@article{StrekalovaPavlovTrofimovetal.2022, author = {Strekalova, Tatyana and Pavlov, Dmitrii and Trofimov, Alexander and Anthony, Daniel C. and Svistunov, Andrei and Proshin, Andrey and Umriukhin, Aleksei and Lyundup, Alexei and Lesch, Klaus-Peter and Cespuglio, Raymond}, title = {Hippocampal over-expression of cyclooxygenase-2 (COX-2) is associated with susceptibility to stress-induced anhedonia in mice}, series = {International Journal of Molecular Sciences}, volume = {23}, journal = {International Journal of Molecular Sciences}, number = {4}, issn = {1422-0067}, doi = {10.3390/ijms23042061}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-284056}, year = {2022}, abstract = {The phenomenon of individual variability in susceptibility/resilience to stress and depression, in which the hippocampus plays a pivotal role, is attracting increasing attention. We investigated the potential role of hippocampal cyclooxygenase-2 (COX-2), which regulates plasticity, neuroimmune function, and stress responses that are all linked to this risk dichotomy. We used a four-week-long chronic mild stress (CMS) paradigm, in which mice could be stratified according to their susceptibility/resilience to anhedonia, a key feature of depression, to investigate hippocampal expression of COX-2, a marker of microglial activation Iba-1, and the proliferation marker Ki67. Rat exposure, social defeat, restraints, and tail suspension were used as stressors. We compared the effects of treatment with either the selective COX-2 inhibitor celecoxib (30 mg/kg/day) or citalopram (15 mg/kg/day). For the celecoxib and vehicle-treated mice, the Porsolt test was used. Anhedonic (susceptible) but not non-anhedonic (resilient) animals exhibited elevated COX-2 mRNA levels, increased numbers of COX-2 and Iba-1-positive cells in the dentate gyrus and the CA1 area, and decreased numbers of Ki67-positive cells in the subgranular zone of the hippocampus. Drug treatment decreased the percentage of anhedonic mice, normalized swimming activity, reduced behavioral despair, and improved conditioned fear memory. Hippocampal over-expression of COX-2 is associated with susceptibility to stress-induced anhedonia, and its pharmacological inhibition with celecoxib has antidepressant effects that are similar in size to those of citalopram.}, language = {en} } @article{GrafRahmatiMajorosetal.2022, author = {Graf, J{\"u}rgen and Rahmati, Vahid and Majoros, Myrtill and Witte, Otto W. and Geis, Christian and Kiebel, Stefan J. and Holthoff, Knut and Kirmse, Knut}, title = {Network instability dynamics drive a transient bursting period in the developing hippocampus in vivo}, series = {eLife}, volume = {11}, journal = {eLife}, doi = {10.7554/eLife.82756}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-300906}, year = {2022}, abstract = {Spontaneous correlated activity is a universal hallmark of immature neural circuits. However, the cellular dynamics and intrinsic mechanisms underlying network burstiness in the intact developing brain are largely unknown. Here, we use two-photon Ca\(^{2+}\) imaging to comprehensively map the developmental trajectories of spontaneous network activity in the hippocampal area CA1 of mice in vivo. We unexpectedly find that network burstiness peaks after the developmental emergence of effective synaptic inhibition in the second postnatal week. We demonstrate that the enhanced network burstiness reflects an increased functional coupling of individual neurons to local population activity. However, pairwise neuronal correlations are low, and network bursts (NBs) recruit CA1 pyramidal cells in a virtually random manner. Using a dynamic systems modeling approach, we reconcile these experimental findings and identify network bi-stability as a potential regime underlying network burstiness at this age. Our analyses reveal an important role of synaptic input characteristics and network instability dynamics for NB generation. Collectively, our data suggest a mechanism, whereby developing CA1 performs extensive input-discrimination learning prior to the onset of environmental exploration.}, language = {en} } @article{SchmittTatschVollhardtetal.2022, author = {Schmitt, Andrea and Tatsch, Laura and Vollhardt, Alisa and Schneider-Axmann, Thomas and Raabe, Florian J. and Roell, Lukas and Heinsen, Helmut and Hof, Patrick R. and Falkai, Peter and Schmitz, Christoph}, title = {Decreased oligodendrocyte number in hippocampal subfield CA4 in schizophrenia: a replication study}, series = {Cells}, volume = {11}, journal = {Cells}, number = {20}, issn = {2073-4409}, doi = {10.3390/cells11203242}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-290360}, year = {2022}, abstract = {Hippocampus-related cognitive deficits in working and verbal memory are frequent in schizophrenia, and hippocampal volume loss, particularly in the cornu ammonis (CA) subregions, was shown by magnetic resonance imaging studies. However, the underlying cellular alterations remain elusive. By using unbiased design-based stereology, we reported a reduction in oligodendrocyte number in CA4 in schizophrenia and of granular neurons in the dentate gyrus (DG). Here, we aimed to replicate these findings in an independent sample. We used a stereological approach to investigate the numbers and densities of neurons, oligodendrocytes, and astrocytes in CA4 and of granular neurons in the DG of left and right hemispheres in 11 brains from men with schizophrenia and 11 brains from age- and sex-matched healthy controls. In schizophrenia, a decreased number and density of oligodendrocytes was detected in the left and right CA4, whereas mean volumes of CA4 and the DG and the numbers and density of neurons, astrocytes, and granular neurons were not different in patients and controls, even after adjustment of variables because of positive correlations with postmortem interval and age. Our results replicate the previously described decrease in oligodendrocytes bilaterally in CA4 in schizophrenia and point to a deficit in oligodendrocyte maturation or a loss of mature oligodendrocytes. These changes result in impaired myelination and neuronal decoupling, both of which are linked to altered functional connectivity and subsequent cognitive dysfunction in schizophrenia.