@phdthesis{Balk2020,
  author    = {Balk, Stefanie Margarete},
  title     = {Der Einfluss des Kalziumkanalagonisten R-Roscovitine auf die zellul{\"a}re Differenzierung von Motoneuronen eines Mausmodells f{\"u}r Spinale Muskelatrophie Typ 1 (SMA)},
  doi       = {10.25972/OPUS-18986},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-189861},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die spinale Muskelatrophie (SMA) ist eine monogenetische Erkrankung, bei der es durch den Verlust des SMN Proteins zur Degeneration der α-Motoneurone im R{\"u}ckenmark kommt. Abh{\"a}ngig vom Schweregrad zeigen die Patienten bereits innerhalb der ersten Lebensmonate ausgepr{\"a}gte L{\"a}hmungen der Skelettmuskulatur und eine Zwerchfellparese einhergehend mit einer reduzierten Lebenserwartung. Mithilfe von Mausmodellen f{\"u}r die SMA konnte gezeigt werden, dass der Motoneuronenverlust bei Smn-defizienten M{\"a}usen mit St{\"o}rungen der Neurotransmission an der motorischen Endplatte und mit Differenzierungsst{\"o}rungen der Motoneurone einhergeht. Die Differenzierungs-st{\"o}rungen prim{\"a}rer Smn-defizienter Motoneurone sind eng gekoppelt mit einer verminderten Clusterbildung spannungsabh{\"a}ngiger Kalziumkan{\"a}le im distalen axonalen Bereich. Dies wiederum f{\"u}hrt zu einer verminderten Frequenz spontaner Kalziumeinstr{\"o}me am Axonterminus und hat eine ver{\"a}nderte axonale Elongation zur Folge. Es wurden folgende Aspekte in Bezug auf die Verst{\"a}rkung und die Induktion spontaner Kalziumeinstr{\"o}me in Mausmodellen f{\"u}r spinale Muskelatrophien in dieser Arbeit adressiert: 1) Lassen sich spontane Kalziumeinstr{\"o}me in Smn-defizienten Motoneuronen durch die externe Applikation von Kalziumkanalagonisten verst{\"a}rken? 2) Sind spontane Kalziumeinstr{\"o}me in prim{\"a}ren Motoneuronen durch den Brain-derived-neurotrophic-factor (BDNF) induzierbar? 3) Zeigen prim{\"a}re Motoneurone eines Mausmodells f{\"u}r spinale Muskelatrophie mit Ateminsuffizienz Typ 1 (SMARD1) ebenfalls ver{\"a}nderte Kalziumtransienten? Die Ergebnisse meiner Arbeit zeigen, dass durch den Kalziumkanalagonisten R-Roscovitine die Frequenz der spontanen Kalziumeinstr{\"o}me im distalen Axon von Smn-defizienten Motoneuronen signifikant erh{\"o}ht wird. Dies hat wiederum einen regulierenden Effekt auf die Differenzierung der SMA Motoneurone zur Folge. Smn-defiziente Motoneurone zeigen somit keine Unterschiede mehr in Bezug auf Axonl{\"a}ngen und Wachstumskegelfl{\"a}chen im Vergleich zu Kontrollzellen. F{\"u}r R- 10 Roscovitine ist neben der agonistischen Wirkung am Kalziumkanal auch ein inhibitorischer Effekt auf die Cyclin-abh{\"a}ngige Kinase 5 beschrieben. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass die erh{\"o}hten Kalziumtransienten unter der Behandlung mit R-Roscovitine durch eine direkte Bindung an die Cav2 Kalziumkan{\"a}le verursacht werden und nicht durch eine Cdk5 Blockade. Daf{\"u}r spricht die schnelle und reversible Wirkung von R-Roscovitine, sowie die Aufhebung des R-Roscovitines Effekts bei gleichzeitiger Gabe des Cav2.2 Antagonisten ω-Conotoxin MVIIC. Der zweite Aspekt dieser Arbeit behandelt den Einfluss der neurotrophen Faktoren BDNF, CNTF und GDNF auf die Kalziumtransienten am Wachstumskegel wildtypischer Motoneurone. Der Vergleich der neurotrophen Faktoren zeigt, dass nur BDNF eine induzierende Wirkung auf spontane Kalziumtransienten am Wachstumskegel hat. Der letzte Abschnitt dieser Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit den Kalziumtransienten bei Motoneuronen aus dem Nmd2J (SMARD1) Mausmodell. Die SMARD1 gilt als eigenst{\"a}ndige Form der spinalen Muskelatrophien mit unterschiedlicher Genetik und unterschiedlichen klinischen Merkmalen. Die Motoneurone weisen in Bezug auf die Kalziumtransienten keine Unterschiede zwischen Wildtyp und Nmd2J Mutante auf. Es ergibt sich somit kein Hinweis darauf, dass die Degeneration der Motoneurone bei der SMARD1 von einer St{\"o}rung der Kalziumhom{\"o}ostase im distalen axonalen Bereich ausgeht.},
