Dokument: Hypothalamic modulation of the midbrain dopaminergic system

Titel:	Hypothalamic modulation of the midbrain dopaminergic system
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2586
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20030728-000586-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Korotkova, Tatiana [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,16 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Haas, Helmut L. [Gutachter] Prof. Dr. Huston, Joseph P. [Gutachter]
Stichwörter:	Hypothalamus, Orexin, Hypocretin, Dopamine, Histamin, Peptide, Patch-clamp, Einzelzell-PCR, Narkolepsie, Nahrungsaufnahmesingle-cell RT-PCR, narcolepsy, feeding, arousal, ventral tegmental area, calbindin
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die mesolimbischen, dopaminergen Neuronenprojektionen gehören zum endogenen Belohungssystem, welches mit Belohnungs- und Verstärkungsprozessen in Zusammenhang gebracht wird. Zu den positiven Primärverstärkern zählen Hunger und Durst. Informationen über primäre Bedürfnisse und die Homöostase des Organismus werden im Hypothalamus integriert, besonders im lateralen Anteil, der eng mit dem mesolimbischen System verbunden ist. Kürzlich sind neue orexigene Peptide in dieser Region entdeckt worden: die Orexine/Hypocretine und das Melanin-konzentrierende Hormon (MCH). Orexine beeinflussen auch Wachheit und lokomotorische Aktivität. Verlust der Orexin-Neurone oder deren Rezeptoren führt zur Narkolepsie. Die Wirkungen dieser und anderer Peptide und Transmitter, die Nahrungsaufnahme und Wachheit kontrollieren, wurden an Hirnschnitten mit extrazellulärer Ableitung und patch-clamp untergesucht, wobei die Zellen mit Biocytin gefüllt und post hoc mit anti-TH-Antikörpern gefärbt wurden. Die elektrophysiologischen Eigenschaften der einen Untergruppe langsam spontan feuernder GABAerger-Neurone in der ventralen tegmentalen area (VTA) werden hier erstmalig beschrieben. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Orexine alle GABAergen-Neurone in der SN und der VTA und die meisten dopaminerge Neurone in der VTA erregen (Depolarisation und Verstärkung des Feuerns). In einer Untergruppe dopaminerger VTA Neurone erzeugen Orexine Gruppenentladungen ?burst-firing?. Die Neurone dieser Untergruppe haben geringere Nachhyperpolarisationen als andere dopaminerge Neurone. Die Untersuchung isolierter VTA Zellen mit Einzelzell-PCR zeigte, dass mRNA für beide Orexin Rezeptoren (OrR) dort exprimiert war, während das Ca-bindende Protein Calbindin nur in Neuronen exprimiert wurde, die auch mRNA für OrR haben. Alle untersuchten Neuronen einer anderen Untergruppe, die mRNA sowohl für Tyrosinhydroxylase als auch für Glutamatdecarboxylase exprimierten, haben OrR, aber kein Calbindin. Im Raphe-Kern, aber nicht in der VTA wurde eine Beziehung zwischen der Expression von OrR und transienten Rezeptor-Potential-Kanälen (TRP) gefunden. Das anorexigene Peptid Corticotropine-Releasing Factor (CRF) ebenso wie die Substanz P, erregten auch die meisten dopaminergen Neurone in der VTA, während das orexigene Neuropeptid Y die Hälfte der dopaminergen und GABAergen Neurone in der SN und der VTA hemmte und eine Hyperpolarisation der Membran bewirkte. MCH, ghrelin und das Cocain amphetamine-related transcript (CART) zeigten keine Wirkung auf VTA Neurone. Histamin, der ?Wachheits-Transmitter? erregte über den H1 Rezeptor GABAerge-Neurone in der SN und der VTA. Das neue Medikament Modafinil, das für die Therapie der Narkolepsie genutzt wird, hemmte dopaminerge Neurone in der SN und der VTA. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen den vielseitigen Einfluss von Peptiden und Monoaminen auf die Aktivität des mesolimbischen Systems und reflektieren die Interaktion der Regelmechanismen von Nahrungsaufnahme und Wachheit. Ventral tegmental area (VTA) dopaminergic (DAergic) and GABAergic neurons are critically involved in mechanisms of reward, reinforcement and emotional arousal. The hypothalamus regulates the homeostatic drive to eat and sends a massive output to the VTA, including projections from neurons containing orexins, the novel neuropeptides, which potently modulate arousal and feeding. Single-unit extracellular and whole-cell patch-clamp recordings, accompanied by the filling of the neuron with biocytin in order to perform post hoc immunostaining, were used to examine the effects of orexins and other hypothalamic neuropeptides on cells in the substantia nigra (SN) and the VTA in vitro. Orexins uniformly excited GABAergic neurons in the SN and the VTA, this effect was blocked by the prior application of a selective protein kinase A inhibitor. A distinct subgroup of GABAergic neurons in the VTA with a slow firing rate (0.8 Hz) was found. In DAergic VTA neurons, orexins caused an increase in firing frequency, burst firing or no change in firing. DAergic neurons in the SN were not affected by orexins. Neurons showing oscillatory firing in response to orexins had smaller afterhyperpolarizations (AHP) than the other groups of dopamine neurons. Single-cell RT-PCR experiments revealed that the calcium binding protein calbindin that is usually present in cells with the smaller AHPs, was only expressed in neurons, which also expressed orexin receptors. All VTA neurons from a recently described group, which express both TH and GAD, expressed orexin receptors and did not express calbindin. In the VTA, in contrast to dorsal raphe, the expression of both orexin receptors was not related to the presence or absence of transient receptor potential canonical channel (TRPC) subunits. Orexins did not affect field potentials in ventral and dorsal striatum. Another stimulator of food intake, neuropeptide Y (NPY) inhibited half of the DAergic and GABAergic neurons in the VTA, whereas the anorectic neuropeptide corticotropin-releasing factor (CRF), which exerts anxiety and arousal, excited a subgroup of DAergic neurons and all tested GABAergic neurons as well. Melanin-concentrating hormone (MCH), agouti-related protein (AGRP), ghrelin, leptin and cocaine and amphetamine-related transcript (CART) did not affect membrane potential or firing rate of the VTA neurons. Substance P (SP) increased the firing rate of the majority of DAergic and all tested GABAergic neurons in VTA. Histamine, a strong wake-promoter, did not affect the firing frequency of DAergic neurons but increased the firing of GABAergic neurons in SN and VTA. This effect was blocked by prior application of the selective H1 receptor antagonist mepyramine. The novel wake-promoting drug modafinil inhibited DAergic neurons both in VTA and SN. This study shows multiple effects of neuropeptides and monoamines on the mesolimbic system and reflects the complex regulation of arousal and feeding in mammals.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	28.07.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	24.07.2003
Datum der Promotion:	24.07.2003