TY - THES A1 - Kramer, Lisa Sophie T1 - Charakterisierung des Einflusses von Estrogenrezeptoren auf mechanoresponsive Reporter T1 - Characterization of the influence of estrogen receptors according to mechanoresponsive reporter N2 - Osteoporose wird definiert als erworbene, generalisierte Skeletterkrankung, die durch eine verminderte Knochenfestigkeit und einen pathologischen Knochenverlust charakterisiert wird. Durch die Störung der Mikroarchitektur kommt es zu strukturellen und funktionellen Defiziten im Sinne von Fragilitätsfrakturen. Mechanische Stimulation erhält die Gewebemasse und stimuliert deren kontinuierliche Anpassung. Östrogene spielen bei der Entwicklung, dem Wachstum und der Regeneration des Knochens eine bedeutende Rolle und wirken über Bindung an die Östrogenrezeptoren ER und ER in bestimmten Zielgeweben. Östrogenrezeptoren sind unverändert sehr geeignete Targets für die Entwicklung von Medikamenten im Rahmen der Osteoporosetherapie wie z.B. die selektiven Östrogen-Rezeptor-Modulatoren (SERMs). Die molekulare Klärung der Einflüsse von ER und ER ist unverändert von großer klinischer Bedeutung. Die Herstellung stabiler Zelllinien mit Überexpression von Reportergenkonstrukten und Rezeptoren kann dabei hilfreich sein. In dieser Arbeit wurde eine stabile Zelllinie mit Überexpression von ERβ etabliert, die unterschiedliche Wirkung von ER und ER wurden analysiert und die Effekte von zyklischer Dehnung auf Reportergenexpression unter der Kontrolle von mechanosensitiven responsiven Elementen wurden charakterisiert. N2 - Osteoporosis is defined as an acquired, generalized skeletal disorder which is characterized by reduced bone stability and pathological bone loss. A disorder of the microarchitecture leads to structural and functional deficiencies in the form of fragility fractures. Mechanical strain sustains tissue and stimulates its continuous adaptation. Estrogen plays an important role in the development, growth and regeneration of bones and works by binding to the estrogen receptors ERα und ERβ in certain target tissues. Estrogen receptors continue to be significant targets in the development of pharmaceuticals for osteoporosis therapy as for example selective estrogen receptor modulators (SERMs). The clarification of the influence of ERα and ERβ on a molecular level continue to be of great clinical significance. The creation of stable cell lines with overexpression of reporter gene constructs and receptors can be helpful in this. In this thesis a stable cell line with overexpression of ERβ was established, different effects of ERα und ERβ were analyzed and the effects of mechanical strain on reporter gene constructs under controlled mechanosensitive response elements were characterized. KW - Östrogene KW - Mechanorezeptor KW - Osteoporose KW - Östrogenrezeptor KW - osteoporosis KW - Mechanotransduktion KW - mechanoresponsive Elemente KW - estrogen receptor KW - mechanotransduction KW - mechanoresponsive elements Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-222709 ER - TY - THES A1 - Guan, Chonglin T1 - Functional and genetic dissection of mechanosensory organs of \(Drosophila\) \(melanogaster\) T1 - Funktionelle und genetische Analyse von mmechanosensorischen Organe in \(Drosophila\) \(melanogaster\) N2 - In Drosophila larvae and adults, chordotonal organs (chos) are highly versatile mechanosensors that are essential for proprioception, touch sensation and hearing. Chos share molecular, anatomical and functional properties with the inner ear hair cells of mammals. These multiple similarities make chos powerful models for the molecular study of mechanosensation. In the present study, I have developed a preparation to directly record from the sensory neurons of larval chos (from the lateral chos or lch5) and managed to correlate defined mechanical inputs with the corresponding electrical outputs. The findings of this setup are described in several case studies. (1) The basal functional lch5 parameters, including the time course of response during