  subject      = {Spinal muscular atrophy (DLC)},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bender2007,
  author    = {Bender, Florian Lothar Paul},
  title     = {Aufkl{\"a}rung des Pathomechanismus bei der pmn-Mausmutante, einem Mausmodell f{\"u}r Motoneuronerkrankungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23711},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die pmn-Maus dient als Modell f{\"u}r degenerative Motoneuronerkrankungen: W{\"a}hrend heterozygote M{\"a}use klinisch unauff{\"a}llig sind, entwickeln homozygote einige Anzeichen, wie man sie auch bei humanen Motoneuronerkrankungen findet. Ab der 2. postnatalen Woche weisen sie eine progrediente Schw{\"a}che der Hinterl{\"a}ufe auf. Innerhalb kurzer Zeit sind auch andere Muskelgruppen betroffen, was zwischen der 4. und 6. postnatalen Woche zum Tod durch Atemversagen f{\"u}hrt. Verantwortlich f{\"u}r die Erkrankung der pmn-M{\"a}use ist eine Punktmutation im Tubulin-spezifischen Chaperon E (tbce) Gen, die zu einem Aminos{\"a}ureaustausch an einer evolution{\"a}r konservierten Aminos{\"a}ure im TBCE-Protein f{\"u}hrt. TBCE wird ubiquit{\"a}r exprimiert und spielt eine Rolle bei der Assemblierung der Mikrotubuli. Ph{\"a}notypisch sind von der Mutation spezifisch Motoneurone betroffen. Nach der Herstellung und Charakterisierung eines Antiserums gegen TBCE war es m{\"o}glich, nach Unterschieden zwischen pmn-mutierten und wildtypischen Motoneuronen hinsichtlich der Stabilit{\"a}t und der subzellul{\"a}ren Lokalisation des TBCE Proteins zu suchen. Western Blot Analysen mit R{\"u}ckenmarkslysaten von vier Wochen alten pmn-M{\"a}usen zeigen eine deutliche Reduktion der TBCE-Expression. Mittels Immunfluoreszenz waren in isolierten embryonalen Motoneuronen indes keine Unterschiede hinsichtlich der Expressionsst{\"a}rke und der subzellul{\"a}ren Lokalisation festzustellen. Das TBCE-Protein wird {\"u}berwiegend im Zellsoma exprimiert und befindet sich dort im Golgi-Apparat und an den Centrosomen, die als Generatoren der axonalen Mikrotubuli angesehen werden. Obwohl mittels Immunfluoreszenz zu diesem Zeitpunkt keine Unterschiede detektierbar sind, weisen die pmn-mutierten Motoneurone nach sieben Tagen in Kultur einige axonale Pathologien auf, wenn sie in Gegenwart des neurotrophen Faktors BDNF kultiviert werden: Das L{\"a}ngenwachstum der Axone ist deutlich reduziert und entlang der Axone finden sich zahlreiche axonale Schwellungen mit Proteinaggregaten. Elektronenmikroskopisch findet sich eine Reduktion der Mikrotubulianzahl im proximalen Axonabschnitt, w{\"a}hrend die medialen und distalen Teile eine unver{\"a}nderte Anzahl an Mikrotubuli aufweisen. Parallel findet sich in allen Axonabschnitten der pmn-mutierten Motoneurone eine deutliche Zunahme an Neurofilamenten. Neben den morphologischen Ver{\"a}nderungen weisen die Motoneurone aus pmn-M{\"a}usen zu diesem Zeitpunkt auch eine St{\"o}rung im axonalen Transport der Mitochondrien auf, die in den Axonen saltatorisch und bidirektional entlang von Mikrotubuli transportiert werden, auf. So ist die Anzahl station{\"a}rer Mitochondrien in pmn-mutierten Motoneuronen signifikant erh{\"o}ht, w{\"a}hrend die Anzahl an transportierten Mitochondrien und deren maximale Transportgeschwindigkeit reduziert ist. Die morphologischen Ver{\"a}nderungen und die St{\"o}rungen im axonalen Transport k{\"o}nnen kompensiert werden, wenn die pmn-mutierten Motoneurone statt mit BDNF mit dem neurotrophen Faktor CNTF kultiviert werden. Die Effekte von CNTF auf das L{\"a}ngenwachstum der Axone ist STAT3 vermittelt, da pmn-mutierte Motoneurone mit einer STAT3-Defizienz keine Reaktion mehr auf die Gabe von CNTF zeigen. Da STAT3 direkt mit Stathmin interagieren kann und dessen destabilisierende Wirkung auf Mikrotubuli dadurch verhindert, wurde angenommen, dass die STAT3 vermittelten CNTF Effekte auf eine lokale Wirkung von STAT3 in Axonen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Diese Hypothese wird dadurch gest{\"u}tzt, dass die Herunterregulation der Stathmin Expression in pmn-mutierten Motoneuronen den gleichen Effekt auf das L{\"a}ngenwachstum zeigt, wie eine CNTF Gabe w{\"a}hrend der Kultivierung.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Clausen2020,