}, language = {en} } @phdthesis{RuedtvonCollenberg2021, author = {R{\"u}dt von Collenberg, Cora Freifrau}, title = {The role of Ciliary Neurotrophic Factor in hippocampal synaptic plasticity and learning}, doi = {10.25972/OPUS-20664}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-206646}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2021}, abstract = {Ciliary neurotrophic factor (Cntf) acts as a differentiation and survival factor for different types of neurons and glial cells. It is expressed by peripheral Schwann cells and astrocytes in the central nervous system and mediates its effects via a receptor complex involving CntfRα, LifRß and gp130, leading to downstream activation of Stat3. Recent studies by our group have shown that Cntf modulates neuronal microtubule dynamics via Stat3/stathmin interaction. In a mouse model for motor neuron disease, i.e. pmn, Cntf is able to rescue axonal degeneration through Stat3/stathmin signaling. While these findings suggest a role of Cntf in controlling axonal functions in the neuromuscular system, additional data indicate that Cntf might also play a role in synaptic plasticity in the hippocampus. Electrophysiological recordings in hippocampal organotypic cultures and acute slices revealed a deficit in long-term potentiation (LTP) in Cntf -/- mice. This deficit was rescued by 24 h stimulation with Cntf, combined with an acute application of Cntf during LTP-measurements indicating that Cntf is both necessary and sufficient for hippocampal LTP, and possibly synaptic plasticity. Therefore, Cntf knockout mice were investigated to elucidate this possible role of Cntf in hippocampal LTP and synaptic plasticity. First, we validated the presence of Cntf in the target tissue: in the hippocampus, Cntf was localized in Gfap-positive astrocytes surrounding small blood vessels in the fissure and in meningeal areas close to the dentate gyrus. Laser micro-dissection and qPCR analysis showed a similar distribution of Cntf-coding mRNA validating the obtained immunofluorescent results. Despite the strong LTP deficit in organotypic cultures, in vivo behavior of Cntf -/- mice regarding hippocampus-dependent learning and anxiety-related paradigms was largely inconspicuous. However, western blot analysis of hippocampal organotypic cultures revealed a significant reduction of pStat3 levels in Cntf -/- cultures under baseline conditions, which in turn were elevated upon Cntf stimulation. In order to resolve and examine synaptic structures we turned to in vitro analysis of cultured hippocampal neurons which indicated that pStat3 is predominantly located in the presynapse. In line with these findings, presynapses of Cntf -/- cultures were reduced in size and when in contact to astrocytes, contained less pStat3 immunoreactivity compared to presynapses in wildtype cultures. In conclusion, our findings hypothesize that despite of a largely inconspicuous behavioral phenotype of Cntf -/- mice, Cntf appears to have an influence on pStat3 levels at hippocampal synapses. In a next step these two key questions need to be addressed experimentally: 1) is there a compensatory mechanism by members of the Cntf family, possibly downstream of pStat3, which explains the in vivo behavioral results of Cntf -/- mice and can likewise account for the largely inconspicuous phenotype in CNTF-deficient humans? 2) How exactly does Cntf influence LTP through Stat3 signaling? To unravel the underlying mechanism further experiments should therefore investigate whether microtubule dynamics downstream of Stat3 and stathmin signaling are involved in the Cntf-induced modulation of hippocampal synaptic plasticity, similar to as it was shown in motoneurons.}, subject = {Hippocampus}, language = {en} } @article{RiveroAlhamaRibaKuetal.2021, author = {Rivero, Olga and Alhama-Riba, Judit and Ku, Hsing-Ping and Fischer, Matthias and Ortega, Gabriela and {\´A}lmos, P{\´e}ter and Diouf, David and van den Hove, Daniel and Lesch, Klaus-Peter}, title = {Haploinsufficiency of the Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder Risk Gene St3gal3 in Mice Causes Alterations in Cognition and Expression of Genes Involved in Myelination and Sialylation}, series = {Frontiers in Genetics}, volume = {12}, journal = {Frontiers in Genetics}, issn = {1664-8021}, doi = {10.3389/fgene.2021.688488}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-246855}, year = {2021}, abstract = {Genome wide association meta-analysis identified ST3GAL3, a gene encoding the beta-galactosidase-alpha-2,3-sialyltransferase-III, as a risk gene for attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD). Although loss-of-function mutations in ST3GAL3 are implicated in non-syndromic autosomal recessive intellectual disability (NSARID) and West syndrome, the impact of ST3GAL3 haploinsufficiency on brain function and the pathophysiology of neurodevelopmental disorders (NDDs), such as ADHD, is unknown. Since St3gal3 null mutant mice display severe developmental delay and neurological deficits, we investigated the effects of partial inactivation of St3gal3 in heterozygous (HET) knockout (St3gal3±) mice on behavior as well as expression of markers linked to myelination processes and sialylation pathways. Our results reveal that male St3gal3 HET mice display cognitive deficits, while female HET animals show increased activity, as well as increased cognitive control, compared to their wildtype littermates. In addition, we observed subtle alterations in the expression of several markers implicated in oligodendrogenesis, myelin formation, and protein sialylation as well as cell adhesion/synaptic target glycoproteins of ST3GAL3 in a brain region- and/or sex-specific manner. Taken together, our findings indicate that haploinsufficiency of ST3GAL3 results in a sex-dependent alteration of cognition, behavior and markers of brain plasticity.}, language = {en} } @phdthesis{Sasi2020, author = {Sasi, Manju}, title = {A mouse model for genetic deletion of presynaptic BDNF from adult hippocampal mossy fiber terminals}, doi = {10.25972/OPUS-18625}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186250}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2020}, abstract = {Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is a modulator and mediator of structural and functional plasticity at synapses in the central nervous system. Despite our profound knowledge about the synaptic function of BDNF at synapses, it is still controversially discussed whether synaptic BDNF acts primarily from pre- or postsynaptic sites. In the central nervous system, several studies show that mossy fiber (MF) projections formed by hippocampal granule neurons store the highest amount of BDNF. However, immunofluorescence and RNA labelling studies suggest that MF BDNF is primarily produced by granule neurons. Multiple other studies prefer the view that BDNF is primarily produced by postsynaptic neurons such as CA3 pyramidal neurons. Here, we question whether the BDNF, which is stored in the mossy fiber synapse, is primarily produced by granule neurons or whether by other cells in the MF-CA3 microcircuit. After standardization of immunolabelling of BDNF, confocal imaging confirmed the localization of BDNF in presynaptic MF terminals. This anterograde location of synaptic BDNF was also found in distinct regions of the fear and anxiety circuit, namely in the oval nucleus of the bed nucleus stria terminals (ovBNST) and in the central amygdala. To find out whether the presynaptic BDNF location is due to protein translation in the corresponding presynaptic dentate gyrus (DG) granule neuron, we developed and characterized a mouse model that exhibits BDNF deletion specifically from adult DG granule neurons. In this mouse model, loss of presynaptic BDNF immunoreactivity correlated with the specific Creactivity in granule neurons, thus confirming that MF BDNF is principally released by granule neurons. After BDNF deletion from granule neurons, we observed more immature neurons with widely arborized dendritic trees. This indicated that local BDNF deletion also affects the local adult neurogenesis, albeit Cre-mediated BDNF deletion only occur in adult granule neurons. Since BDNF is a master regulator of structural synaptic plasticity, it was questioned whether it is possible to visualize presynaptic, synapse-specific, structural plasticity in mossy fiber synapses. It was established that a combination of Cre-techniques together with targeting of GFP to membranes with the help of palmitoylation / myristoylation anchors was able to distinctly outline the synaptic structure of the BDNF-containing MF synapse. In summary, the mouse model characterized in here is suited to investigate the synaptic signalling function of presynaptic BDNF at the mossy fiber terminal, a model synapse to investigate microcircuit information processing from molecule to behaviour.