Dokument: CELLULAR ROLES OF GLUTAMATE TRANSPORTER-ASSOCIATED ANION CHANNELS IN GLIAL CELLS

Titel:	CELLULAR ROLES OF GLUTAMATE TRANSPORTER-ASSOCIATED ANION CHANNELS IN GLIAL CELLS
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40668
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20161212-091534-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Untiet, Verena [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,33 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.12.2016 / geändert 09.12.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Fahlke, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. Rose, Christine R. [Gutachter] Prof. Dr. Danbolt, Niels Christian [Gutachter]
Stichwörter:	Bergmann glia, EAAT, fluorescence lifetime imaging, glial chloride switch
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Excitatory amino acid transporters called EAATs are dual function proteins, they are secondary active glutamate transporters as well as anion channels. While the altered anion channel function of glial EAATs is associated with severe human diseases, nothing is known about their physiological role in proper brain function. Glial cells are known to actively accumulate chloride. These cells exhibit a stable negative resting potential, so that anion channels may lower [Cl-]int via passive chloride effluxes. Here the role of the glial EAAT isoforms, EAAT1/GLAST and EAAT2/GLT1, for regulating intracellular chloride concentrations in Bergmann glia in the cerebellar cortex was studied using fluorescent lifetime imaging microscopy (FLIM) with the chloride-sensitive fluorescent dye MQAE in acute cerebellar slices. In WT mice and EAAT1/GLAST knock-out (Slc1a3-/-), intracellular chloride concentrations differ significantly (WT = 34.2 mM, Slc1a3-/- 40.9 mM). A comparable increase in [Cl-]int was measured in WT glial cells after isoform-specific blocking of EAAT1/GLAST using UCPH-101. Since, glial EAATs are developmentally upregulated, the age dependence of [Cl-]int in Bergmann glia of wild type and Slc1a3-/- was investigated, and the glial chloride switch was newly-discovered. Starting with high [Cl-]int of around 50 mM in young animals, the [Cl-]int decreased to the adult level, corresponding to the upregulation of cerebellar EAAT1/GLAST and EAAT2/GLT1 expression. Upon substrate application as well as electrical stimulation dynamic changes in the [Cl-]int in Bergmann glia due to glial EAATs could be observed. Changes in the glial [Cl-]int may affect secondary active transport over the glial plasma membrane, such as in case of GABA uptake mediated by GAT. Hence, changes in [Cl-]int can stimulate the GABA uptake and affect synaptic transmission. Bergmann glia and cerebellar neurons are tightly functional coupled, thus glial EAATs may modulate cell migration during cerebellar maturation and influence synaptic transmission. This work characterized for the first time the cellular function of anion channels associated with EAAT1 and EAAT2. Furthermore, the developmental glial chloride switch in cerebellar Bergmann glia was discovered and characterized. Excitatory Amino Acid Transporter (EAATs) sind sowohl sekundär-aktive Glutamat-Transporter, als auch Anionen Kanäle. Während eine Veränderung der Anionen-Kanal-Funktion bereits mit schwerwiegenden humanen Krankheiten in Verbindung gebracht werden konnte, ist ihre physiologische Rolle im gesunden Gehirn noch nicht aufgeklärt. Es ist bekannt, dass Glia aktiv Chlorid akkumulieren und gleichzeitig ein stabiles, negatives Ruhemembranpotential ausbilden, so dass das Öffnen von Anionen Kanälen zu einem passiven Chlorid-Ausstrom führen würde. Im Folgenden wurde die Rolle der glialen EAATs, EAAT1/GLAST und EAAT2/GLT1 auf die intrazelluläre Chloridkonzentration von zerebellären Bergmann Glia mit Hilfe von Fluoreszenz-Lebenszeit-Messungen und dem Chlorid sensitiven Fluorophore MQAE in lebenden cerebellären Schnitten analysiert. Die [Cl-]int in WT und EAAT1/GLAST knock-out (Slc1a3-/-) unterscheiden sich signifikant (WT= 34.2 mM, Slc1a3-/- 40.9 mM). Desweiteren stiegen nach Applikation des EAAT1/GLAST spezifischen Blocker UCPH-101 die [Cl-]int auf signifikant höhere Werte an. Da bereits gezeigt werden konnte, dass EAAT1/GLAST und EAAT2/GLT1 altersabhängig hochreguliert werden, wurden die [Cl-]int in lebenden, zerebellaren Schnitten von Tieren unterschiedlichen Alters bestimmt und dabei der gliale Chlorid-Switch in Bergmann glia neu entdeckt. Beginnend mit einer hohen Chloridkonzentration von etwa 50 mM, sinkt diese mit zunehmendem Alter in Korrelation mit einer Zunahme der Expression von EAAT1/GLAST und EAAT2/GLT1. Sowohl nach Substrat Applikation, als auch nach elektrischer Stimulation wurden dynamische Veränderungen der [Cl-]int gemessen. Gliale Zellen nehmen GABA über den GABA-Transporter (GAT) auf, der entlang des Natrium- und des Chlorid-Gradienten transportiert. Veränderte [Cl-]int könnten die GABA Aufnahme und somit die synaptische Transmission beeinflussen. Bergmann glia und Neurone sind funktional eng miteinander verbunden, zum einen während der Zellmigration in Jungtieren und zum anderen funktional während der synaptischen Transmission, gliale EAATs können somit beide Funktionen beeinflussen. In dieser Arbeit wird der glialen EAAT-Anionen-Leitfähigkeit zum ersten Mal eine physiologische Rolle zugeordnet und der gliale Chlorid-Switch in zerebellären Bergmann glia zum ersten Mal beschrieben und charakterisiert.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	12.12.2016
Dateien geändert am:	12.12.2016
Promotionsantrag am:	18.12.2015
Datum der Promotion:	02.12.2016