@phdthesis{Ku2022,
  author    = {Ku, Hsing-Ping},
  title     = {Cadherin-13 Deficiency Impacts Murine Serotonergic Circuitries and Cognitive Functions},
  doi       = {10.25972/OPUS-25144},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-251446},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Cadherin-13 (CDH13) is a member of the cadherin superfamily that lacks the typical transmembrane domain for classical cadherins and is instead attached to the cell membrane with a GPI-anchor. Over the years, numerous genome-wide association (GWA) studies have identified CDH13 as a risk factor for neurodevelopmental disorders, including attention- deficit/hyperactivity disorder (ADHD) and autism spectrum disorder. Further evidence using cultured cells and animal models has shown that CDH13 plays important roles in cell migration, neurite outgrowth and synaptic function of the central nervous system. Research in our laboratory demonstrated that the CDH13 deficiency resulted in increased cell density of serotonergic neurons of the dorsal raphe (DR) in developing and mature mouse brains as well as serotonergic hyperinnervation in the developing prefrontal cortex, one of the target areas of DR serotonergic neurons. In this study, the role of CDH13 was further explored using constitutive and serotonergic system-specific CDH13-deficient mouse models. Within the adult DR structure, the increased density of DR serotonergic neurons was found to be topographically restricted to the ventral and lateral-wing, but not dorsal, clusters of DR. Furthermore, serotonergic hyperinnervation was observed in the target region of DR serotonergic projection neurons in the lateral wings. Unexpectedly, these alterations were not observed in postnatal day 14 brains of CDH13-deficient mice. Additionally, behavioral assessments revealed cognitive deficits in terms of compromised learning and memory ability as well as impulsive-like behaviors in CDH13-deficient mice, indicating that the absence of CDH13 in the serotonergic system alone was sufficient to impact cognitive functions and behavioral competency. Lastly, in order to examine the organization of serotonergic circuitries systematically and to tackle limitations of conventional immunofluorescence, a pipeline of the whole-mount immunostaining in combination with the iDISCO+ based rapid tissue clearing techniques was established. This will facilitate future research of brain neurotransmitter systems at circuitry and/or whole-brain levels and provide an excellent alternative for visualizing detailed and comprehensive information about a biological system in its original space. In summary, this study provided new evidence of CDH13's contribution to proper brain development and cognitive function in mice, thereby offering insights into further advancement of therapeutic approaches for neurodevelopmental disorders.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bonn2011,
  author    = {Bonn, Maria Roswitha},
  title     = {Zielstrukturen des serotonergen Systems in der laterobasalen Amygdala : Untersuchungen an Ratten und einem Mausmodell f{\"u}r emotionale Dysregulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69494},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die Amygdala ist ein Kernkomplex, der dicht von serotonergen Afferenzen innerviert wird. Sowohl bei Tieren als auch beim Menschen spielen Interaktionen zwischen dem serotonergen System und der Amygdala bei der Verarbeitung von Reizen, die mit Angst oder Stress assoziiert sind, eine zentrale Rolle. Genetische Variationen im serotonergen System und/oder dauerhafter Stress k{\"o}nnen dazu f{\"u}hren, dass diese Verarbeitungsprozesse fehlerhaft ablaufen, wodurch Verhaltensanormalit{\"a}ten bzw. die Entstehung psychiatrischer Erkrankungen beg{\"u}nstigt werden. Die Zielneurone der serotonergen Transmission in der Amygdala, die molekularen Mechanismen m{\"o}glicher Interaktionen und strukturelle Konsequenzen der St{\"o}rungen dieser Interaktionen sind jedoch bis zum heutigen Zeitpunkt noch nicht vollst{\"a}ndig bekannt. Daher bestand ein Ziel der vorliegenden Arbeit darin, den Einfluss eines Ungleichgewichts im serotonergen System (5-Htt KO) sowie von wiederholtem, sozialem Stress auf die neuronale Morphologie der Amygdala zu analysieren und Zielneurone serotonerger Afferenzen zu identifizieren und zu charakterisieren, um die neuronalen Netzwerke der Emotionsverarbeitung besser verstehen zu k{\"o}nnen. Um vom 5-Htt-Genotyp abh{\"a}ngige und stressbedingte neuromorphologische Ver{\"a}nderungen zu untersuchen, wurden dreidimensionale Rekonstruktionen von Neuronen der laterobasalen Amygdala von m{\"a}nnlichen, adulten Wildtyp (WT)- und 5-Htt KO-M{\"a}usen angefertigt und bez{\"u}glich verschiedener morphologischer Parameter ausgewertet. An den Pyramidenzellen wurden nur geringf{\"u}gige Ver{\"a}nderungen der dendritischen Komplexit{\"a}t, jedoch, im Vergleich zu WT-M{\"a}usen, eine wesentliche Erh{\"o}hung der Dornendichte an spezifischen dendritischen Kompartimenten bei gestressten WT-M{\"a}usen, sowie nicht gestressten und gestressten 5-Htt KO-M{\"a}usen nachgewiesen. Im Vergleich zu nicht gestressten WT-M{\"a}usen war die dendritische Dornendichte aller anderen Gruppen gleichermaßen erh{\"o}ht. Die Sternzelle, zeigten bez{\"u}glich der untersuchten Parameter keine morphologischen Ver{\"a}nderungen auf. Eine besondere Subpopulation der Interneurone stellen