Dokument: Heterogeneity of Astrocyte Density, Morphology and Connexins in the Mouse Hippocampus
| Titel: | Heterogeneity of Astrocyte Density, Morphology and Connexins in the Mouse Hippocampus | |||||||
| Weiterer Titel: | Heterogenität der Astrozytendichte, Morphologie und Connexine im Hippocampus der Maus | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=74830 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20261030-162747-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Uelwer, Annika Elisabeth [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Gall, Charlotte von [Gutachter] Dr.rer.nat.habil. Mehlhorn, Julia [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | In addition to neurons, glial cells, especially astrocytes, have increasingly gained attention in recent years. Astrocytes fulfill essential functions, including regulation of the blood- brain barrier, waste clearance via the glymphatic system, energy metabolism, ion and neurotransmitter homeostasis and show pronounced morphological heterogeneity across different brain regions reflecting their diverse functional roles. Astrocytes form a robust, interconnected network via gap junctions formed by connexins (Cx), predominantly Cx30 and Cx43. Cx30 and Cx43 are widely distributed within the brain and are critical for a variety of astrocytic metabolic and electrical coupling functions. In the hippocampus, a key structure for cognitive processes, astrocytic Cx are involved in adult neurogenesis as well as memory formation and learning. Furthermore, astrocytic Cx contribute to sleep regulation, show time-of-day-dependent expression, and can be modulated by light/dark conditions within the brain’s circadian rhythm generator, the suprachiasmatic nucleus of the hypothalamus. However, little is known about regional differences in astrocyte morphology and density, as well as the spatial and temporal distribution of Cx within the hippocampus. Therefore, we performed extensive mapping of Cx30 and Cx43 using immunohistochemistry in hippocampal CA1 and CA3 as well as in the dentate gyrus (DG) in twelve-week-old male C57BL/6J mice. We also compared the Cx30 and Cx43 immunoreaction (Ir) in hippocampal sublayers in mice kept under three different light conditions: standard photoperiod, constant darkness, and constant light. We found spatial differences in Cx30- and Cx43-Ir, which were particularly pronounced in the stratum lacunosum-moleculare of CA1 and CA3 and in the subgranular zone of DG and positively correlated with astrocytic density. Astrocytic morphology varied among the sublayers, showing the greatest radial extension in the neuronal layers (pyramidal and granule cell layers). Under standard photoperiod, Cx30 and Cx43 showed higher Ir during the light phase and the early dark phase. Under constant darkness, increased Cx30- and Cx43-Ir was observed particularly in CA1 and DG during the early (former) dark phase, while under constant light Cx30- and Cx43-Ir was generally reduced. These findings suggest that hippocampal Cx are subject to an endogenous rhythmicity that is modulated by light. Overall, the present study provides a detailed characterization of the spatial and partially temporal distribution of astrocytic connexins and morphology across hippocampal regions. These findings establish a basis for further investigations into structure-function relationships in the context of neuron-glia interactions and the role of astrocytes in the modulation of synaptic plasticity.Neben Neuronen rücken Gliazellen, insbesondere Astrozyten, zunehmend in den Fokus der Forschung. Sie erfüllen essenzielle Funktionen, darunter die Regulation der Blut- Hirn-Schranke, die Abfallbeseitigung über das glymphatische System, den Energiestoffwechsel sowie die Ionen- und Neurotransmitterhomöostase, und weisen entsprechend ihrer vielfältigen Funktionen eine ausgeprägte morphologische Heterogenität zwischen verschiedenen Hirnregionen auf. Astrozyten formen über Gap Junctions, die überwiegend durch die Connexine (Cx) Cx30 und Cx43 gebildet werden, ein eng gekoppeltes Netzwerk. Cx30 und Cx43 sind im Gehirn weit verbreitet und wesentlich für metabolische und elektrische Kopplungsprozesse astrozytärer Netzwerke. Im Hippocampus, einer zentralen Struktur kognitiver Prozesse, sind astrozytäre Cx an der adulten Neurogenese sowie an Lernen und Gedächtnisbildung beteiligt. Zudem tragen astrozytäre Cx zur Schlafregulation bei, zeigen eine tageszeitabhängige Expression und werden durch Hell-Dunkel-Bedingungen im Nucleus suprachiasmaticus des Hypothalamus, dem zirkadianen Taktgeber des Gehirns, moduliert. Es ist jedoch bisher wenig über regionale Unterschiede hinsichtlich der Astrozytenmorphologie und -zelldichte sowie der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Cx innerhalb des Hippocampus bekannt. Daher führten wir mittels Immunhistochemie eine umfassende Kartierung von Cx30 und Cx43 in den hippocampalen Regionen CA1, CA3 und Gyrus dentatus (GD) zwölf Wochen alter männlicher C57BL/6J-Mäuse durch. Zusätzlich analysierten wir die Immunreaktivität (Ir) von Cx30 und Cx43 in hippocampalen Unterregionen unter drei Lichtbedingungen: Standard-Photoperiode, konstante Dunkelheit und konstantes Licht. Dabei zeigten sich deutliche räumliche Unterschiede der Cx30- und Cx43-Ir, welche besonders im Stratum lacunosum-moleculare von CA1 und CA3 sowie in der subgranulären Zone des GD stark ausgeprägt war und positiv mit der astrozytären Dichte korrelierte. Die Astrozytenmorphologie variierte zwischen den Subregionen und zeigte die größte radiale Ausdehnung in den neuronalen Schichten (Pyramidenzell- und Körnerzellschichten). Unter Standard-Photoperiode war die Cx30- und Cx43-Ir während der Lichtphase und frühen Dunkelphase erhöht. Unter konstanter Dunkelheit zeigte sich insbesondere in CA1 und GD während der frühen (ehemaligen) Dunkelphase eine erhöhte Cx30- und Cx43-Ir, während sie unter konstantem Licht insgesamt reduziert war. Diese Befunde lassen darauf schließen, dass die hippocampalen Cx einer endogenen Rhythmizität unterliegen, die durch Licht moduliert wird. Die vorliegende Studie liefert somit eine detaillierte Charakterisierung der räumlichen und teilweise zeitlichen Verteilung astrozytärer Cx sowie der Astrozytenmorphologie in hippocampalen Regionen. Die Ergebnisse bilden eine Grundlage für weiterführende Untersuchungen zu Struktur-Funktions-Beziehungen im Kontext von Neuron-Glia- Interaktion und zur Rolle von Astrozyten bei der Modulation synaptischer Plastizität. | |||||||
| 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: | 30.10.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 30.10.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 29.06.2026 | |||||||
| Datum der Promotion: | 15.10.2026 |