continuous mechanical stimulation and the recovery time between successive bouts of stimulation, was characterized. (2) The calcium-independent receptor of α-latrotoxin (dCIRL/Latrophilin), an Adhesion class G protein-coupled receptor (aGPCR), is identified as a modulator of the mechanical signals perceived by lch5 neurons. The results indicate that dCIRL/Latrophilin is required for the perception of external and internal mechanical stimuli and shapes the sensitivity of neuronal mechanosensation. (3) By combining this setup with optogenetics, I have confirmed that dCIRL modulates lch5 neuronal activity at the level of their receptor current (sensory encoding) rather than their ability to generate action potentials. (4) dCIRL´s structural properties (e.g. ectodomain length) are essential for the mechanosensitive properties of chordotonal neurons. (5) The versatility of chos also provides an opportunity to study multimodalities at multiple levels. In this context, I performed an experiment to directly record neuronal activities at different temperatures. The results show that both spontaneous and mechanically evoked activity increase in proportion to temperature, suggesting that dCIRL is not required for thermosensation in chos. These findings, from the development of an assay of sound/vibration sensation, to neuronal signal processing, to molecular aspects of mechanosensory transduction, have provided the first insights into the mechanosensitivity of dCIRL. In addition to the functional screening of peripheral sensory neurons, another electrophysiological approach was applied in the central nervous system: dCIRL may impact the excitability of the motor neurons in the ventral nerve cord (VNC). In the second part of my work, whole-cell patch clamp recordings of motor neuron somata demonstrated that action potential firing in the dCirl\(^K\)\(^O\) did not differ from control samples, indicating comparable membrane excitability. N2 - In Drosophila Larven, sowie in adulten Tieren, sind die Chordotonalorgane (Chos) sehr vielseitige Mechanosensoren und von wesentlicher Bedeutung für die Propriozeption, das Tastgefühl und die auditive Wahrnehmung. Chos teilen molekulare, anatomische und funktionelle Eigenschaften mit Innenohrhaarzellen der Säugetiere und machen sie somit zu leistungsstarken Modellen um molekulare Mechanismen der Mechanosensorik zu untersuchen. In der vorliegenden Studie habe ich ein Präparat entwickelt, um direkt von sensorischen Neuronen der larvalen Chos (von lateralen Chos oder lch5) abzuleiten und definierte mechanische Eingänge mit den korrelierenden elektrischen Ausgängen zu verbinden. Im Folgenden sind die Ergebnisse dieses experimentellen Setups zusammengefasst. (1) Die basalen funktionellen Parameter von lch5 insbesondere der Zeitverlauf der Reaktion während kontinuierlicher mechanischer Stimulation und die Erholungszeit zwischen aufeinanderfolgenden Stimulationen wurden bestimmt. (2) Der Calcium-unabhängige Rezeptor von α-Latrotoxin (dCIRL/Latrophilin), ein Adhäsion Klasse G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR) wurde als Modulator der von Ich5 Neuronen perzipierten mechanischen Signale identifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass dCIRL/Latrophilin für die Wahrnehmung der externen und internen mechanischen Reize erforderlich ist und die Empfindlichkeit neuronaler Mechanosensorik modelliert. (3) Mit Hilfe optogenetischer Werkzeuge konnte ich bestätigen, dass dCIRL die Aktivität von lch5 Neuronen auf Ebene des Rezeptorstroms (sensorische Kodierung) und nicht der Generierung von Aktionspotentialen moduliert. (4) Die strukturellen Eigenschaften von dCIRL (z.B. Ektodomänenlänge) sind wesentlich für die mechanosensitiven Eigenschaften von Chos. (5) Die Vielseitigkeit der Chos bietet des Weiteren die Möglichkeit, Multimodalitäten auf mehreren Ebenen zu untersuchen. In diesem Zusammenhang wurde die neuronale Aktivität der Chos bei verschiedenen Temperaturen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich sowohl spontane als auch mechanisch evozierte Aktivität im Verhältnis zur Temperatur erhöhen, was darauf hindeutet, dass dCIRL keine Rolle in der Temperaturwahrnehmung spielt. Diese Erkenntnisse, von der Entwicklung des Präparats der Ton/Vibrations Wahrnehmung, über die neuronalen Signalverarbeitung bis hin zu molekularen Aspekten der Mechanotransduktion, haben erste Einblicke in die Mechanosensitivität von dCIRL gewährt. Neben der funktionellen Charakterisierung peripherer sensorischer Neurone wurde ein weiterer elektrophysiologischer Ansatz im larvalen Zentralnervensystem gewählt, um zu untersuchen, ob sich dCIRL auf die Erregbarkeit motorischer Nervenzellen im Strickleiternervensystem (VNC) auswirkt. Im zweiten Teil meiner Arbeit wird mit Hilfe des whole-cell-patch-clamp-Verfahrens gezeigt, dass die Aktionspotentialfrequenz in Motoneuronen von dCirl\(^K\)\(^O\) Mutanten ähnlich derer von Kontrolltieren ist, d.h. ihre Membranerregbarkeit ist vergleichbar. KW - Taufliege KW - Drosophila KW - Mechanosensation KW - Adhesion-GPCR KW - Electrophysiology KW - Mechanorezeptor KW - Elektrophysiologie KW - Chordontonal organ Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-146220 ER - TY - THES A1 - Schneider, Florian T1 - Korpuskuläre und enkapsulierte Nervenendigungen im Bereich der Fußsohle des Menschen T1 - Corpuscular and encapsulated mechanoreceptors in the human sole of foot N2 - Die Fußsohlen von zwei Patienten, denen aufgrund einer malignen Erkrankung der Unterschenkel amputiert werden musste, werden unmittelbar nach erfolgter Operation in Formalin fixiert. Es erfolgt eine Unterteilung der Fußsohlen in jeweils 39 Gewebeblöcke, aus denen drei Schnittserien mit einem Schnittabstand von einem Millimeter angefertigt werden. Die Präparate werden mit einer Hämatoxylin-Eosin Übersichtsfärbung und einem immunhistochemischen Färbeverfahren mit polyklonalen Antikörpern gegen das S-100 Protein gefärbt. Die histologischen Präparate werden lichtmikroskopisch auf das Vorhandensein und das Verteilungsmuster von korpuskulären und enkapsulierten Mechanorezeptoren untersucht. Art und Anzahl sowie mikro- und makroskopische Verteilung der Mechanorezeptoren in der menschlichen Fußsohle werden schriftlich sowie fotographisch dokumentiert. Weiterhin erfolgt eine Berechnung der Rezeptordichte der unterschiedlichen Mechanorezeptoren in den einzelnen Fußabschnitten. Anhand von zusätzlichen Schnittserien erfolgt eine computergestützte dreidimensionale Rekonstruktion ausgewählter Rezeptorstrukturen. In den untersuchten humanen Fußsohlen können Meissner- und paciniforme Korpuskeln mit jeweils unterschiedlichen Verteilungsmustern aufgefunden werden. Im gesamten Bereich beider Fußsohlen können keine ruffini- bzw. golgiformen Mechanorezeptoren nachgewiesen werden. In den dermalen Papillen des Stratum papillare zeigen sich bis zu vier benachbart liegende Meissner-Korpuskeln. Die paciniformen Korpuskeln können einzeln und gruppiert im Stratum reticulare und der Tela subcutanea nachgewiesen werden. Neben der Lokalisation im Bindegewebe zeigen sich paciniforme Korpuskeln in unmittelbarer Nachbarschaft zur Plantarfascie, Blutgefäßen und Nervenbündeln. In einigen Fällen können paciniforme Korpuskeln beobachtet werden, die innerhalb des Epi- bzw. des Perineuriums des benachbarten Nervs eingebettet sind. Für die aufgefundenen Meissner- und paciniformen Korpuskeln ergibt sich eine steigende Rezeptordichte vom Rück-, über den Mittel-, bis zum Vorfuß. Die höchste Rezeptordichte ergibt sich für die Meissner-Korpuskeln im Zehenbereich, für die paciniformen Korpuskeln im Bereich des Fußballens. Bei den Meissner-Korpuskeln lässt sich weiterhin im lateralen Mittel- und Vorfußbereich eine höhere Rezeptordichte nachweisen als in den korrespondierenden medialen Fußabschnitten. Die Rezeptordichte der paciniformen Korpuskeln liegt insgesamt deutlich niedriger als die der Meissner-Korpuskeln. Die aufgefundene Rezeptorverteilung spricht für eine Hauptrolle der schnell-adaptierenden Mechanorezeptoren bei der