}, subject = {Wachstumsfaktor}, language = {en} } @article{WeselekKeinerFauseretal.2020, author = {Weselek, Grit and Keiner, Silke and Fauser, Mareike and Wagenf{\"u}hr, Lisa and M{\"u}ller, Julia and Kaltschmidt, Barbara and Brandt, Moritz D. and Gerlach, Manfred and Redecker, Christoph and Hermann, Andreas and Storch, Alexander}, title = {Norepinephrine is a negative regulator of the adult periventricular neural stem cell niche}, series = {Stem Cells}, volume = {38}, journal = {Stem Cells}, number = {9}, doi = {10.1002/stem.3232}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-218250}, pages = {1188 -- 1201}, year = {2020}, abstract = {The limited proliferative capacity of neuroprogenitor cells (NPCs) within the periventricular germinal niches (PGNs) located caudal of the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles together with their high proliferation capacity after isolation strongly implicates cell-extrinsic humoral factors restricting NPC proliferation in the hypothalamic and midbrain PGNs. We comparatively examined the effects of norepinephrine (NE) as an endogenous candidate regulator of PGN neurogenesis in the SVZ as well as the periventricular hypothalamus and the periaqueductal midbrain. Histological and neurochemical analyses revealed that the pattern of NE innervation of the adult PGNs is inversely associated with their in vivo NPC proliferation capacity with low NE levels coupled to high NPC proliferation in the SVZ but high NE levels coupled to low NPC proliferation in hypothalamic and midbrain PGNs. Intraventricular infusion of NE decreased NPC proliferation and neurogenesis in the SVZ-olfactory bulb system, while pharmacological NE inhibition increased NPC proliferation and early neurogenesis events in the caudal PGNs. Neurotoxic ablation of NE neurons using the Dsp4-fluoxetine protocol confirmed its inhibitory effects on NPC proliferation. Contrarily, NE depletion largely impairs NPC proliferation within the hippocampus in the same animals. Our data indicate that norepinephrine has opposite effects on the two fundamental neurogenic niches of the adult brain with norepinephrine being a negative regulator of adult periventricular neurogenesis. This knowledge might ultimately lead to new therapeutic approaches to influence neurogenesis in hypothalamus-related metabolic diseases or to stimulate endogenous regenerative potential in neurodegenerative processes such as Parkinson's disease.}, language = {en} } @article{WaiderPoppMlinaretal.2019, author = {Waider, Jonas and Popp, Sandy and Mlinar, Boris and Montalbano, Alberto and Bonfiglio, Francesco and Aboagye, Benjamin and Thuy, Elisabeth and Kern, Raphael and Thiel, Christopher and Araragi, Naozumi and Svirin, Evgeniy and Schmitt-B{\"o}hrer, Angelika G. and Corradetti, Renato and Lowry, Christopher A. and Lesch, Klaus-Peter}, title = {Serotonin deficiency increases context-dependent fear learning through modulation of hippocampal activity}, series = {Frontiers in Neuroscience}, volume = {13}, journal = {Frontiers in Neuroscience}, number = {245}, issn = {1662-453X}, doi = {10.3389/fnins.2019.00245}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-196077}, year = {2019}, abstract = {Brain serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) system dysfunction is implicated in exaggerated fear responses triggering various anxiety-, stress-, and trauma-related disorders. However, the underlying mechanisms are not well understood. Here, we investigated the impact of constitutively inactivated 5-HT synthesis on context-dependent fear learning and extinction using tryptophan hydroxylase 2 (Tph2) knockout mice. Fear conditioning and context-dependent fear memory extinction paradigms were combined with c-Fos imaging and electrophysiological recordings in the dorsal hippocampus (dHip). Tph2 mutant mice, completely devoid of 5-HT synthesis in brain, displayed accelerated fear memory formation and increased locomotor responses to foot shock. Furthermore, recall of context-dependent fear memory was increased. The behavioral responses were associated with increased c-Fos expression in the dHip and resistance to foot shock-induced impairment of hippocampal long-term potentiation (LTP). In conclusion, increased context-dependent fear memory resulting from brain 5-HT deficiency involves dysfunction of the hippocampal circuitry controlling contextual representation of fear-related behavioral responses.}, language = {en} } @article{BahmerGupta2018, author = {Bahmer, Andreas and Gupta, Daya Shankar}, title = {Role of Oscillations in Auditory Temporal Processing: A General Model for Temporal Processing of Sensory Information in the Brain?}, series = {Frontiers in Neuroscience}, volume = {12}, journal = {Frontiers in Neuroscience}, number = {793}, issn = {1662-453X}, doi = {10.3389/fnins.2018.00793}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-196087}, year = {2018}, abstract = {We review the role of oscillations in the brain and in the auditory system showing that the ability of humans to distinguish changes in pitch can be explained as a precise analysis of temporal information in auditory signals by neural oscillations. The connections between auditory brain stem chopper neurons construct neural oscillators, which discharge spikes at various constant intervals that are integer multiples of 0.4 ms, contributing to the temporal processing of auditory cochlear output. This is subsequently spatially mapped in the inferior colliculus. Electrophysiological measurements of auditory chopper neurons in different species show oscillations with periods which are integer multiples of 0.4 ms. The constant intervals of 0.4 ms can be attributed to the smallest synaptic delay between interconnected simulated chopper neurons. We also note the patterns of similarities between microcircuits in the brain stem and other parts of the brain (e.g., the pallidum, reticular formation, locus coeruleus, oculomotor nuclei, limbic system, amygdala, hippocampus, basal ganglia and substantia nigra), dedicated to the processing of temporal information. Similarities in microcircuits across the brain reflect the importance of one of the key mechanisms in the information processing in the brain, namely the temporal coupling of different neural events via coincidence detection.