  author    = {Clausen, Jan-Dierk},
  title     = {Der Einfluss des Kalziumkanalagonisten R-Roscovitine auf die Entwicklung und Differenzierung kultivierter prim{\"a}rer Motoneurone eines murinen Modellorganismus f{\"u}r spinale Muskelatrophie Typ I},
  doi       = {10.25972/OPUS-21699},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-216990},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die spinale Muskelatrophie ist nach der zystischen Fibrose die zweith{\"a}ufigste Erkrankung mit autosomal-rezessivem Erbgang und Todesfolge bei Kindern. Der Mangel an intaktem SMN-Protein f{\"u}hrt zu einer retrograden Degeneration der Motoneurone. Je nach prozentualem Mangel des SMN-Proteins ergeben sich unterschiedliche Verlaufsformen. Im Falle der schwersten Form liegt die Lebenserwartung unter zwei Jahren f{\"u}r Neugeborene. Die genaue Ursache der spinalen Muskelatrophie ist nicht abschließend gekl{\"a}rt. Klar ist jedoch, dass eine Differenzierungsdefekt an der muskul{\"a}ren Endplatte der Motoneurone vorliegt. In Zusammenschau der hier generierten Ergebnisse und zahlreicher Vorarbeiten zeigt sich, dass eine gest{\"o}rte Kalziumhom{\"o}ostase mitverantwortlich f{\"u}r diese Differenzierungsst{\"o}rung ist. Dies ist am ehesten durch gest{\"o}rte lokale Kalziumtransienten und eine ver{\"a}nderte Mikrostruktur der Endplatte, im Sinne des Fehlens der f{\"u}r die Differenzierung essentiellen Kalziumkanal-Cluster, zu erkl{\"a}ren. Auch wenn die Wiederherstellung der Kalziumhom{\"o}ostase keinen Einfluss auf die Menge an vorhandenem SMN-Protein hat, zeigt der Einsatz des Kalziumkanalagonisten R-Roscovitine eine restitutio des Ph{\"a}notyps kultivierter Motoneurone in vitro, sowie auch eine signifikante Lebensverl{\"a}ngerung von murinen Tieren mit einer der SMA I {\"a}quivalenten Verlaufsform in vivo. Auch wenn es sich im Falle des Einsatzes von Kalziumkanalagonisten nicht um eine kausale Therapie, wie zum Beispiel im Falle gentechnologischer Ans{\"a}tze, handelt, stellen sie trotzdem eine vielversprechende Erg{\"a}nzung des Portfolios an therapeutischen Optionen dar. Die St{\"a}rke liegt hierbei in dem sofortigen Wirkeintritt nach Applikation mit antizipiert rascher Symptomverbesserung.},
  subject      = {Spinale Muskelatrophie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Deng2023,
  author    = {Deng, Chunchu},
  title     = {Dynamic remodeling of endoplasmic reticulum and ribosomes in axon terminals of wildtype and Spinal Muscular Atrophy motoneurons},
  doi       = {10.25972/OPUS-26495},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-264954},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {In highly polarized neurons, endoplasmic reticulum (ER) forms a dynamic and continuous network in axons that plays important roles in lipid synthesis, Ca2+ homeostasis and the maintenance of synapses. However, the mechanisms underlying the regulation of axonal ER dynamics and its function in regulation of local translation still remain elusive. In the course of my thesis, I investigated the fast dynamic movements of ER and ribosomes in the growth cone of wildtype motoneurons as well as motoneurons from a mouse model of Spinal Muscular Atrophy (SMA), in response to Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) stimulation. Live cell imaging data show that ER extends into axonal growth cone filopodia along actin filaments and disruption of actin cytoskeleton by cytochalasin D treatment impairs the dynamic movement of ER in the axonal filopodia. In contrast to filopodia, ER movements in the growth cone core seem to depend on coordinated actions of the actin and microtubule cytoskeleton. Myosin VI is especially required for ER movements into filopodia and drebrin A mediates actin/microtubule coordinated ER dynamics. Furthermore, we found that BDNF/TrkB signaling induces assembly of 80S ribosomes in growth cones on a time scale of seconds. Activated ribosomes relocate