting was employed. Quantitative fluorescence imaging with the Na+-sensitive dye SBFI provided functional data by visualization of EAAT-evoked intracellular Na+-signals. Our study revealed that the temporal, spatial and cellular expression profile of GLAST and GLT-1 differs considerably during the postnatal period and following injury. GLAST up-regulation parallels developmental and pathological increase in GFAP, the principle intermediate filament in mature astrocytes. On the contrary, GLT-1, in particular the monomeric form, increases most profoundly during the phase of synapse maturation, while its expression declines significantly upon deafferentiation. Besides the close interaction of GLT-1 with synaptic sites we also showed for the first time that prominent GLT-1 cluster are found at perivascular sites and that activation of those evokes substantial [Na+]i elevations. Finally, we also establish that injury-mediated dysfunction of the glutamate re-uptake system is non-uniform among defined subsets of reactive astrocytes. Taken together, these results indicate that GLAST and GLT-1 are subject to independent regulatory mechanisms, both during postnatal development and following severe brain injury. Astrocytic EAATs thus feature heterogeneity by means of subtype, spatial distribution, multimer composition and the cell type they are expressed in. All these aspects have to be taken under consideration when probing the potential of astroglial EAATs as therapeutic targets. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Neurobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 13.12.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 13.12.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 30.07.2012 | |||||||
| Datum der Promotion: | 11.12.2012 |