}, language = {en} } @article{GruenewaldLangeWerneretal.2017, author = {Gr{\"u}newald, Benedikt and Lange, Maren D and Werner, Christian and O'Leary, Aet and Weishaupt, Andreas and Popp, Sandy and Pearce, David A and Wiendl, Heinz and Reif, Andreas and Pape, Hans C and Toyka, Klaus V and Sommer, Claudia and Geis, Christian}, title = {Defective synaptic transmission causes disease signs in a mouse model of juvenile neuronal ceroid lipofuscinosis}, series = {eLife}, volume = {6}, journal = {eLife}, number = {e28685}, doi = {10.7554/eLife.28685}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-170004}, year = {2017}, abstract = {Juvenile neuronal ceroid lipofuscinosis (JNCL or Batten disease) caused by mutations in the CLN3 gene is the most prevalent inherited neurodegenerative disease in childhood resulting in widespread central nervous system dysfunction and premature death. The consequences of CLN3 mutation on the progression of the disease, on neuronal transmission, and on central nervous network dysfunction are poorly understood. We used Cln3 knockout (Cln3\(^{Δex1-6}\)) mice and found increased anxiety-related behavior and impaired aversive learning as well as markedly affected motor function including disordered coordination. Patch-clamp and loose-patch recordings revealed severely affected inhibitory and excitatory synaptic transmission in the amygdala, hippocampus, and cerebellar networks. Changes in presynaptic release properties may result from dysfunction of CLN3 protein. Furthermore, loss of calbindin, neuropeptide Y, parvalbumin, and GAD65-positive interneurons in central networks collectively support the hypothesis that degeneration of GABAergic interneurons may be the cause of supraspinal GABAergic disinhibition.}, language = {en} } @article{DuezelvanPraagSendtner2016, author = {D{\"u}zel, Emrah and van Praag, Henriette and Sendtner, Michael}, title = {Can physical exercise in old age improve memory and hippocampal function?}, series = {Brain}, volume = {139}, journal = {Brain}, number = {3}, doi = {10.1093/brain/awv407}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-190721}, pages = {662-673}, year = {2016}, abstract = {Physical exercise can convey a protective effect against cognitive decline in ageing and Alzheimer's disease. While the long-term health-promoting and protective effects of exercise are encouraging, it's potential to induce neuronal and vascular plasticity in the ageing brain is still poorly understood. It remains unclear whether exercise slows the trajectory of normal ageing by modifying vascular and metabolic risk factors and/or consistently boosts brain function by inducing structural and neurochemical changes in the hippocampus and related medial temporal lobe circuitry—brain areas that are important for learning and memory. Hence, it remains to be established to what extent exercise interventions in old age can improve brain plasticity above and beyond preservation of function. Existing data suggest that exercise trials aiming for improvement and preservation may require different outcome measures and that the balance between the two may depend on exercise intensity and duration, the presence of preclinical Alzheimer's disease pathology, vascular and metabolic risk factors and genetic variability.}, language = {en} } @article{PfeifferGoetzXiangetal.2013, author = {Pfeiffer, Verena and G{\"o}tz, Rudolf and Xiang, Chaomei and Camarero, Guadelupe and Braun, Attila and Zhang, Yina and Blum, Robert and Heinsen, Helmut and Nieswandt, Bernhard and Rapp, Ulf R.}, title = {Ablation of BRaf Impairs Neuronal Differentiation in the Postnatal Hippocampus and Cerebellum}, series = {PLoS ONE}, volume = {8}, journal = {PLoS ONE}, number = {3}, doi = {10.1371/journal.pone.0058259}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130304}, pages = {e58259}, year = {2013}, abstract = {This study focuses on the role of the kinase BRaf in postnatal brain development. Mice expressing truncated, non-functional BRaf in neural stem cell-derived brain tissue demonstrate alterations in the cerebellum, with decreased sizes and fuzzy borders of the glomeruli in the granule cell layer. In addition we observed reduced numbers and misplaced ectopic Purkinje cells that showed an altered structure of their dendritic arborizations in the hippocampus, while the overall cornus ammonis architecture appeared to be unchanged. In male mice lacking BRaf in the hippocampus the size of the granule cell layer was normal at postnatal day 12 (P12) but diminished at P21, as compared to control littermates. This defect was caused by a reduced ability of dentate gyrus progenitor cells to differentiate into NeuN positive granule cell neurons. In vitro cell culture of P0/P1 hippocampal cells revealed that BRaf deficient cells were impaired in their ability to form microtubule-associated protein 2 positive neurons. Together with the alterations in behaviour, such as autoaggression and loss of balance fitness, these observations indicate that in the absence of BRaf all neuronal cellular structures develop, but neuronal circuits in the cerebellum and hippocampus are partially disturbed besides impaired neuronal generation in both structures.}, language = {en} } @article{KarabegGrauthoffKollertetal.2013, author = {Karabeg, Margherita M. and Grauthoff, Sandra and Kollert, Sina Y. and Weidner, Magdalena and Heiming, Rebecca S. and Jansen, Friederike and Popp, Sandy and Kaiser, Sylvia and Lesch, Klaus-Peter and Sachser, Norbert and Schmitt, Angelika G. and Lewejohann, Lars}, title = {5-HTT Deficiency Affects Neuroplasticity and Increases Stress Sensitivity Resulting in Altered Spatial Learning Performance in the Morris Water Maze but Not in the Barnes Maze}, series = {PLoS ONE}, volume = {8}, journal = {PLoS ONE}, number = {10}, doi = {10.1371/journal.pone.0078238}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-129978}, pages = {e78238}, year = {2013}, abstract = {The purpose of this study was to evaluate whether spatial hippocampus-dependent learning is affected by the serotonergic system and stress. Therefore, 5-HTT knockout (-/-), heterozygous (+/-) and wildtype (+/+) mice were subjected to the Barnes maze (BM) and the Morris water maze (WM), the latter being discussed as more aversive. Additionally, immediate early gene (IEG) expression, hippocampal adult neurogenesis (aN), and blood plasma corticosterone were analyzed. While the performance of 5-HTT-/- mice in the BM was undistinguishable from both other genotypes, they performed worse in the WM. However, in the course of the repeated WM trials 5-HTT-/- mice advanced to wildtype level. The experience of a single trial of either the WM or the BM resulted in increased plasma corticosterone levels in all genotypes. After several trials 5-HTT-/- mice exhibited higher corticosterone concentrations compared with both other genotypes in both tests. Corticosterone levels were highest in 5-HTT-/- mice tested in the WM indicating greater aversiveness of the WM and a greater stress sensitivity of 5-HTT deficient mice. Quantitative immunohistochemistry in the hippocampus revealed increased cell counts positive for the IEG products cFos and Arc as well as for proliferation marker Ki67 and immature neuron marker NeuroD in 5-HTT-/- mice compared to 5-HTT+/+ mice, irrespective of the test. Most differences were found in the suprapyramidal blade of the dentate gyrus of the septal hippocampus. Ki67-immunohistochemistry revealed a genotype x environment interaction with 5-HTT genotype differences in na{\"i}ve controls and WM experience exclusively yielding more Ki67-positive cells in 5-HTT+/+ mice. Moreover, in 5-HTT-/- mice we demonstrate that learning performance correlates with the extent of aN. Overall, higher baseline IEG expression and increased an in the hippocampus of 5-HTT-/- mice together with increased stress sensitivity may constitute the neurobiological correlate of raised alertness, possibly impeding optimal learning performance in the more stressful WM.