@phdthesis{Jakob2012,
  author    = {Jakob, Sissi},
  title     = {Molecular mechanisms of early-life stress in 5-Htt deficient mice: Gene x environment interactions and epigenetic programming},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74150},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Early-life stress has been shown to influence the development of the brain and to increase the risk for psychiatric disorders later in life. Furthermore, variation in the human serotonin transporter (5-HTT, SLC6A4) gene is suggested to exert a modulating effect on the association between early-life stress and the risk for depression. At the basis of these gene x environment (G x E) interactions, epigenetic mechanisms, such as DNA-methylation, seem to represent the primary biological processes mediating early-life programming for stress susceptibility or resilience, respectively. The exact molecular mechanisms however remain to be elucidated, though. In the present study, we used two different stress paradigms to assess the molecular mechanisms mediating the relationship between early-life stress and disorders of emotion regulation later in life. First, a 5-Htt x prenatal stress (PS) paradigm was applied to investigate whether the effects of PS are dependent on the 5-Htt genotype. For this purpose, the effects of PS on cognition and anxiety- / depression-related behavior were examined using a maternal restraint stress paradigm of PS in C57BL/6 wild-type (WT) and heterozygous 5-Htt deficient (5-Htt+/-) mice. Additionally, in female offspring, a genome-wide hippocampal gene expression and DNA methylation profiling was performed using the Affymetrix GeneChip® Mouse Genome 430 2.0 Array and the AffymetrixGeneChip® Mouse Promoter 1.0R Array. Some of the resulting candidate genes were validated by quantitative real-time PCR. Further, the gene expression of these genes was measured in other brain regions of the PS animals as well as in the hippocampus of offspring of another, 5-Htt x perinatal stress (PeS) paradigm, in which pregnant and lactating females were stressed by an olfactory cue indicating infanticide. To assess resilience to PS and PeS, correlation studies between gene expression and behaviour were performed based on an initial performance-based LIMMA analysis of the gene expression microarray. 5-Htt+/- offspring of the PS paradigm showed enhanced memory performance and signs of reduced anxiety as compared to WT offspring. In contrast, exposure of 5-Htt+/- mice to PS was associated with increased depression-like behavior, an effect that tended to be more pronounced in female offspring. Further, 5-Htt genotype, PS and their interaction differentially affected the expression and DNA methylation of numerous genes and related pathways within the female hippocampus. Specifically, MAPK and neurotrophin signaling were regulated by both the 5-Htt+/- genotype and PS exposure, whereas cytokine and Wnt signaling were affected in a 5-Htt genotype x PS manner, indicating a gene x environment interaction at the molecular level. The candidate genes of the expression array could be validated and their expression patterns were partly consistent in the prefrontal cortex and striatum. Furthermore, the genotype effect of XIAP associated factor 1 (Xaf1) was also detected in the mice of the PeS paradigm. Concerning resilience, we found that the expression of growth hormone (Gh), prolactin (Prl) and fos-induced growth factor (Figf) were downregulated in WTPS mice that performed well in the forced swim test (FST). At the same time, the results indicated that Gh and Prl expression correlated positively with adrenal weight, whereas Figf expression correlated positively with basal corticosteron concentration, indicating an intricate relationship between depression-like behavior, hippocampal gene expression and the hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis activity. Correlation studies in the PeS animals revealed a link between Gh / Prl expression and anxiety-like behavior. In conclusion, our data suggest that although the 5-Htt+/- genotype shows clear adaptive capacity, 5-Htt+/- mice, particularly females, appear to be more vulnerable to developmental stress exposure when compared to WT offspring. Moreover, hippocampal gene expression and DNA methylation profiles suggest that distinct epigenetic mechanisms at the molecular level mediate the behavioral effects of the 5-Htt genotype, PS exposure, and their interaction. Further, resilience to early-life stress might be conferred by genes whose expression is linked to HPA axis function.},
  subject      = {Stressreaktion},
  language  = {en}
}
@phdthesis{KittelSchneider2010,
  author    = {Kittel-Schneider, Sarah},
  title     = {Expressionsanalytische und behaviourale Ph{\"a}notypisierung der Nos1 Knockdown Maus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52689},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Der gasf{\"o}rmige Neurotransmitter Stickstoffmonoxid (NO) spielt eine Rolle bei verschiedenen physiologischen Vorg{\"a}ngen, aber auch psychiatrischen Erkrankungen wie Aggression, {\"A}ngstlichkeit, Depression und auch bei kognitiven Funktionen. Um mehr {\"u}ber die physiologische Rolle von NO herauszufinden untersuchten wir mittels Gen-Expressionsanalyse und Verhaltensversuchen M{\"a}use, bei denen die neuronale Isoform der Stickstoffmonoxidsynthase ausgeschaltet wurde. Die so genannte NOS-I ist die haupts{\"a}chliche Quelle von NO im zentralen Nervensystem. Knockout Tiere sind wertvolle Werkzeuge um sowohl den Einfluss eines Gens auf Verhalten als auch m{\"o}glicherweise damit zusammenh{\"a}ngende Ver{\"a}nderungen des Transkriptoms zu identifizieren. Dies ist wichtig um herauszufinden, mit welchen molekularen Pfaden bestimmte Verhaltensweisen korreliert sind. In Bezug auf NOS-I gibt es zwei bisher beschriebene Knockout M{\"a}use St{\"a}mme. Es existieren KOex6 Knockout M{\"a}use, in welchen es {\"u}berhaupt keine katalytisch aktive NOS-I gibt und es gibt einen Mausstamm, bei dem Exon 1 deletiert wurde, was aufgrund alternativer NOS-I Splicevarianten zu einer residualen Expression von bis zu 7\% f{\"u}hrt. Daher sind diese M{\"a}sue besser zutreffend als Knockdown M{\"a}use zu bezeichnen. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir die Nos1 Knockdown M{\"a}use, da die hier vorliegende Situation wohl {\"a}hnlicher zu der bei menschlicher genetischer Varianten ist, da eine komplette Disruption bisher noch nicht beim Menschen beschrieben wurde. Es gibt diverse Studien, welche den behaviouralen Ph{\"a}notyp der Nos1 Knockdown M{\"a}use untersuchen, aber diese widersprechen sich zum Teil. Bei unserer Untersuchung legten wir den Schwerpunkt auf Verhaltenstests, welche spezifische Symptome des Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivit{\"a}tssyndrom (ADHS) aufdecken sollten. Wir f{\"u}hrten den Elevated Plus Maze Test (EPM) und ein modifiziertes Lochbrett-Paradigma, die COGITAT-Box, durch. Um die den gefundenen Verhaltens{\"a}nderungen zugrunde liegenden molekularen Mechanismen herauszufinden, suchten wir nach Unterschieden der Expression des Serotonin- (5HTT) und des Dopamintransporters (DAT) zwischen den Knockdown und den Wildtyp M{\"a}usen. Wir hatten spekuliert, dass die Disruption der NOS-I zu einer modifizierten Expression des DAT oder des 5HTT gef{\"u}hrt habe k{\"o}nnte wegen den bekannten engen Interaktionen zwischen dem nitrinergen und den monoaminergen Systemen. Wir fanden einen diskret anxiolytischen Ph{\"a}notyp, da die Knockdown M{\"a}use eine l{\"a}ngere Zeit auf dem offenen Arm des EPM verbrachten bzw. h{\"a}ufiger den offenen Arm betraten im Vergleich zu dem Wildtypen. Dies war nicht durch eine h{\"o}here lokomotorische Aktivit{\"a}t