to the presynaptic ER and undergo local translation. These findings describe the dynamic interaction between ER and ribosomes during local translation and identify a novel potential function for the presynaptic ER in intra-axonal synthesis of transmembrane proteins such as the α-1β subunit of N-type Ca2+ channels in motoneurons. In addition, we demonstrate that in Smn-deficient motoneurons, ER dynamic movements are impaired in axonal growth cones that seems to be due to impaired actin cytoskeleton. Interestingly, ribosomes fail to undergo rapid structural changes in Smn-deficient growth cones and do not associate to ER in response to BDNF. Thus, aberrant ER dynamics and ribosome response to extracellular stimuli could affect axonal growth and presynaptic function and maintenance, thereby contributing to the pathology of SMA.},
  subject      = {Motoneuron},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Doerck2007,
  author    = {Doerck, Sebastian},
  title     = {In vivo-Expression der endothelialen Adh{\"a}sionsmolek{\"u}le ICAM-1 und VCAM-1 bei der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis: Untersuchungen mit target-spezifischen Ultraschallkontrastmitteln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23390},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Der adoptive Transfer myelinspezifischer, enzephalithogener T-Lymphozyten f{\"u}hrt bei Lewis-Ratten zu einer monophasisch verlaufenden Enzephalomyelitis (AT-EAE). Das Tiermodell AT-EAE ist gut geeignet, um die Transmigration von Lymphozyten {\"u}ber die Blut-Hirn-Schranke (BHS) ins Hirngewebe zu untersuchen. Der Einwanderung aktivierter Lymphozyten in das ZNS-Parenchym geht eine komplexe Kaskade von Zell-Zell-Interaktionen zwischen Lymphozyten und Endothel der BHS voraus. Die endothelialen Adh{\"a}sionsmolek{\"u}le Intercellular Adhesion Molecule 1 (ICAM-1) und Vascular Adhesion Molecule 1 (VCAM-1) sind entscheidend an diesem Prozess beteiligt. Mit einer k{\"u}rzlich entwickelten, ultraschallbasierte molekularen Bildgebung und Quantifizierung ist die sequentielle Messung der Molek{\"u}le ICAM-1 und VCAM-1 im Verlauf der AT-EAE am lebenden Tier m{\"o}glich. Schon vor dem Einsetzen der ersten klinischen Symptomatik zeigte sich bei den Versuchstieren ein Anstieg der Expression der Zelladh{\"a}sionsmolek{\"u}le ICAM-1- und VCAM-1.Diese Expression persistierte unerwartet {\"u}ber das Maximum der klinischen Symptomatik hinaus und bis in die Phasen der fr{\"u}hen Remission. Immunhistochemische F{\"a}rbungen von Gehirn und R{\"u}ckenmark best{\"a}tigten diese Expressionskinetik in situ. Dar{\"u}ber hinaus konnte histologisch und durchflusszytometrisch eine Persistenz CD4-positiver Lymphozyten in der fr{\"u}hen Remissionphase nachgewiesen werden. Hier war vor allem ein Anstieg der CD4- und FoxP3- positiven regulatorischen T-Zellen in der CD4 Subpopulation festzustellen. Diesen Zellen wird eine wichtige regulatorische Bedeutung f{\"u}r die Beendigung von Entz{\"u}ndungsreaktionen zugeschrieben. Ein experimentellen Beleg daf{\"u}r, dass regulatorische Zellen in den Phasen der Remission die selben Migrationswege wie proinflammatorische Zellen nutzen, ergab sich durch die Blockade von ICAM-1 mit hohen Dosen eines monoklonalen Antik{\"o}rpers. Wurde dieser AK in der Progressionsphase der Erkrankung gegeben, resultierte dies in einer signifikanten Reduktion der klinischen Symptomatik. Im Gegensatz dazu f{\"u}hrte die sp{\"a}tere Gabe des Antik{\"o}rpers in der fr{\"u}hen Remission zu einer signifikanten Verschlechterung des Krankheitverlaufes. In Zusammenschau legen diese Ergebnisse die Hypothese nahe, dass Adh{\"a}sionsmolek{\"u}le wie ICAM-1 nicht nur an der Einwanderung pathogener proinflammatorischer Zellen entscheidend beteiligt sind, sondern dass sie auch die Einwanderung antiinflammorischer und regulatorischer Zellen in das ZNS erm{\"o}glichen, die f{\"u}r eine Abschw{\"a}chung der Gewebsentz{\"u}ndung und Zerst{\"o}rung wichtig sind. Therapeutische Intervention an der BHS sind auf dem Boden dieser Erkenntnisse wahrscheinlich stadienabh{\"a}ngig wirksam und k{\"o}nnten bei falschem Einsatz mehr schaden als nutzen. Molekulare Bildgebungstechniken, wie hier paradigmatisch f{\"u}r die. ultraschallbasierten SPAQ-Technologie gezeigt, werden deshalb in Zukunft f{\"u}r die Bestimmung der geeigneten Phase einer entz{\"u}ndlichen ZNS Erkrankung und damit den geeigneten Zeitpunkt f{\"u}r eine therapeutische Intervention großes Potential erlangen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Drehmann2018,