}, language = {en} } @phdthesis{Pauli2012, author = {Pauli, Martin}, title = {Bildgebung Aktiver Zonen : Lichtmikroskopische Methoden zur Darstellung pr{\"a}synaptischer AktiverZonen in lebendem und fixiertem Gewebe}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77630}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2012}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war es, strukturelle Ver{\"a}nderungen pr{\"a}synaptischer Aktiver Zonen als m{\"o}gliches Korrelat synaptischer Plastizit{\"a}t zu detektieren. Damit soll die Hypothese getestet werden, dass strukturelle Plastizit{\"a}t Aktiver Zonen eine zentrale Rolle bei der Informationsverarbeitung im Gehirn und bei Lern- und Ged{\"a}chtnisprozessen spielt. Dazu war es notwendig Methoden zu etablieren, die die strukturelle Analyse Aktiver Zonen und deren Ver{\"a}nderung in vitalem Gewebe erm{\"o}glichen. Um die Untersuchungen in einem Gewebe mit plastischen Eigenschaften durchzuf{\"u}hren, wurden Methoden zur Herstellung organotypischer hippocampaler Hirnschnittkulturen etabliert, da hippokampale Moosfasersynapsen ausgepr{\"a}gte pr{\"a}synaptische Plastizit{\"a}t aufweisen (Bliss und Collingridge, 1993). Durch Einzelzellelektroporation wurde es m{\"o}glich, individuelle Neurone mit Transgenen zur Markierung der gesamten Zelle (DsRed) und synaptischer Substrukturen wie Aktive Zonen (z.B.: GFP-CAST, einem Fluorophor-markierten AZ-Protein) zu transfizieren. Mit konfokaler Bildgebung transfizierter Zellen konnten strukturierte Anreicherungen von GFP-CAST in Moosfaserboutons dargestellt werden. Konfokale Bildgebung von Doppelimmunfluoreszenzf{\"a}rbungen zur detaillierten Analyse der Proteinlokalisation zeigte ein diffraktionsbedingtes Aufl{\"o}sungsdefizit, das auch durch die Anwendung von STED-Mikroskopie nicht zufriedenstellend gel{\"o}st werden konnte. Um eine pr{\"a}zise Karte synaptischer Proteine zu erstellen, wurde hochaufl{\"o}sende Mikroskopie (dSTORM) mit einer lateralen r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung von 20 nm etabliert. Dabei erwiesen sich die ausgepr{\"a}gte Plastizit{\"a}t, die hohe Dichte an Aktiven Zonen und die variable Gestalt der Boutons im hippokampalen Pr{\"a}parat als problematisch. Aus diesem Grund wurde die elektronenmikroskopisch gut charakterisierte neuromuskul{\"a}re Endplatte mit ihrer symmetrischen molekularen Struktur als Pr{\"a}parat f{\"u}r dSTORM verwendet. An der Endplatte konnte die molekulare Organisation der Aktiven-Zonen-Proteine Piccolo und Bassoon dargestellt werden. Zudem konnten erstmals die M{\"u}ndungen postsynaptischer Falten lichtmikroskopisch aufgel{\"o}st werden. So gelang es Werkzeuge zu etablieren, die mit lichtmikroskopischen Methoden die Darstellung der Architektur Aktiver Zonen mit molekularer Aufl{\"o}sung erm{\"o}glichen. Die Herausforderung wird es sein, diese neue Dimension in funktionellem Kontext zu nutzen. Die experimentellen Grundlagen dazu wurden durch eine spezielle Badkammer und die Etablierung von Rollertubekulturen bereits gelegt. Dabei erm{\"o}glicht dSTORM die Adressierung quantitativer Fragestellungen bis hin zur Bestimmung der Molek{\"u}lanzahl.}, subject = {Hippokampus}, language = {de} } @phdthesis{Kroker2011, author = {Kroker, Katja}, title = {Establishment and validation of hippocampal LTP for characterization of memory enhancing drugs as potential treatment of Alzheimer's disease}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85412}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2011}, abstract = {Die Alzheimer'sche Erkrankung ist eine neurodegenerative Erkrankung des Gehirns. Um geeignete Medikamente f{\"u}r die Behandlung der Alzheimer'schen Erkrankung zu finden, werden experimentelle Modellsysteme zur Erforschung von Substanzkandidaten verwendet. Ein solches experimentelles System ist die hippocampale Langzeitpotenzierung (LTP), welche ein anerkanntes in vitro Modell f{\"u}r die Erforschung der zugrundeliegenden zellul{\"a}ren Prozesse der Ged{\"a}chtnisbildung ist. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Etablierung und Validierung von LTP in hippocampalen Hirnschnitten der Ratte um ged{\"a}chtnissteigernde Substanzen zur potentiellen Behandlung der Alzheimer'schen Erkrankung zu charakterisieren. Dazu wurde zun{\"a}chst ein Messsystem zur parallelen Charakterisierung mehrerer Schnitte aufgebaut, das Messungen bis zu sieben Stunden erlaubt (Kapitel 2). Dann wurden unterschiedliche Protokolle etabliert um Fr{\"u}h- und Sp{\"a}tphasen-LTP zu generieren. Dabei w{\"u}rde Fr{\"u}hphasen-LTP konzeptionell eher mit dem Kurzzeitged{\"a}chtnis einhergehen, w{\"a}hrend Sp{\"a}tphasen-LTP dem Langzeitged{\"a}chtnis gleichkommen w{\"u}rde (Kapitel 3). Da in Alzheimer-Patienten haupts{\"a}chlich ein Defizit cholinerger und glutamaterger Neurone vorliegt, wurden die validierten LTP Formen benutzt, um solche Substanzen zu analysieren, die potentiell cholinerge und/oder glutamaterge neuronale Funktion erh{\"o}hen. Die Effekte zweier ausschließlich cholinerge Funktion erh{\"o}hender Substanzen wurden analysiert: Der α4β2 nicotinische Acetylcholin-Rezeptor Agonist TC-1827 (Kapitel 4) und der Acetylcholinesterase-Inhibitor Donepezil (Kapitel 5). Beide Substanzen erh{\"o}hten Fr{\"u}hphasen-LTP, aber hatten keinen Effekt auf Sp{\"a}tphasen-LTP. Desweiteren wurden zwei Substanzen getestet, die ausschließlich mit glutamaterger Funktion interferieren: Der metabotrope Glutamatrezeptor 5 positiv allosterische Modulator ADX-47273 (Kapitel 3) und der Phosphodiesterase (PDE) 9A-Inhibitor BAY 73-6691 (Kapitel 5). ADX-47273 erh{\"o}hte Sp{\"a}tphasen-LTP, aber hatte keinen Effekt auf Fr{\"u}hphasen-LTP, wohingegen BAY 73-6691 eine erh{\"o}hende Wirkung auf beide LTP Formen aufwies und sogar Fr{\"u}h- in Sp{\"a}tphasen-LTP umwandelte. Die gleichen Effekte, wie bei dem PDE9A-Inhibitor, konnten auch mit dem partiellen α7 nicotinische Acetylcholin-Rezeptor Agonisten SSR180711 (Kapitel 4) demonstriert werden. SSR180711 wirkt sowohl auf cholinerge, als auch auf glutamaterge neuronale Funktion. Dann wurde die F{\"a}higkeit der Substanzen {\"u}berpr{\"u}ft, durch l{\"o}sliche Aβ Oligomere verschlechtertes LTP zu verbessern (Kapitel 6). L{\"o}sliche Aβ Oligomere, auch als amyloid-β derived diffusible ligands (ADDLs) bezeichnet, werden zurzeit als eine mutmaßliche Ursache der Alzheimer'schen Erkrankung angesehen. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass ADDLs Fr{\"u}h- und Sp{\"a}tphasen-LTP in verschiedenem Ausmaß vermindern. Donepezil und TC-1827 konnten die durch ADDLs induzierten Defizite bei Fr{\"u}hphasen-LTP geringf{\"u}gig wiederherstellen, aber sie hatten keinen Einfluss auf das durch ADDLs verschlechterte Sp{\"a}tphasen-LTP. Im Gegensatz dazu, konnten sowohl SSR180711 als auch BAY 73-6691 ein durch ADDLs verschlechtertes Fr{\"u}h- und Sp{\"a}tphasen-LTP komplett wiederherstellen. ADX-47273 hatte keinen positiven Effekt auf Fr{\"u}hphasen-LTP, welches durch ADDLs verschlechtert worden war, konnte aber ein durch ADDLs verschlechtertes Sp{\"a}tphasen-LTP teilweise wiederherstellen. Somit wurde der vorherige Befund der Arbeit best{\"a}tigt: Substanzen, welche die glutamaterge Funktion verbessern, scheinen nicht nur wirksamer im Bezug auf LTP-Erh{\"o}hung zu sein als Substanzen die ausschließlich cholinerge Funktion erh{\"o}hen, sondern sie sind auch in der Lage, durch l{\"o}sliche Aβ Oligomere verursachte Defizite bei LTP zu verbessern. Aus einem pr{\"a}klinischen Blickwinkel und basierend auf den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit weisen demnach Substanzen, die glutamaterge Funktionen verbessern, ein hohes therapeutisches Potential als alternative Ans{\"a}tze bez{\"u}glich kognitiver Defizite auf. M{\"o}glicherweise k{\"o}nnten sie sogar wirksamere Ans{\"a}tze f{\"u}r die symptomatische Behandlung der Alzheimer'schen Erkrankung darstellen, als derzeitige Behandlungen, die ausschließlich cholinerge Funktion verbessern.}, subject = {Alzheimerkrankheit}, language = {en} } @phdthesis{Doenitz2010, author = {Doenitz, Christian}, title = {Adulte Neurogenese in alten Serotonin-Transporter defizienten M{\"a}usen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49745}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2010}, abstract = {Das serotonerge System des Gehirns mit seinen Projektionen ins limbische System ist an der Pathogenese der Depression und anderer neuropsychiatrischer Erkrankungen beteiligt. Bei der serotonergen Neurotransmission spielt der Serotonintransporter (5-HTT) eine wichtige Rolle und ist auch therapeutischer Angriffspunkt verschiedener Antidepressiva. Das Tiermodell der 5-HTT-Knockout(KO)-Maus dient der Untersuchung des serotonergen Systems. Diese Tiere besitzen neben einem verst{\"a}rkten Angst-{\"a}hnlichen Verhalten auch erh{\"o}hte 5-HT-Konzentrationen im synaptischen Spalt. Lange Zeit war man der Meinung, dass nahezu alle Nervenzellen w{\"a}hrend der Embryogenese bis kurz nach der Geburt gebildet werden. Neuere Untersuchungen konnten Neurogenese jedoch auch im Gehirn adulter Tiere und auch des Menschen nachweisen. Eine wichtige Gehirnregion mit adulter Neurogenese (aN) bis ins hohe Alter ist der Gyrus dentatus (GD) des Hippocampus. Der Hippocampus ist zentraler Teil des limbischen Systems und hat Schl{\"u}sselfunktionen bei Lernprozessen und der Ged{\"a}chtnisbildung und unterliegt durch seine serotonerge Innervation auch dem Einfluss von 5-HT. Die Zusammenfassung dieser Beobachtungen f{\"u}hrte zu folgender Arbeitshypothese: Eine erniedrigte Zahl von 5-HTT f{\"u}hrt zu chronisch erh{\"o}hten 5-HT-Spiegeln im synaptischen Spalt. Die damit verbundene Stimulation des serotonergen Systems f{\"u}hrt zu einer ver{\"a}nderten aN. Ziel der vorliegenden Arbeit war die quantitative Bestimmung von Proliferation, {\"U}berleben und Migration neu entstandener Zellen in der KZS des GD von heterozygoten (HET) und homozygoten 5-HTT-M{\"a}usen (KO), die mit Wildtyptieren (WT) verglichen wurden. Dabei wurden {\"a}ltere M{\"a}usen mit einem Durchschnittsalter von 13,8 Monaten verwendet. In der Gruppe zur Untersuchung der Proliferation wurden die Versuchstiere (n=18) 24 h nach Injektionen mit BrdU get{\"o}tet und histologische Schnitte des Hippocampus post mortem untersucht. In der Gruppe zur Untersuchung der {\"U}berlebensrate und Migration wurden die M{\"a}use (n=18) 4 Wochen nach den BrdU-Injektionen get{\"o}tet. Im Proliferationsversuch wurde ein signifikanter Unterschied bei der Konzentration BrdU-markierter Zellkerne in der SGZ zwischen KO-M{\"a}usen im Vergleich zu WT-Tieren gefunden, wobei HET-M{\"a}use ebenfalls eine signifikant h{\"o}here Konzentration BrdU-markierter Zellkerne in der SGZ gegen{\"u}ber WT-M{\"a}usen zeigten. In diesem Experiment ist somit ein positiver Einfluss des heterozygoten und homozygoten 5-HTT-KO auf die Entstehungsrate neuer Zellen im GD des Hippocampus im Vergleich zu den WT-Tieren feststellbar. Im Versuch zur Feststellung der {\"U}berlebensrate neu gebildeter Zellen im Hippocampus nach vier Wochen zeigten KO-M{\"a}use gegen{\"u}ber WT- und HET-M{\"a}usen keine signifikant h{\"o}here Zahl BrdU-markierter Zellkerne. Auch bei der Untersuchung der Migration war beinahe die H{\"a}lfte der BrdU-markierten Zellen von der SGZ in die KZS eingewandert. Ein signifikanter Unterschied zwischen den verschiedenen 5-HTT-Genotypen zeigte sich nicht. Offenbar hat der heterozygote oder homozygote 5-HTT-KO keinen Einfluss auf die {\"U}berlebensrate und das Migrationsverhalten neu entstandener Zellen. Bei den in dieser Arbeit durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zur aN in 5-HTT-KO-M{\"a}usen konnte weder bei der Gruppe zur Untersuchung der Proliferation von neuronalen Vorl{\"a}uferzellen noch bei der Untersuchung der {\"U}berlebensrate oder Migration eine Abh{\"a}ngigkeit der ermittelten Konzentration BrdU-positiver Zellen vom Geschlecht oder Alter gefunden werden. Es zeigte sich jedoch eine signifikante negative Korrelation zwischen dem Gewicht der Tiere und dem Anteil gewanderter Zellen im Migrationsversuch, d.h. leichtere Tiere hatten tendenziell einen h{\"o}heren Anteil von in die KZS eingewanderten Zellen. Zusammengefasst zeigt die vorliegende Arbeit zum einen, dass {\"a}ltere KO- oder HET-M{\"a}use im Vergleich zu WT-Tieren eine erh{\"o}hte Proliferationsrate von neuronalen Vorl{\"a}uferzellen aufweisen. Zum anderen konnte ein indirekter Zusammenhang zwischen dem Gewicht der Versuchstiere und der Anzahl von in die KZS eingewanderten Zellen nachgewiesen werden. Bei einer Vergleichsuntersuchung in unserem Hause mit zwei Gruppen j{\"u}ngerer adulter 5-HTT-KO M{\"a}use mit einem Durchschnittalter von 7 Wochen und 3 Monaten konnte die Beobachtung einer erh{\"o}hten Proliferation nicht gemacht werden. Wir gehen deshalb davon aus, dass in diesem 5-HTT-KO Modell nur in h{\"o}herem Alter eine ver{\"a}nderte 5-HT-Hom{\"o}ostase zu einer verst{\"a}rkten Proliferation von neuronalen Vorl{\"a}uferzellen f{\"u}hrt.}, subject = {Neurogenese}, language = {de} } @phdthesis{Hermann2008, author = {Hermann, Matthias R. M.