die NeuropeptidY (NPY)-Neurone der laterobasalen Amygdala dar, da sie in diesen Nuclei anxiolytisch wirken. Es gibt nur wenige Anhaltspunkte dar{\"u}ber, durch welche Systeme NPY-Neurone moduliert werden. Da sowohl NPY-Neurone in der laterobasalen Amygdala als auch das serotonerge System an angstregulierenden Prozessen beteiligt sind, sollte im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit untersucht werden, ob es sich bei diesen Neuronen um Zielstrukturen des serotonergen Systems handelt. Mittels licht- und elektronenmikroskopischer Analysen wurden synaptische Kontakte zwischen serotonergen Afferenzen und NPY-immunreaktiven Neuronen in der laterobasalen Amygdala von Ratten verifiziert. Da der funktionelle Einfluss der serotonergen Innervation auf diese Zielneurone von deren Serotoninrezeptor (5-HTR)-Ausstattung abh{\"a}ngt, wurden Koexpressionsanalysen von NPY mRNA mit den mRNAs verschiedener 5-HTR durchgef{\"u}hrt. Die Analysen ergaben, dass NPY mRNA-reaktive Neurone in der laterobasalen Amygdala 5-HT1A und 5-HT2C, jedoch nicht 5-HT3 mRNA koexprimieren. Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Resultate liefern neue Erkenntnisse {\"u}ber den Einfluss des serotonergen Systems auf die laterobasale Amygdala von M{\"a}usen und Ratten. Bei den Ver{\"a}nderungen der dendritischen Dornendichte nach sozialen Stresserfahrungen k{\"o}nnte es sich um neuroadaptive bzw. kompensatorische Mechanismen der Pyramidenzellen handeln, die WT-M{\"a}usen eine Anpassung an sich {\"a}ndernde, negative Umweltbedingungen erm{\"o}glicht. Die erh{\"o}hte Dornendichte k{\"o}nnte dabei die Ausbildung eines „emotionalen Ged{\"a}chtnisses" repr{\"a}sentieren, das eine flexible Verhaltensantwort auf ein erneutes Auftauchen von Gefahr erlaubt. Eine solche Modulation der Erregbarkeit der laterobasalen Amygdala k{\"o}nnte beispielsweise {\"u}ber eine situationsentsprechende Hemmung des Outputs der Pyramidenzellen durch differentiell aktive inhibitorische Netzwerke erfolgen. Eine differentielle Aktivierung kann z. B. {\"u}ber unterschiedliche Rezeptorausstattungen, wie es in der Subpopulation der NPY-Neurone in der vorliegenden Arbeit nachgewiesen wurde, erfolgen. Das erh{\"o}hte angst{\"a}hnliche Verhalten der 5-Htt KO-M{\"a}use nach wiederholtem Stress k{\"o}nnte mit der Unf{\"a}higkeit zusammenh{\"a}ngen, in entsprechenden Situationen durch Neubildung von Dornen zu reagieren, da die Dornendichte bei diesen Tieren schon unter stressarmen Umweltbedingungen ihr Maximum erreicht hat. Sowohl Fehlfunktionen der neuronalen Plastizit{\"a}t als auch m{\"o}gliche Fehlfunktionen der differentiellen Inhibierung der Pyramidenzellen durch Interneurone, die durch genetische Variationen und/oder Stress bedingt sein k{\"o}nnen, k{\"o}nnten eine „offene T{\"u}r" repr{\"a}sentieren, die zu manifesten Auff{\"a}lligkeiten im Verhalten bei Tieren f{\"u}hrt bzw. auch zur Entstehung bestimmter psychiatrischer Erkrankungen beim Menschen beitr{\"a}gt.},
  subject      = {Angst},
  language  = {de}
}
@article{BonnSchmittLeschetal.2013,
  author    = {Bonn, M. and Schmitt, A. and Lesch, K.-P. and Van Bockstaele, E. J. and Asan, E.},
  title     = {Serotonergic innervation and serotonin receptor expression of NPY-producing neurons in the rat lateral and basolateral amygdaloid nuclei},
  series = {Brain Structure and Function},
  volume    = {218},
  journal   = {Brain Structure and Function},
  number    = {2},
  doi       = {10.1007/s00429-012-0406-5},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-132591},
  pages     = {421-435},
  year      = {2013},
  abstract  = {Pharmacobehavioral studies in experimental animals, and imaging studies in humans, indicate that serotonergic transmission in the amygdala plays a key role in emotional processing, especially for anxiety-related stimuli. The lateral and basolateral amygdaloid nuclei receive a dense serotonergic innervation in all species studied to date. We investigated interrelations between serotonergic afferents and neuropeptide Y (NPY)-producing neurons, which are a subpopulation of inhibitory interneurons in the rat lateral and basolateral nuclei with particularly strong anxiolytic properties. Dual light microscopic immunolabeling showed numerous appositions of serotonergic afferents on NPY-immunoreactive somata. Using electron microscopy, direct membrane appositions and synaptic contacts between serotonin-containing axon terminals and NPY-immunoreactive cellular profiles were unequivocally established. Double in situ hybridization documented that more than 50 \%, and about 30-40 \% of NPY mRNA-producing neurons, co-expressed inhibitory 5-HT1A and excitatory 5-HT2C mRNA receptor subtype mRNA, respectively, in both nuclei with no gender differences. Triple in situ hybridization showed that individual NPY mRNA-producing interneurons co-express both 5-HT1A and 5-HT2C mRNAs. Co-expression of NPY and 5-HT3 mRNA was not observed. The results demonstrate that serotonergic afferents provide substantial innervation of NPY-producing neurons in the rat lateral and basolateral amygdaloid nuclei. Studies of serotonin receptor subtype co-expression indicate a differential impact of the serotonergic innervation on this small, but important, population of anxiolytic interneurons, and provide the basis for future studies of the circuitry underlying serotonergic modulation of emotional stimulus processing in the amygdala.},
  language  = {en}
}