  author    = {Drehmann, Paul},
  title     = {SLC7A10 als neues Gen f{\"u}r humane Hyperekplexie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-159736},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Neuste Studien haben ergeben, dass Asc-1 Knock-out M{\"a}use aufgrund einer verminderten intrazellul{\"a}ren Glycinkonzentration in synaptischen Boutons im Gehirn, einen Hyperekplexie-{\"a}hnlichen Ph{\"a}notyp entwickeln. Aufgrund nicht vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rter Ursachen f{\"u}r die Entstehung des Krankheitsbildes der Hyperekplexie beim Menschen, wurde eine Kohorte von 51 Patienten zusammengetragen, um vor dem Hintergrund der Forschungsergebnisse zu Asc-1 im Tiermodell, das kodierende Gen beim Menschen SLC7A10 als m{\"o}gliches Kandidatengen auf Sequenzalterationen zu untersuchen. Hierf{\"u}r wurde aus Vollblut der an Hyperekplexie erkrankten Patienten genomische DNA isoliert, um mittels PCR und anschließendem Screening der Sequenzen, Mutationen innerhalb funktionell wichtiger Bereiche des Gens zu eruieren. Neben weiteren Sequenzunterschieden, die meist in Introns gefunden wurden, wurde die codierende Mutation G307R innerhalb von Exon 7 identifiziert, die letztendlich der Grund f{\"u}r eine Versuchsreihe war, um zu hinterfragen, ob dieser Aminos{\"a}ureaustausch in der Proteinsequenz funktionelle Konsequenzen zur Folge hat. HEK293-Zellen wurden mit dem zuvor hergestellten Klon G307R transfiziert, um {\"u}ber Biotinylierung, immuncytochemische F{\"a}rbungen und funktionelle Untersuchungen die Aktivit{\"a}t des Transporters zu beurteilen. Hier zeigte sich ein Funktionsverlust von {\"u}ber 95 \%, bei uneingeschr{\"a}nkter Oberfl{\"a}chenexpression. ASC-1 best{\"a}tigt sich damit als neue Ursache in der Auspr{\"a}gung von Hyperekplexie. Ferner k{\"o}nnen Zusammenh{\"a}nge mit geistiger Retardierung und eingeschr{\"a}nkter neuronaler Plastizit{\"a}t bestehen.},
  subject      = {Knockout},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Drexl2018,
  author    = {Drexl, Hans Henning},
  title     = {Der Einfluss von R-Roscovitine und Valproat auf das Wachstums- und pr{\"a}synaptische Differenzierungsverhalten SMN-defizienter Motoneurone},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-171696},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die spinale Muskelatrophie ist eine monogenetische Erkrankung, die bereits im Kindesalter aufgrund von Motoneurondegeneration zu Muskelatrophie f{\"u}hrt und nicht selten einen t{\"o}dlichen Verlauf nimmt. Ursache der Erkrankung ist ein Mangel an SMN-Protein. Der hierf{\"u}r verantwortliche Verlust des SMN1-Gens kann durch das SMN2-Gen aufgrund eines gest{\"o}rten Spleißprozesses am Exon 7 nicht kompensiert werden. Neben Aufgaben in der RNA-Prozessierung wird das SMN-Protein f{\"u}r den axonalen Transport von Ribonucleinpartikeln in Motoneuronen ben{\"o}tigt, was bei der SMA zu pathologischem Wachstum, Differenzierung und Funktion der Motoraxone f{\"u}hrt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden kultivierte Motoneurone aus einem Mausmodell f{\"u}r die SMA Typ I (Genotyp Smn-/-;SMN2) mit zwei unterschiedlichen Substanzen behandelt und deren Wirkungen auf das pr{\"a}synaptische Differenzierungsverhalten der Motoneurone verglichen: R-Roscovitine, ein Agonist/Modulator spannungsabh{\"a}ngiger N-Typ- und P/Q-Typ-Kalziumkan{\"a}le, welcher zudem eine CDK-inhibierende Wirkung besitzt, sowie Valproat, ein HDAC-Inhibitor, der eine stimulierende Wirkung auf die SMN-Transkription hat. Es zeigte sich, dass R-Roscovitine in der Lage