}, title = {Untersuchungen zur Differenzierung neu gebildeter Zellen im Hippocampus von adulten Serotonin-Transporter-Knockout-M{\"a}usen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36092}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2008}, abstract = {Das Ph{\"a}nomen der adulten Neurogenese existiert auch bei S{\"a}ugetieren w{\"a}hrend der gesamten Ontogenese. In den letzten Jahren wurden viele physiologische und pathologische Faktoren bestimmt, die einen Einfluss auf die adulte Neurogenese haben. Ein bedeutender Einfluss auf die adulte Neurogenese {\"u}bt dabei der 5-HT-Spiegel aus. 5-HT reguliert nicht nur w{\"a}hrend der embryonalen Entwicklung die Zellproliferation, Migration und Differenzierung, sondern ist auch ein wichtiger Faktor bei der adulten Neurogenese. Dabei wirkt 5-HT {\"u}ber den 5-HT1A-Rezeptor positiv auf die Stammzellproliferation und die adulte Neurogenese. Durch eine Therapie mit Antidepressiva kommt es ebenfalls zu einer 5-HT-Erh{\"o}hung im Extrazellularraum, dessen anregende Wirkung auf die Proliferation adulter Stammzellen im Gehirn nachgewiesen werden konnte. Dar{\"u}ber hinaus spielt 5-HT auch eine große Rolle bei neurophysiologischen Vorg{\"a}ngen im ZNS, die im Zusammenhang mit Emotionen, Lernen und Motorik stehen. Eine wichtige Grundlage der Depressionsforschung ist die Monoamin-Mangel-Hypothese, welche niedrige 5-HT-Spiegel als Ursache der Depression ansieht. In dieser Arbeit sollte der Einfluss eines existenten lebenslang erh{\"o}hten extrazellul{\"a}ren 5-HT-Spiegel auf die Neurogenese und vor allem auf die Differenzierungsrichtung neu gebildeter Zellen untersucht werden. Als Modell wurde eine transgene Mauslinie verwendet, bei der durch Knockout des 5-HTT ein permanent erh{\"o}hter extrazellul{\"a}rer 5-HT-Spiegel vorliegt. Die Stammzellproliferation konnte eindeutig durch eine Markierung sich teilender Zellen mit BrdU nachgewiesen werden. Kolokalisationsstudien mit Hilfe von Immunofluoreszenzf{\"a}rbungen und der anschließenden Darstellung mit dem Konfokalen Lasermikroskop konnten die Neubildung von Neuronen und Gliazellen und deren Migration an ihren funktionellen Ort darstellen. Es konnte kein signifikanter Unterschied in der Anzahl von im Hippocampus neu gebildeten Neuronen und Astrozyten zwischen Wildtyp- und 5-HTT-KO-M{\"a}usen nachgewiesen werden. Auch die Lokalisation der neu entstandenen und 48 Tage nach BrdU-Applikation nachgewiesenen Zellen war bei den Wildtyp- und 5-HTT-KO-Tieren ann{\"a}hernd gleich. Die {\"u}berwiegende Zahl mit 70\% befand sich in der SGZ, 10 - 15\% waren in der KZS lokalisiert und ein kleiner Teil befand sich im Hilus. Wir sind erst am Anfang des Verst{\"a}ndnisses der exakten molekularen Mechanismen in der neuroendokrinen Interaktion zwischen Neuronen und deren Transmitter, vor allem dem an zentraler Stelle stehenden 5-HT. Neue Techniken, die nicht nur die morphologische, sondern auch die funktionelle Darstellung der neuronalen und neurophysiologische T{\"a}tigkeit liefern, werden in Zukunft neue Erkenntnisse bringen.}, subject = {Neurogenese}, language = {de} } @phdthesis{Wycislo2007, author = {Wycislo, Matthias}, title = {Endotheliale Stickstoffmonoxidsynthase (NOS-III) reguliert die Proliferation neuraler Stammzellen im adulten Gyrus dentatus}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-30355}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Die Proliferation von in der Subgranul{\"a}rzone des Gyrus dentatus ans{\"a}ssigen neuralen Stammzellen ist der erste Schritt der Neuentstehung von Nervenzellen im adulten Organismus, der so genannten adulten Neurogenese, die in bestimmten neurogenen Nischen des ZNS von S{\"a}ugetieren und des Menschen vorkommt. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass das Enzym endotheliale Stickstoffmonoxidsynthase (NOS-III bzw. eNOS) bzw. durch NOS-III gebildetes Stickstoffmonoxid (NO) die Proliferation neuraler Stamm- bzw. Vorl{\"a}uferzellen im Gyrus dentatus des Hippokampus positiv reguliert, da M{\"a}use, bei denen das Gen f{\"u}r dieses Enzym deletiert ist, {\"u}ber eine signifikant erniedrigte Stammzellproliferation verf{\"u}gen. NOS-III-Knockout-M{\"a}use zeigen außerdem erh{\"o}hte Volumina von Substrukturen des Gyrus dentatus. Biometrische Faktoren, wie z. B. Alter, Geschlecht, K{\"o}rpergewicht, Umgebungsbedingungen, hatten dagegen keinen signifikanten Einfluss auf die adulte Neurogenese. Die Abnahme der adulten Neurogenese bei NOS-III-Knockout-Tieren ist fast vollst{\"a}ndig auf die Reduktion der Stammzellproliferation in der Subgranul{\"a}rzone des Gyrus dentatus zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Ein Netto-Zuwachs an neu gebildeten Neuronen 4 Wochen nach Proliferation kann jedoch durch NOS-III nicht bewirkt werden, was auf eine komplexe Regulation der adulten Neurogenese hinweist. Die Stammzellproliferation im adulten murinen Gyrus dentatus wird jedoch vermutlich unter anderem {\"u}ber im Endothel gebildetes NO (als gasf{\"o}rmiges, parakrines Signalmolek{\"u}l) vermittelt.}, subject = {Neurogenese}, language = {de} } @phdthesis{Finger2007, author = {Finger, Mathias Johannes}, title = {Adulte hippocampale Neurogenese bei psychischen Erkrankungen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27351}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Es existiert bereits eine Vielzahl von tierexperimentellen Studien bez{\"u}glich Einflussfaktoren auf die adulte Neurogenese. Nachdem die Teilungsf{\"a}higkeit von neuralen Stammzellen Ende der 1990er Jahre auch im adulten humanen Gehirn nachgewiesen wurde, war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, adulte Neurogenese bei psychischen Erkrankungen zu quantifizieren bzw. den Ein-fluss medikament{\"o}ser Therapien auf die adulte Neurogenese zu untersuchen. Diese Studie stellt dabei die bislang einzige Arbeit dar, die sich mit der humanen adulten Neurogenese bei psychischen Erkrankungen besch{\"a}ftigt. Mittels Doppelf{\"a}rbungen von Ki67 und BrdU an Mausgewebe wurde zun{\"a}chst nachgewiesen, dass das Ki67-Antigen ein zuverl{\"a}ssiger Marker f{\"u}r sich teilende Zellen ist, woraufhin die F{\"a}rbeprozedur problemlos auf Humangewebe {\"u}bertragen werden konnte. Die Quantifizierung von Ki67 positiven Zellen erfolgte entlang der K{\"o}rnerzellschicht in einem definierten Abstand in der Einheit Zellen pro Millimeter. Die Ergebnisse der hier vorliegenden Studie widersprechen in mehrfacher Hinsicht den Hypothesen, die sich aus tierexperimentellen Studien ergeben. W{\"a}hrend die neurale Stammzellproli-feration bei schizophrenen Psychosen signifikant vermindert ist, findet sich kein Unterschied bei affektiven Erkrankungen im Vergleich zu Kontrollen. Weder wird die „Neurogenese-Hypothese" der Depression best{\"a}tigt, noch zeigte sich ein Effekt antidepressiv oder antipsychotisch wirksamer Pharmaka auf die Rate adulter Neurogenese, da eine pharmakologische Therapie jedweder Art keinen Einfluss auf die Zahl Ki67 positiver Zellen hatte. Deshalb scheint eine Steigerung der adulten Neurogenese kein Wirkmechanismus dieser Medikamente zu sein. Ein {\"u}berraschendes Ergebnis jedoch ist die signifikant reduzierte Rate adulter Neurogenese bei an Schizophrenie erkrankten Patienten. Aufgrund der sehr begrenzten Anzahl untersuchter Patienten ist die vorliegende Studie in ihrer Aussagekraft jedoch eingeschr{\"a}nkt und muss daher an einem gr{\"o}ßeren Patientenkollektiv wiederholt werden. Eine Vielzahl von Fragen bzgl. des Stellenwerts der adulten Neurogenese bei psychischen Erkrankungen bleibt dar{\"u}ber hinaus weiter ungekl{\"a}rt, was die Durchf{\"u}hrung weiterer Studien am adulten humanen Gehirn verlangt.