zu erkl{\"a}ren. Auch beobachteten wir ein geschlechterunabh{\"a}ngiges kognitives Defizit im Arbeits- und Referenzged{\"a}chtnis in der COGITAT-Box. {\"U}berraschenderweise fanden wir keine signifikante Dysregulation der Monoamin-Transporter in der Expressionsanalyse mittels der quantitativen Real Time PCR. Dies war eher unerwartet, da vorherige Studien verschiedene Ver{\"a}nderungen im serotonergen und dopaminergen System bei den Nos1 Knockdown M{\"a}usen gefunden hatten, wie z.B. einen verminderten Serotonin-Umsatz in frontalen Cortex und hypofunktionale 5 HT1A and 5HT1B Rezeptoren. Auch ist bekannt, dass NO direkt Monoamin-Transporter nitrosyliert. Zusammenfassend zeigen die Nos1 Knockdown M{\"a}use ein charakteristisches behaviourales Profil mit reduzierter {\"A}ngstlichkeit und Defiziten im Ged{\"a}chtnis. Weitere Studien sollten folgen um zu kl{\"a}ren, ob diese M{\"a}use als Tiermodell f{\"u}r z.B. die Alzheimer-Erkrankung oder das Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivit{\"a}tssyndrom dienen k{\"o}nnten und die weitere pathophysiologische Rolle des NO bei neuropsychiatrischen Erkrankungen herauszufinden.},
  subject      = {Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ritze2007,
  author    = {Ritze, Yvonne},
  title     = {Die Rolle des Neurotransmitters Serotonin bei der Entwicklung von Ethanolsensitivit{\"a}t und Toleranz in Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26271},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Der Neurotransmitter Serotonin spielt ein Rolle bei der Entwicklung von Ethanoltoleranz und Alkoholismus. Die vorliegende Arbeit untersuchte die Funktion von Serotonin (5HT) im Bezug auf Ethanolsensitivit{\"a}t und Toleranz in Drosophila melanogaster. Pharmakologisch wurden die 5HT Konzentrationen durch F{\"u}ttern eines Vorl{\"a}ufers der 5HT Synthese kurzeitig erh{\"o}ht oder mit einem Syntheseinhibitor reduziert. Die Ver{\"a}nderung der 5HT Konzentrationen mittels dieser Pharmaka hatte jedoch keinen Einfluss auf die Entwicklung von Ethanolsensitivit{\"a}t oder Toleranz. 5HT wird durch den 5HT Transporter (SERT) aus dem synaptischen Spalt in die Pr{\"a}synapse wieder aufgenommen. Die kurzzeitige F{\"u}tterung des SERT Inhibitors Paroxetin f{\"u}hrt zu erh{\"o}hter Ethanolsensitivit{\"a}t und reduzierter Toleranz. Ein {\"a}hnlicher Ph{\"a}notyp wurde in der hypomorphen sert55 Mutante, die eine reduzierte dsert Expression aufweist, beobachtet. Dies legt nahe, dass kurz- wie langfristige Reduktion der SERT Funktion die Entwicklung einer vollst{\"a}ndigen Ethanoltoleranz verhindern. Folglich hat die Verl{\"a}ngerung der 5HT Signaltransduktion im synaptischen Spalt, nicht aber die allgemeine Erh{\"o}hung von 5HT Konzentrationen im Fliegengehirn einen Einfluss auf die Entwicklung von Ethanoltoleranz. Zur genauen Bestimmung der SERT Expression im adulten Gehirn der Fliege wurde ein Drosophila SERT (dSERT) Antik{\"o}rper hergestellt. Mit Hilfe dieses Antik{\"o}rpers konnte gezeigt werden, dass der dSERT mit serotonergen Somata, Axonen und Dendriten kolokalisiert. Ferner sollten 5HT Konzentrationen im synaptischen Spalt durch {\"U}berexpression des wildtypischen dsert in einem Großteil der Neurone mit Hilfe des UAS/GAL4 Systems reduziert werden. Diese Fliegen wiesen weder eine ver{\"a}nderte 5HT Konzentration in den K{\"o}pfen auf noch war die Ethanolsensitivit{\"a}t bzw. Toleranz ver{\"a}ndert. Das kann einerseits daran liegen, dass der dSERT nicht in die Membran integriert wird oder andererseits daran, dass unser Konstrukt nicht funktional ist. Die {\"U}berexpression eines inaktiven dSERTs sollte theoretisch zur Erh{\"o}hung von 5HT Konzentrationen im synaptischen Spalt f{\"u}hren. Wurde ein inaktiver dSERT in den meisten Neuronen der Fliege exprimiert, erh{\"o}hten sich zwar die 5HT Konzentrationen in den K{\"o}pfen der Fliegen, dennoch war das