Dokument: Einfluss von Ammoniumchlorid auf neuronale Netzwerkaktivität in vitro gemessen durch Mikroelektroden-Arrays

Titel:	Einfluss von Ammoniumchlorid auf neuronale Netzwerkaktivität in vitro gemessen durch Mikroelektroden-Arrays
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=31317
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20141113-101558-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schwarz, Clara-Sophie [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,78 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.11.2014 / geändert 10.11.2014
Beitragende:	Dr. Marcel Dihné [Gutachter] Sergeeva, Olga [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibung:	Gegenstand dieser Arbeit ist die Etablierung eines neuen in-vitro-Modells der Ammoniakneurotoxizität. Die übergeordnete klinische Fragestellung betrifft die hepatische Enzephalopathie, ein im Zusammenhang mit Leberfunktionsstörungen auftretendes neurologi-sches Syndrom. Bedingung für die Manifestation der hepatischen Enzephalopathie ist die bei ungenügender hepatozytärer Stoffwechselleistung stattfindende Akkumulation neurotoxischer Metabolite in Blut und Gehirn, insbesondere die Akkumulation von Ammoniak. Ammoniak schädigt die funktionelle Integrität der Astrozyten, sodass es sekundär zu einer neuronalen Störung kommt. Erhöhte enzymatische Glutaminproduktion in Astrozyten sowie exzessive Aktivierung von N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptoren werden als zugrunde liegende Faktoren diskutiert. Die vertiefende Erforschung der Ammoniaktoxizität ist unabdingbar zur Entwicklung neuer Ansätze in der Behandlung der hepatischen Enzephalopathie. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, die Ammoniakneurotoxizität in vitro auf funk-tioneller Ebene abzubilden und anhand dessen die Evaluation potentieller pharmakologischer Ansatzpunkte zur Antagonisierung zu erproben. Dazu dienen kortikale Primärkulturen von Ratten, also astrozytär-neuronale Co-Kulturen, welche sich zu neuronalen Netzwerken formieren, deren elektrophysiologische Aktivität über Mikroelektroden-Arrays detektiert wird. Mikroelektroden-Arrays ermöglichen es, das Ausmaß und die Qualität synaptischer Interaktionen von Neuronen zu bestimmen. Dies wird über die Detektion synchroner Burstaktivität erreicht, die der Multi-Unit Ableitung in vivo ähnelt. Die neuronale Netzwerkaktivität reagiert empfindlich auf Änderungen im extrazellulären Milieu, da die neuronalen Populationen alle wichtigen ionotropen Rezeptoren (N-Methyl-D-Aspartat- Rezeptoren, α-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazol-Propionsäure-Rezeptoren , γ- Aminobuttersäure-Rezeptoren) besitzen und sowohl exzitatorische glutamaterge als auch inhibitorische γ-Aminobuttersäure enthaltende Neurone an der Generierung der Netz-werkaktivität beteiligt sind. Astrozyten und Moleküle der Extrazellulärmatrix modulieren die Netzwerkaktivität, sodass diese insgesamt aus einer komplexen Interaktion multipler Faktoren resultiert, welche zu einer integrativen funktionalen Entität konvergieren. Weil somit basale Aspekte der zellulären Vielfalt und Konnektivität des Gehirnparenchyms in vitro rekapituliert werden, bilden Mikroelektroden-Arrays gewissermaßen in reduktionistischer Weise Par-enchymfunktionen ab. Die elektrophysiologische Antwort der neuronalen Netzwerke auf Ammoniumchloridbe-lastung soll als Indikator der toxischen Ammoniakwirkung dienen und mithilfe möglicher-weise entgegenwirkender Substanzen erneut in Balance gebracht werden. Die hier getesteten Kandidaten zur Kompensation der Ammoniumchloridwirkung sind der Glutaminsynthetase-inhibitor Methionin-Sulfoximin sowie der N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptorantagonist 2- Amino-5-phosphono-Valeriansäure. Nach 24-stündiger Inkubation neuronaler Netzwerke mit Ammoniumchlorid kommt es zu Veränderungen der neuronalen Netzwerkaktivität, die durch Inhibition der Glutaminsynthese nicht vollständig zu verhindern sind. Dies spricht gegen die Annahme, dass die unter Ammoniakeinwirkung beobachtete Glutaminakkumulation im Rahmen einer astrozytären Störung direkte elektrophysiologisch messbare Konsequenzen hat. Antagonismus am N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor hingegen vermag die genannten Veränderungen zu verhindern. Die Ergebnisse deuten daher auf eine maßgebliche Rolle des N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptors bei der Vermittlung der Ammoniaktoxizität hin. Insgesamt hat sich das hier vorgestellte Mo-dell als zweckdienlich erwiesen und könnte auch zukünftig einen Beitrag zur Aufklärung der Ammoniakneurotoxizität leisten und hilfreich bei der Entwicklung therapeutischer Strategien sein.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	13.11.2014
Dateien geändert am:	13.11.2014
Promotionsantrag am:	16.12.2013
Datum der Promotion:	08.10.2014