ist, das pathologische Wachstums- und pr{\"a}synaptische Differenzierungsverhalten der Smn-defizienten Motoneurone zu normalisieren, ohne hierbei Einfluss auf die erniedrigte Menge an Smn-Protein zu nehmen. Die Behandlung mit Valproat beeinflusst hingegen weder die Menge an Smn-Protein, noch die pathologische Differenzierung der Wachstumskegel Smn-defizienter Motoneurone. Erkl{\"a}ren lassen sich diese Effekte in erster Linie durch den Agonismus an spannungsabh{\"a}ngigen Kalziumkan{\"a}len durch R-Roscovitine. Durch vermehrten Kalziumeinstrom kommt es zur Normalisierung von Struktur und Funktion der Wachstumskegel. Ein CDK-vermittelter Effekt scheint unwahrscheinlich. Obgleich die genauen Vorg{\"a}nge noch nicht verstanden sind, zeigen diese Ergebnisse, dass sich Smn-defiziente Motoneurone normal entwickeln k{\"o}nnen, wenn die hierf{\"u}r erforderlichen kalziumabh{\"a}ngigen pr{\"a}synaptischen Differenzierungssignale korrekt ausgel{\"o}st werden. Bei weiterer Erforschung sind Therapeutika denkbar, die in Zukunft die {\"u}berwiegend genetisch orientierten Therapieans{\"a}tze zur Hochregulation der SMN-Expression bei SMA-Patienten {\"u}ber einen von der Genetik unabh{\"a}ngigen Wirkmechanismus unterst{\"u}tzen k{\"o}nnen.},
  subject      = {Spinale Muskelatrophie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{EngelhardtgebChristiansen2013,
  author    = {Engelhardt [geb. Christiansen], Frauke},
  title     = {Synaptic Connectivity in the Mushroom Body Calyx of Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85058},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Learning and memory is considered to require synaptic plasticity at presynaptic specializations of neurons. Kenyon cells are the intrinsic neurons of the primary olfactory learning center in the brain of arthropods - the mushroom body neuropils. An olfactory mushroom body memory trace is supposed to be located at the presynapses of Kenyon cells. In the calyx, a sub-compartment of the mushroom bodies, Kenyon cell dendrites receive olfactory input provided via projection neurons. Their output synapses, however, were thought to reside exclusively along their axonal projections outside the calyx, in the mushroom body lobes. By means of high-resolution imaging and with novel transgenic tools, we showed that the calyx of the fruit fly Drosophila melanogaster also comprised Kenyon cell presynapses. At these presynapses, synaptic vesicles were present, which were capable of neurotransmitter release upon stimulation. In addition, the newly identified Kenyon cell presynapses shared similarities with most other presynapses: their active zones, the sites of vesicle fusion, contained the proteins Bruchpilot and Syd-1. These proteins are part of the cytomatrix at the active zone, a scaffold controlling synaptic vesicle endo- and exocytosis. Kenyon cell presynapses were present in γ- and α/β-type KCs but not in α/β-type Kenyon cells. The newly identified Kenyon cell derived presynapses in the calyx are candidate sites for an olfactory associative memory trace. We hypothesize that, as in mammals, recurrent neuronal activity might operate for memory retrieval in the fly olfactory system. Moreover, we present evidence for structural synaptic plasticity in the mushroom body calyx. This is the first demonstration of synaptic plasticity in the central nervous system of Drosophila melanogaster. The volume of the mushroom body calyx can change according to changes in the environment. Also size and numbers of microglomeruli - sub-structures of the calyx, at which projection neurons contact Kenyon cells - can change. We investigated the synapses within the microglomeruli in detail by using new transgenic tools for visualizing presynaptic active zones and postsynaptic densities. Here, we could show, by disruption of the projection neuron - Kenyon cell circuit, that synapses of microglomeruli were subject to activity-dependent synaptic plasticity. Projection neurons that could not generate action potentials compensated their functional limitation by increasing the number of active zones per microglomerulus. Moreover, they built more and enlarged microglomeruli. Our data provide clear evidence for an activity-induced, structural synaptic plasticity as well as for the activity-induced reorganization of the olfactory circuitry in the mushroom body calyx.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fischer2010,
