Dokument: Axonale Regeneration in adulten retinalen Ganglienzellen bei konstitutiver Aktivität von GSK3α/β
| Titel: | Axonale Regeneration in adulten retinalen Ganglienzellen bei konstitutiver Aktivität von GSK3α/β | |||||||
| Weiterer Titel: | Axon regeneration in adult retinal ganglion cells with constitutive activity of GSK3α/β | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55442 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20210222-110530-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Golla, Renate [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Fischer, Dietmar [Gutachter] Prof. Dr. Korth, Carsten [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Axonale Regeneration ZNS GSK3 | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Neurone des adulten zentralen Nervensystems (ZNS) von Säugetieren sind nicht befähigt, geschädigte Axone zu regenerieren. Im Gegensatz dazu ist die axonale Regeneration im peripheren Nervensystem (PNS) prinzipiell zwar möglich, aber oft unvollständig. In diesem Zusammenhang wird der Serin-Threonin Kinase Glykogen-Synthase Kinase 3 (GSK3) mit den beiden Isoformen GSK3α und GSK3β ein wesentlicher Einfluss auf regenerative Prozesse im PNS und ZNS zugeschrieben. Die Rolle von GSK3 wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Durch eine Phosphorylierung an Serin-21 (GSK3α) und Serin-9 (GSK3β) wird die Kinaseaktivität von GSK3 inhibiert. Unsere Arbeitsgruppe verwendete ein genetisches knockin Maus-Modell, bei dem GSK3 durch einen Aminosäureaustausch nicht inhibiert werden konnte und in physiologischen Mengen exprimiert wurde. Es konnte erstmals nachgewiesen werden, dass die konstitutive GSK3-Aktivität axonale Regenerationsprozesse im PNS fördert.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, anhand des gleichen GSK3 knockin Maus-Modells dessen Rolle im ZNS zu untersuchen. Zur Erforschung von Regenerationsmechanismen im ZNS kam das visuelle System mit den retinalen Ganglienzellen (RGZ) zum Einsatz. Eine axonale Schädigung erfolgte mittels einer Sehnervquetschung (SQ). Bei alleiniger SQ ist eine axonale Regeneration nicht möglich, weshalb zur Induktion des intrinsischen Regenerationsprogrammes eine Linsenverletzung (LV) notwendig war. Durch die Methode des Western Blot konnte die Menge an inhibitorisch phosphorylierten GSK3 (pGSK3) ermittelt werden. Anhand von immunhistochemisch gefärbten Retinaschnitten erfolgte die Lokalisierung von pGSK3. Zudem wurden wholemount-Retinae immunhistochemisch gefärbt, um das Überleben von RGZ zu quantifizieren. Zuletzt wurde die axonale Regeneration in longitudinalen Sehnervenschnitten nach einer SQ und zusätzlicher LV untersucht. Die Ergebnisse aus den Western Blots und der Immunhistochemie zeigten, dass eine SQ eine inhibitorische Phosphorylierung von GSK3 hauptsächlich in den RGZ induzierte. Auch im PNS führte eine Verletzung zur gesteigerten GSK3-Phosphorylierung. Bezüglich des Überlebens von RGZ führte erst das gleichzeitige Vorliegen von konstitutiv aktiver GSK3α und GSK3β zu einem marginal gesteigerten Überleben nach einer SQ sowie nach zusätzlicher LV. Dies könnte durch das Überwiegen der anti- über die pro-apoptotischen Effekte, welche beide in der Literatur beschrieben sind, erklärt werden. Des Weiteren ergab die Auswertung der histologischen Sehnervenschnitte, dass die konstitutive GSK3-Aktivität die limitierte Regeneration nach alleiniger SQ nicht beeinflusste. Die gesteigerte Regeneration nach einer LV wurde jedoch durch die konstitutive GSK3-Aktivität signifikant gehemmt. Anhand der Ergebnisse war zu schlussfolgern, dass im Gegensatz zum PNS im ZNS der negative Effekt der GSK3-Aktivität dominierte. Als mögliche Ursache kann eine unterschiedliche Regulierung stromabwärts liegender Signalwege diskutiert werden, beispielsweise der Einfluss auf Mikrotubuli-assoziierte Proteine. Durch die Entschlüsselung der Signalwege könnten in Zukunft therapeutische Strategien abgeleitet werden, die zur Wiederherstellung von verlorengegangenen Funktion nach einer ZNS-Verletzung beitragen.In the adult mammalian central nervous system (CNS) neurons are unable to regenerate injured axons. On the other hand, regeneration of axons in the peripheral nervous system (PNS) is possible in principle, but often incomplete. In this context, serine-threonine kinase gylcogen synthase kinase 3 (GSK3), with its two isoforms GSK3α and GSK3β, is thought to have a crucial influence in regenerative processes both in the PNS and CNS. However, the role of GSK3 is controversially discussed in existing literature because of inconsistent results. Our group was able to show in a transgenic mouse model, in which GSK3 can not be inhibited because of an amino acid exchange and is expressed in physiological levels, that constitutive activity of GSK3 promotes peripheral nerve regeneration. The aim of the current study was to investigate how constitutive activity of GSK3 affects axon regeneration in the CNS by using the above mentioned GSK3 knock in mouse model. Mechanisms of regeneration were examined in the visual system with the retinal ganglion cells (RGCs) as projection neurons of the CNS. An injury of the CNS was caused by crushing the optical nerve (ONC). Because axon growth after ONC is generally strongly limited, the intrinsic regeneration programme was induced by an inflammatory stimulation via lens injury. Due to the induction of axon regeneration, it was possible to investigate the influence of sustained GSK3 activity. The semiquantitative protein detection of retinal lysat in western blot was used to examine the levels of pGSK3. Retina sections were immunohistochemical stained to localise the pGSK3 expression. Immunohistochemical staining of wholemount retinae was used for the quantification of surviving RGCs. Furthermore, regeneration of axons was quantified in longitudinal optic nerve sections. Results from western blot and immunohistochemical staining showed that ONC increased phosphorylation and inactivation of GSK3 mainly in RGCs. This is consistent with the results from the PNS. Concerning survival of RGCs in immunohistochemical staining of wholemount retinae, constitutive activity of GSK3α or GSK3β had no effect after ONC and ONC combined with lens injury. Only when both isoforms were constitutively active, the survival of RGCs was slightly increased. Several studies revealed an anti- and a pro-apoptotic effect of GSK3 so that the shown increased survival could be explained by a stronger anti-apoptotic effect. Furthermore, in longitudinal optic nerve sections, it was shown that limited axon regeneration after ONC was not changed by sustained GSK3 activity but was decreased after induction of regeneration by lens injury. Based on the results in this study, it can be concluded that similar to the PNS, GSK3 activity is inhibited after CNS injury. In contrast to the positive effect of sustained GSK3 activity in the PNS, the negative effect of sustained GSK3 activity dominates in the CNS. A possible reason for the opposing effects may lie in a different regulation of downstream targets of GSK3 (for example, the influence on microtubule associated proteins). Decryption of that downstream targets could enable developing therapeutical strategies in the future to help restore the lost function after an injury in the CNS. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 22.02.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 22.02.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 05.07.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 04.02.2021 |
