Dokument: Wie beeinflusst das rote Haus die Synchronisation zirkadianer Rhythmen bei BMAL1-Knockout-Mäusen?
| Titel: | Wie beeinflusst das rote Haus die Synchronisation zirkadianer Rhythmen bei BMAL1-Knockout-Mäusen? | |||||||
| Weiterer Titel: | Does a Red House Affect Rhythms in Mice with a Corrupted Circadian System? | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=62155 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20230322-105646-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Öztürk, Menekse [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Gall, Charlotte von [Gutachter] Prof. Dr. Sager, Martin [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Zirkadiane Rhythmik, BMAL1, Enrichment | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Zusammenfassung
Zahlreiche physiologische Vorgänge in Säugetieren unterliegen zirkadianen Rhythmen, die von einem zirkadianen System koordiniert und unterhalten werden. Der Schlaf-Wach-Rhythmus stellt bei vielen terrestrischen Lebewesen eine bekannte Manifestation zirkadianer Rhythmen dar. Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) ist ein paariges Kerngebiet im Hypothalamus und kontrolliert als zentraler zirkadianer Rhythmusgenerator untergeordnete zirkadiane Oszillatoren in Gehirn und Peripherie. Informationen über die Lichtverhältnisse der Umwelt gelangen über eine Faserbahn, den Tractus retinohypothalamicus (RHT), von der Retina zum SCN mit dem Ziel, die rhythmischen Körperfunktionen und Verhaltensmuster mit dem externen Licht- Dunkelheit-Zyklus abzustimmen. Über diese Bahn wird auch die Aktivität von nachtak- tiven Nagetieren, unabhängig vom zirkadianen System, durch Licht gehemmt. Auf zellulärer Ebene setzt sich das molekulare Uhrwerk aus miteinander verzahnten transkriptional-translationalen Rückkopplungsschleifen aus so genannten Uhrengenen zusam- men, die eine rhythmische Genexpression antreiben. Ein zentrales Uhrengen ist Bmal1. Mäuse mit einer gezielten Deletion von Bmal1 (Bmal1-/-) weisen ein defektes molekulares Uhrwerk und entsprechend gestörte zirkadiane Rhythmen auf. Licht hemmt auch die Aktivität der Bmal1-/- Mäuse, bei ihnen ist zugleich der Lichteingang in das zirkadiane System geringfügig gestört. Dies demonstriert, dass das molekulare Uhrwerk auch eine wichtige Rolle bei der regulären Retinafunktion und der lichtinduzierten Signaltransduktion im SCN spielt. Das rote Haus (RH) gehört zu verbreiteten Maßnahmen, die das Wohlbefinden von Tieren in wissenschaftlichen Haltungen optimieren sollen. Es besteht aus rotem transparentem Kunststoff und bietet Labormäusen einen dunklen Rückzugsort und Schlaf- platz, in dem langwelliges Licht mit schwacher Bestrahlungsstärke herrscht. Da Mäuse nachtaktiv sind, erwachen sie, wenn das zirkadiane System intakt ist, am Ende der Lichtphase bzw. zu Beginn der Dunkelphase. Wenn die Lichtperzeption intakt ist, wer- den sie, falls sie in der Lichtphase wach werden, das Licht wahrnehmen können, ohne den Schlafplatz verlassen zu müssen. Somit ist das RH für Mäuse mit einem intakten molekularen Uhrwerk und einer intakten Lichtperzeption unproblematisch für die Koordination zirkadianer Rhythmen mit dem externen Licht-Dunkelheit-Zyklus. Wie sich das RH auf das rhythmische Verhalten von Mäusen mit einem defekten molekularen Uhr- werk und einer gestörten Lichtperzeption auswirkt, ist bisher nicht bekannt und Gegen- stand der vorliegenden Arbeit. Es wurde untersucht, wie das RH die spontane rhythmische lokomotorische Aktivität von Bmal1-/- Mäusen beeinflusst. Darüber hinaus haben wir mittels Immunhistochemie den Tagesverlauf von Markern für das molekulare Uhr- werk bzw. für die neuronale Aktivität, PER1 und p-ERK, im SCN untersucht. Des Weiteren wurde der tageszeitliche Verlauf der Corticosteron-Spiegel im Serum der Mäuse untersucht, da die Synthese dieser Hormone nicht nur durch Stress induziert wird, sondern auch ein bedeutendes rhythmisches Signal im zirkadianen System darstellt. Unsere Daten weisen insgesamt darauf hin, dass der Einsatz des RH bei Bmal1-/- Mäusen das rhythmische lokomotorische Verhalten und weiterhin die rhythmische neuronale Aktivität des SCN stört. Auf die Corticosteron-Spiegel hatte das RH dagegen keinen Einfluss. Wir empfehlen daher, die Verwendung des RH bei Mäusen mit defektem zirkadianem System und/ oder gestörter Lichtperzeption kritisch zu bewerten, insbesondere bei Verhaltensstudien.Summary Numerous body functions in mammals emerge from circadian rhythms, coordinated and maintained by a circadian system. A well-known manifestation of circadian rhythms in terrestrial creatures is the sleep-wake cycle. The suprachiasmatic nucleus (SCN) is a paired core area in the hypothalamus working as a central circadian pace- maker and controlling subordinate oscillators in brain and periphery. Information about the environmental time is transferred via the retinohypothalamic tract (RHT) to the SCN, in order to align physiological functions and rhythmic behavior with external light-dark-cycles. Moreover, this pathway suppresses activity in nocturnal rodents through light, regardless of the circadian system. Focusing on a cellular approach, the molecular clockwork consists of linked transcriptional/translational feedback loops of so-called clock genes, intending to push rhythmic gene expression. One central clock gene is Bmal1. Mice with a selected deletion of Bmal1 (Bmal1-/-) present a disrupted molecular clockwork and accordingly, show corrupted circadian rhythms. Light inhibits activity in Bmal1-/- mice likewise, light input into the circadian system is slightly disrupted, displaying the importance of the molecular clockwork in the regular function of the retina and the light-induced signal transduction in the SCN. The red house (RH) is one of many measures to improve well-being of animals in scientific research. It is built of red transparent plastic and provides shelter and sleeping facility to laboratory mice with long-wavelength light of low irradiance. Due to mice being nocturnal, they will awake in the end of the light phase or rather in the beginning of the dark phase, if an intact circadian system is given. With an unimpaired light perception, they will, if waking up during the light phase, be able to detect light without having to exit the shelter. Consequently, the RH is unproblematic for mice with an undamaged molecular clockwork and unscathed light perception regarding adjustment of circadian rhythms to the external light/dark cycle. The way the RH is influencing rhythmic behavior in mice with a malfunctioning molecular clockwork and light perception, is not known so far and topic of the present study. We addressed, how the RH modulates spontaneous rhythmic locomotor activity in Bmal1-/- mice. Furthermore, we analyzed daily developments of PER1 and p-ERK in the SCN as markers of neuronal activity and of the molecular clockwork via Immunohistochemistry. Furthermore, we appraised day/night plasma corticosterone levels due to the known rhythmic distribution and the synthesis being triggered by stress. Overall, our data implies, that the usage of the RH in Bmal1-/- mice obliterates rhythmic locomotor behavior. Continuously, rhythmic SCN neuronal activity is diminished. Nevertheless, no difference in the rhythmic release of corticosterones throughout all subgroups was detectable. Thus, we recommend questioning the application of the RH in mice with a disturbed circadian system or light-input pathway, particularly in behavioral studies. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Anatomie II | |||||||
| Dokument erstellt am: | 22.03.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 22.03.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 05.09.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 17.01.2023 |