}, subject = {Neurogenese}, language = {de} } @phdthesis{Glueckert2006, author = {Gl{\"u}ckert, Eva-Katharina}, title = {Charakterisierung eines Antiserums gegen BDNF (brain-derived neurotrophic factor) und Optimierung von Methoden zum immunhistochemischen Nachweis von BDNF im Hippocampus der Maus}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18696}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2006}, abstract = {Der neurotrophe Wachstumsfaktor BDNF geh{\"o}rt neben NGF, NT-3 und NT-4/5 zur Familie der Neurotrophine. Er spielt eine wichtige Rolle f{\"u}r {\"U}berleben und Differenzierung von Nervenzellen und ist insbesondere auch verantwortlich f{\"u}r die Regulation synaptischer Plastizit{\"a}t. Besonders im Hippocampus, dem Ort der h{\"o}chsten Expression von BDNF im adulten Gehirn, wirkt BDNF bei den Vorg{\"a}ngen von Lernen und Ged{\"a}chtnis mit, welches als Ph{\"a}nomen der LTP untersucht werden kann. Bisher ist eine Lokalisation von BDNF-Protein mittels Immunfluoreszenz-Techniken im Gehirn der Maus oder Ratte nur sehr schwer gelungen. In den meisten Arbeiten gelang die Lokalisation von BDNF {\"u}ber den Nachweis von mRNA oder im Western Blot, die Gruppe von Conner et al. konnte einen qualitativen Nachweis von BDNF-Protein mittels eines eigens hergestellten Antiserums erbringen (Conner et al. 1997). Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Antiserums gegen BDNF zur subzellul{\"a}ren Lokalisation mittels Immunhistochemie. Durch die Verwendung von Immunfluoreszenz-gekoppelten Sekund{\"a}rantik{\"o}rpern sollte zum einen eine quantitative Bestimmung von BDNF m{\"o}glich sein, zum anderen sollte durch die M{\"o}glichkeit einer nahezu dreidimensionalen Darstellung des Gewebes mittels Vibratomschnitten auch eine Aussage {\"u}ber eine genauere Lokalisation von BDNF gemacht werden k{\"o}nnen. Um den immunhistochemischen Nachweis von BDNF-Protein im Hippocampus der Maus mittels Immunfluoreszenz f{\"u}hren zu k{\"o}nnen, wurde zun{\"a}chst ein geeignetes Anti-serum ben{\"o}tigt. Zwei zu Vergleichszwecken ausgetestete kommerzielle Antik{\"o}rper zeigten keine F{\"a}rbung. Nach dem Vorbild zweier Arbeitsgruppen (Yan et al. 1997b und Conner et al. 1996, 1997) wurde ein Antiserum gegen humanes rekombinantes BDNF in Kaninchen hergestellt. Das Antiserum erhielt den Namen „BDNF RabbitB". Die Spezifit{\"a}t des Antiserums wurde mittels Western Blot und in der Zellkultur anhand von H{\"u}hnchen-DRGs {\"u}berpr{\"u}ft. Im Western Blot zeigte das Antiserum eine spezifische Anf{\"a}rbung von rekombinantem BDNF sowie im Hippocampus-Proteinextrakt. In der Kontrolle mit Pr{\"a}immunserum zeigte sich keine Anf{\"a}rbung. In der Zellkultur mit H{\"u}hnchen-DRGs konnte eine blockierende Wirkung des Antiserums in Gegenwart von BDNF als neurotrophem Wachstumsfaktor im Zellkulturmedium nachgewiesen werden, es zeigte sich eine signifikante Reduktion des {\"U}berlebens von Zellen bei einer Verd{\"u}nnung des Antiserums von 1:1.000. Das Pr{\"a}immunserum zeigte keine Wirkung. Eine Kreuzreaktivit{\"a}t mit NGF als struktur{\"a}hnlichem Protein konnte ausgeschlossen werden, da das Antiserum in Gegenwart von NGF im Kulturmedium keine Wirkung zeigte. Anschließend galt es, die Methoden f{\"u}r die Immunhistochemie mit diesem Antiserum zu optimieren, da es Hinweise gab, daß gerade die Immunhistochemie neurotropher Faktoren sehr sensibel auf verschiedene Methoden reagiert. Daher wurden sowohl die Fixierungsmethode, unterschiedliche Gewebeschnitte, verschiedene Puffersysteme und immunhistochemische F{\"a}rbemethoden untersucht und verglichen. Die Standard-Fixierungsmethode mit Phosphat-Puffer, modifiziert nach der Methode nach Yan et al. 1997b mit maximal 2 h Nachfixierung stellte sich als beste Methode heraus. Eine Kombination zweier verschiedener Puffer (TBS und PB) innerhalb der Fixierung ist ung{\"u}nstig. Daher sollte innerhalb einer Methode immer bei einem Puffersystem geblieben werden, wobei hier insgesamt bei dem Vergleich von PBS, TBS und TRIS-Puffer sowohl in der Fixierung als auch in der F{\"a}rbemethode dem Phosphat-Puffer der Vorzug gegeben wird, welches auch das Standard-System darstellt. Bei den Gewebeschnitten sind, wie urspr{\"u}nglich geplant Vibratomschnitte zu bevorzugen. Insgesamt konnten jedoch m{\"o}gliche Ursachen f{\"u}r die Anf{\"a}lligkeit der BDNF-Immunreaktivit{\"a}t bei Fixierungs- und F{\"a}rbemethoden hier nicht abschließend erkl{\"a}rt werden. Problematisch war die ausgepr{\"a}gte Hintergrundf{\"a}rbung des Antiserums v.a. in der Immunhistochemie, die nicht ausreichend behoben werden konnte. Insofern sollte das Antiserum f{\"u}r die Verwendung bei immunhistochemischen F{\"a}rbungen noch weiter optimiert werden. F{\"u}r die Verwendung in der Zellkultur ist das Antiserum auf Grund seiner BDNF-blockierenden Eigenschaften gut einsetzbar. Im Western Blot sollte „BDNF RabbitB" in einer Verd{\"u}nnung von 1:5.000, in Zellkultur mit 1:1.000 und in der Immunhistochemie mit Vibratomschnitten mit 1:2.000 eingesetzt werden.}, language = {de} } @phdthesis{Schleyer2001, author = {Schleyer, Verena}, title = {Expression der Glutamattransporter GLT1 und GLAST im Hippocampus der Ratte w{\"a}hrend der postnatalen Ontogenese}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3707}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2001}, abstract = {Glutamat spielt in der Entwicklung des ZNS eine besondere Rolle (z.B. Steuerung der Migration von Proneuronen, Einfluß auf die Ausbildung von Synapsen und Differenzierung von Pyramidenzelldendriten und Proliferation glialer Vorl{\"a}uferzellen). Durch Regulation der extrazellul{\"a}ren Glutamatkonzentration kommt den Glutamattransportern dabei eine besondere Bedeutung zu. Ziel der vorliegenden Arbeit war deshalb, die postnatale zellul{\"a}re und regionale Expression der Glutamattransporter GLT1 und GLAST im Hippocampus der Ratte zu untersuchen, um R{\"u}ckschl{\"u}sse auf ihre Funktion w{\"a}hrend der postnatalen Ontogenese (Postnataltag 1-60, P1-60) zu ziehen. Dazu wurde nichtradioaktive In-situ-Hybridisierung (ISH) mit Digoxigenin-markierten cRNA-Sonden eingesetzt. Unsere Ergebnisse zeigen, dass beide Transporter vor allem in Gliazellen (besonders Astroblasten/Astrozyten) nachweisbar sind und dass die Expression von GLT1 und GLAST w{\"a}hrend der Ontogenese der Ratte im Hippocampus unterschiedlich erfolgt. Aus unseren Ergebnissen kann geschlossen werden, dass GLAST und GLT1 eine unterschiedliche Bedeutung w{\"a}hrend der Ausbildung der hippocampalen Verbindungen haben d{\"u}rften. Der trisynaptische hippocampale Verbindungsweg entwickelt sich haupts{\"a}chlich in der ersten postnatalen Woche. W{\"a}hrend dieser Zeit verlagert sich die exzitatorische Funktion in Hippocampusneuronen von GABA auf Glutamat. Diese Transmitterumstellung korreliert zeitlich mit der deutlichen Zunahme der GLT1-Expression im Hippocampus, was auf eine entscheidende Rolle von GLT1 bei der Bildung hippocampaler Verbindungen durch Regulation der extrazellul{\"a}ren Glutamatkonzentration hinweist. Demgegen{\"u}ber ist kein offensichtlicher Zusammenhang zwischen GLAST-Expression und Transmitterumstellung zu erkennen. Wie in adulten Stadien kommt dem Transporter unter physiologischen Bedingungen auch in der Ontogenese wohl vor allem eine Reservefunktion zu.}, language = {de} }