  author    = {Fischer, Matthias},
  title     = {Der Einfluß der Ribosomale S6 Kinase 2 (RSK2) auf das Neuriten- und Synapsenwachstum in vivo und in Zellkultur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48341},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In dieser Arbeit sollte die Funktion der Ribosomalen S6 Kinase 2 (RSK2) auf neuronaler Ebene untersucht werden. Dahingehend gab es, z.B. auf Grund der Ph{\"a}notypen von Fliegen und M{\"a}usen mit Mutationen im entsprechenden Gen oder von Patienten mit Coffin-Lowry-Syndrom (CLS) nur Vermutungen. Es bestand letztlich die Hoffnung, einen Beitrag zur Aufkl{\"a}rung der Pathophysiologie des CLS zu leisten. Es stellte sich auf Grund von Experimenten sowohl in vivo als auch in vitro in verschiedenen Modellsystemen in dieser Arbeit heraus, daß RSK2 einen negativen Einfluß auf das Neuriten- und Synapsenwachstum hat. In kultivierten Motoneuronen f{\"u}hrte der KO von RSK2 zu l{\"a}ngeren Axonen und die {\"U}berexpression eines konstitutiv aktiven RSK2-Konstrukts zu k{\"u}rzeren Axonen. In PC12-Zellen f{\"u}hrte die Expression von konstitutiv aktiven RSK2 Konstrukten zur Verk{\"u}rzung der Neuriten und die Expression eines Kinase-inaktiven RSK2 Konstrukts zu l{\"a}ngeren Neuriten. In vivo war die neuromuskul{\"a}re Synapse bei RSK2-KO M{\"a}usen vergr{\"o}ßert und hatte bei Drosophila rsk Mutanten mehr Boutons. Das RSK2-Protein ist in Motoneuronen der Maus und in {\"u}berexprimierter Form in den Boutons der neuromuskul{\"a}ren Synapse bei Drosophila nachweisbar. Damit wurde zum ersten Mal die Funktion von RSK2 auf neuronaler Ebene beschrieben. Bez{\"u}glich des Mechanismus, wie RSK2 das Nervenwachstum beeinflußt gab es deutliche Hinweise, die daf{\"u}r sprechen, daß RSK2 dies {\"u}ber eine in der Literatur schon h{\"a}ufiger beschriebene Hemmung der MAPK ERK1/2 erreicht. F{\"u}r diese Hypothese spricht die Tatsache, daß die ERK-Phosphorylierung in murinen Motoneuronen und im R{\"u}ckenmark embryonaler M{\"a}use der RSK2-Mutante erh{\"o}ht ist und der Axonwachstumsdefekt durch eine Hemmung von MEK/ERK behoben werden kann. Auch ist die ERK-Phosphorylierung an der murinen Muskel-Endplatte in der Mutante erh{\"o}ht. Zudem zeigen genetische Epistasis-Experimente in Drosophila, daß RSK die Bouton-Zahl {\"u}ber ERK/RL hemmt. RSK scheint also in Drosophila von der Funktion her der RSK2-Isoform in Wirbeltieren sehr {\"a}hnlich zu sein. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist die Beobachtung, daß RSK2 bei Motoneuronen keinen wesentlichen Einfluß auf das {\"U}berleben der Zellen in Gegenwart neurotropher Faktoren hat. M{\"o}glicherweise spielen hier redundante Funktionen der RSK Familienmitglieder eine Rolle. Ein bislang unerkl{\"a}rter Befund ist die reduzierte Frequenz spontaner Depolarisationen bzw. damit einhergehender Ca2+ Einstr{\"o}me bei RSK2-KO Motoneuronen in Zellkultur. Die H{\"a}ufigkeit und Dichte von Ca2+-Kan{\"a}len und aktive Zonen Proteinen war in Motoneuronen nicht von der Anwesenheit des RSK2-Proteins abh{\"a}ngig. Im Hippocampus konnte außerdem das RSK2-Protein pr{\"a}synaptisch in den Moosfaser-Boutons der CA3 Region nachgewiesen werden. Es befindet sich auch in den Pyramidenzellen, aber nicht in den Pyramidenzell-Dendriten in CA3. Bez{\"u}glich der Bedeutung dieser Befunde f{\"u}r die Aufkl{\"a}rung der Pathologie des CLS ist zu folgern, daß der neuro-psychologische Ph{\"a}notyp bei CLS Patienten wahrscheinlich nicht durch reduziertes {\"U}berleben von Neuronen, sondern eher durch disinhibiertes Axonwachstum oder Synapsenwachstum bedingt ist. Dies kann grob sowohl f{\"u}r die peripheren als auch die zentralen Defekte gelten, denn die Synapsen im ZNS und am Muskel sind in ihrer molekularen Ausstattung z.B. im Bereich der Vesikel, der aktiven Zonen oder der Transmitteraussch{\"u}ttung sehr {\"a}hnlich. Weiterhin k{\"o}nnte eine ver{\"a}nderte synaptische Plastizit{\"a}t u.a. an der Moosfaser-Pyramidenzell-Synapse in der CA3 Region des Hippocampus eine Rolle bei den kognitiven und mnestischen Einschr{\"a}nkungen der Patienten spielen. Die Entdeckung, daß aktiviertes ERK bei den beobachteten Effekten eine Rolle spielt kann f{\"u}r die Entwicklung von Therapiestrategien eine wertvolle Erkenntnis sein.},