ethanolinduzierte Verhalten nicht ver{\"a}ndert. Zus{\"a}tzlich wurde untersucht, welchen Einfluss die Inhibition der 5HT Aussch{\"u}ttung auf die Entwicklung von Ethanolsensitivit{\"a}t und Toleranz hat. Zur Inhibition der Neurotransmission in serotonergen Zellen wurde ein Tetanus Toxin (TNT) Transgen in Verbindung mit verschiedenen GAL4 Treiberlinien eingesetzt. Die Inhibition von serotonergen und dopaminergen Neuronen mit Hilfe einer GAL4 Linie, die einen Abschnitt des Gens der Dopamin Decarboxylase (ddc) beinhaltet, f{\"u}hrte zu keiner Ver{\"a}nderung von Ethanolsensitivit{\"a}t bzw. Toleranz. F{\"u}r weitere GAL4 Linien wurde zun{\"a}chst das Expressionsmuster neuroanatomisch untersucht. Von vier ausgew{\"a}hlten GAL4 Linien zeigten zwei Expression in serotonergen Neuronen. Die sert1+2-GAL4 Linie mit einem St{\"u}ck Promotorregion des dsert zeigt Expression in 46\% der serotonergen Neuronen. Wurden diese mit Hilfe von Tetanus Toxin inhibiert, zeigten die Fliegen eine leicht aber signifikant erh{\"o}hte Ethanolsensitivit{\"a}t und eine unver{\"a}nderte Toleranz. Die zweite GAL4 Linie enth{\"a}lt ein St{\"u}ck Promotorregion des 5HT1b Rezeptors und zeigt Expression in ebenfalls 46\% der serotonergen Neurone, weitgehend {\"u}berlappend mit der Expression der Linie sert1+2-GAL4. Jedoch exprimiert die 5htr1b-GAL4 Linie zus{\"a}tzlich in vier serotonergen Neuronen, in elf dopaminergen und einem unbekannten Neuron. Interessanterweise ist nach Inhibition der Neurotransmission in diesen Neuronen eine stark erh{\"o}hte Ethanolsensitivit{\"a}t sowie eine reduzierte Ethanoltoleranz zu beobachten. Folglich k{\"o}nnte die Inhibition der Neurotransmission in dopaminergen Neuronen f{\"u}r die Reduktion der Ethanolsensitivit{\"a}t verantwortlich sein. Deshalb wurde die Neurotransmitterausssch{\"u}ttung in dopaminergen Neuronen mit Hilfe der th-GAL4 Linie und TNT unterdr{\"u}ckt und diese Fliegen wurden auf ihre F{\"a}higkeit untersucht, Ethanolsensitivt{\"a}t und/oder Toleranz zu entwickeln. Nach Inhibition der von th-GAL4 getriebenen dopaminergen Neurone wurde eine erh{\"o}hte Ethanolsensitivit{\"a}t gemessen, aber keine signifikant ver{\"a}nderte Ethanoltoleranz. Da die ddc-GAL4 Linie im Vorfeld keinen ethanolinduzierten Verhaltensph{\"a}notyp gezeigt hat, sollte bestimmt werden, welche dopaminergen Neuronen der 5htr1b-GAL4 sowie der th-GAL4 Linie f{\"u}r die erh{\"o}hte Ethanolsensitivit{\"a}t verantwortlich sind. Serotonerge Neuronengruppen, die in die Entwicklung von Ethanolsensitivit{\"a}t und Toleranz involviert sein k{\"o}nnten, sind SE1, SE2, SE3, LP1, LP2, SP1, SP2 und IP, w{\"a}hrend es sich bei den dopaminergen Neuronengruppen um PAL1, PPL1, PPM2, PPM3 und SVP1 handeln k{\"o}nnte. Einige Neurone der 5htr1b-GAL4 Linie projizieren in den Ellipsoidk{\"o}rper, eine Struktur des Zentralkomplexes, f{\"u}r die bereits gezeigt wurde, dass sie in die Entwicklung vonEthanoltoleranz involviert ist. Jedoch muss n{\"a}her untersucht werden, welche Neuronen f{\"u}r die Innervation verantwortlich sind. Daf{\"u}r sollten GAL4 Linien verwendet werden, die eine {\"a}hnliche Expression wie die 5htr1b-GAL4 Linie, aber ausschließlich im Ellipsoidk{\"o}rper, zeigen. In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass serotonerge und dopaminerge Neurone in die Entwicklung von Ethanolsensitivit{\"a}t und Toleranz in Drosophila melanogaster involviert sind. Ferner konnte gezeigt werden, dass eine ver{\"a}nderte 5HT Signaltransduktion zu einer reduzierten Toleranz f{\"u}hrt. Weiterf{\"u}hrend ist die Identifizierung von serotonergen Neuronen, die f{\"u}r die Entwicklung von Ethanolsensitivit{\"a}t und/oder Toleranz verantwortlich sind, von großem Interesse. Ziel ist es, die neuronalen Schaltkreise aufzudecken, die den Ph{\"a}nomenen Ethanolsensitivit{\"a}t und Toleranz zugrundeliegen.},
  subject      = {Ethanol},
  language  = {de}
}