Mechano- und Propriozeption. Vor allem die Fußabschnitte mit hohen und aktiv gesteuerten Belastungsänderungen weisen eine hohe Rezeptordichte auf. Gerade der Vorfußbereich mit seiner hohen Dichte an schnell adaptierenden Mechanorezeptoren scheint entscheidende somatosensorische Informationen zu liefern. Unter Einbeziehung bisheriger klinischer und experimenteller Untersuchungen weisen die vorliegenden Ergebnisse darauf hin, dass Änderungen dieser somatosensorischen Informationen der Fußsohle direkte Auswirkungen auf die neuromuskuläre Steuerung und Koordination des Bewegungsapparates haben können. N2 - The foot-soles of two patients, whose lower legs had to be amputated due to a malignant disease, are fixated in formalin immediately after the amputation had been performed. Each foot-sole is divided in 39 blocks of tissue. Of each block three transection-series are prepared with a cutting distance of one millimeter. The preparations are coloured with the help of a haematoxylin-eosin standard staining and with an immunohistochemical staining technique with polyclonal S-100 antibodies. The histological preparations are tested for the existence and dissemination pattern of corpuscular and encapsulated mechanoreceptors by a light-optical microscope. Type, quantity, and dissemination of the mechanoreceptors in the human foot-sole are documented in writing and by pictures. Furthermore, a calculation of the receptor density of the different mechanoreceptors in the individual foot segments is made. A computer-assisted three-dimensional reconstruction of selected mechanoreceptors is performed with the help of additional transection-series. Meissner- and pacini-like corpuscles, each with a diverse dissemination pattern, are found in the tested human foot-soles. No ruffini-, or golgi-like mechanoreceptors respectively, can be found at all. Up to four adjacently located Meissner-corpuscles can be seen in the dermal papillae of the stratum papillare. In the stratum reticulare and in the tela subcutanea pacini-like corpuscles can be seen singular or grouped. In addition to the localisation of pacini-like corpuscles in the connective tissue pacini-like corpuscles can be found as well in the immediate vicinity of the plantar-fascia, blood vessels, and nerve bundles. In some cases, pacini-like corpuscles can be seen embedded within the epineurium, or perineurium respectively, of the adjacent nerve. The receptor density of the found Meissner- and pacini-like corpuscles increases from the back of the foot, through the metatarsus to the forefoot. The highest receptor density of the Meissner-corpuscles can be found in the toes-area and the highest receptor density of the pacini-like corpuscles can be found in the area of the foot pad. The receptor density of the Meissner-corpuscles found in the lateral metatarsus and the lateral forefoot is higher than in the correspondent medial foot segments. The receptor density of the pacini-like corpuscles is altogether clearly lower than the receptor density of the Meissner-corpuscles. The dissemination of the receptors found leads to the conclusion that the fast-adapting mechanoreceptors play a leading role in the mechano- and proprioception. Especially, the foot segments which are exposed to a high and active controlled change in loading show a high receptor density. It appears that especially the forefoot-area, with its high density of fast-adapting mechanoreceptors provides important somatosensory information. Taking into consideration previous clinical and experimental researches, the results found indicate that changes of this somatosensory information of the foot-sole may result in a direct impact on the neuromuscular control and the coordination of the musculoskeletal system. KW - Mechanorezeptor KW - Nervenendigung KW - menschliche Fußsohle KW - Meissner Korpuskel KW - Pacini Korpuskel KW - mechanoreceptor KW - human sole of foot KW - meissner corpuscle KW - pacini-like corpuscle Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18599 ER -