  subject      = {Ribosom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Frank2015,
  author    = {Frank, Nicolas Clemens},
  title     = {Lokale axonale Wirkungen der CNTF-STAT3 Signalkaskade in Motoneuronen der pmn Maus - einem Mausmodel f{\"u}r die Amyotrophe Lateralsklerose},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121065},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {1. Zusammenfassung W{\"a}hrend der Embryogenese und nach Verletzungen von Nerven regulieren neurotrophe Faktoren Signalwege f{\"u}r Apoptose, Differenzierung, Wachstum und Regeneration von Neuronen. In vivo Experimente an neugeborenen Nagern haben gezeigt, dass der Verlust von Motoneuronen nach peripherer Nervenl{\"a}sion durch die Behandlung mit GDNF, BDNF, und CNTF reduziert werden kann In der pmn-Mausmutante, einem Modell f{\"u}r die Amyotrophe Lateralsklerose, f{\"u}hrt die Gabe von CNTF, nicht aber von GDNF zu einem verz{\"o}gerten Krankheitsbeginn und einem verlangsamten Fortschreiten der Motoneuronendegeneration. Ausl{\"o}ser der Motoneuronendegeneration in der pmn-Maus ist eine Mutation im Tubulin spezifischen Chaperon E (Tbce) Gen, das f{\"u}r eines von f{\"u}nf Tubulin spezifischen Chaperonen (TBCA-TBCE) kodiert und an der Bildung von -Tubulinheterodimeren beteiligt ist. Diese Arbeit sollte dazu beitragen, die CNTF-induzierten Signalwege zu entschl{\"u}sseln, die sich lindernd auf den progredienten Verlauf der Motoneuronendegeneration in der pmn-Maus auswirken. Prim{\"a}re pmn mutierte Motoneurone zeigen ein reduziertes Axonwachstum und eine erh{\"o}hte Anzahl axonaler Schwellungen mit einer anomalen H{\"a}ufung von Mitochondrien - ein fr{\"u}hes Erkennungsmerkmal bei ALS-Patienten. Die Applikation von CNTF nicht aber von BDNF oder GDNF, kann in vitro die beobachteten Wachstumsdefekte und das bidirektionale axonale Transportdefizit in pmn mutierten Motoneurone verhindern. Aus {\"a}lteren Untersuchungen war bekannt, dass CNTF {\"u}ber den dreiteiligen transmembranen Rezeptorkomplex, bestehend aus CNTFR, LIFR und gp130, Januskinasen aktiviert, die STAT3 an Tyrosin 705 phosphorylieren (pSTAT3Y705). Ich konnte beobachten, dass axonales fluoreszenzmarkiertes pSTAT3Y705 nach CNTF-Gabe nicht retrograd in den Nukleus transportiert wird. Stattdessen f{\"u}hrt die CNTF-induzierte Phosphorylierung von STAT3 an Tyrosin 705 zu einer transkriptionsunabh{\"a}ngigen lokalen Reaktion im Axon. Diese pSTAT3Y705 abh{\"a}ngige Reaktion ist notwendig und ausreichend, um das reduzierte Axonwachstum pmn mutierter Motoneurone zu beheben. Wie die Kombination einer CNTF Behandlung mit dem shRNA vermittelten knock-down von Stathmin in pmn mutierten Motoneuronen zeigt, zielt die CNTF-STAT3 Signalkaskade auf die Stabilisierung axonaler Mikrotubuli ab und wirkt sich positiv auf die anterograde und retrograde Mobilit{\"a}t von axonalen Mitochondrien aus. Interessanter Weise konnte ich außerdem feststellen, dass eine akute Gabe von CNTF das mitochondriale Membranpotential in Axonen prim{\"a}rer pmn mutierter und wildtypischer Motoneurone erh{\"o}ht und einen Anstieg von ATP ausl{\"o}st. Meine Beobachtungen legen nahe, dass CNTF unerwarteter Weise auch eine transiente Phosphorylierung an STAT3 Serin 727 (pSTAT3S727) ausl{\"o}st, die zur anschließenden Translokation von pSTAT3S727 in Mitochondrien f{\"u}hrt. Diese Ergebnisse zeigen, dass STAT3 mehrere lokale Ziele im Axon besitzt, n{\"a}mlich axonale Mikrotubuli und Mitochondrien.},
  subject      = {Motoneuron},
  language  = {de}
}