TY  - THES
A1  - Porsche, Christian
T1  - Neuronale Plastizität im Hippocampus der Maus : Die Rolle von Neurotrophine und Cytokinen
N2  - Neurotrophe Faktoren haben ein breites Aufgabenfeld und spielen eine wichtige Rolle als Überlebensfaktoren embryonaler Neurone, bei Proliferation und Differenzierung im Nervensystem sowie als Modulatoren synaptischer Plastizität. Im ersten Themenkomplex der vorliegenden Arbeit wurden neurotrophe Faktoren als Modulatoren synaptischer Plastizität und ihr Einfluß auf die BDNF-Regulation im Hippocampus untersucht. Dabei wurde zunächst das selbsthergestellte polyclonale BDNF-Immunserum für die Anwendung in der Immunhistochemie und im Western Blot optimiert, doch es konnten bezüglich BDNF keine Veränderungen in Hippocampi CNTF-defizienter Mäuse gegenüber Wildtyp-Tieren festgestellt werden. Die Ergebnisse der Voruntersuchungen, die im Hippocampus CNTF-defizienter Tiere verminderte BDNF-Level gezeigt hatten, konnten somit nicht verifiziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde an CNTF-defizienten Mäusen eine eingeschränkte LTP und LTD nachgewiesen. Zum besseren Verständnis der – laut LTP-Untersuchungen – veränderten Situation an der hippocampalen CA1-Synapse bei CNTF-defizienten Tieren wurden elektronenmikroskopische Bilder dieser Region angefertigt, deren Auswertung keine augenscheinlichen Unterschiede ergab. Im Stratum radiatum der CA1-Region war zudem keine spezifische CNTF-Färbung nachweisbar. Zur Klärung der Frage, ob es IGF-vermittelt nach Training zu hippocampaler BDNF-Hochregulation kommt, wurden Laufradexperimente mit wildtypischen und konditionalen IGF1-Rezeptor-knockout Mäusen durchgeführt und die jeweiligen BDNF-Level untersucht. Dabei wurde BDNF durch Laufradtraining in beiden Genotypen in ähnlichem Maße hochreguliert, was für alternative Wege der BDNF-Hochregulation spricht. Der zweite Themenkomplex befasste sich mit dem Einfluß neurotropher Faktoren auf die Proliferation und Differenzierung in Hippocampus und Cortex. BrdU-Inkorporationsexperimenten zeigten in der Körnerzellschicht des Gyrus dentatus gesteigerte Proliferationsraten bei CNTF-defizienten und CNTF&LIF-defizienten Mäusen, wobei LIF-defiziente Tiere keine veränderten Proliferationsraten zeigten. Untersuchungen an Kulturen cortikaler Vorläuferzellen bestätigten die Hypothese, wonach cortikale Vorläuferzellen zunächst Neurone bilden, die einen Faktor sezernieren, der auf die cortikalen Vorläuferzellen wirkt und sie zur Bildung von Astrozyten veranlasst. Es konnte gezeigt werden, dass CT-1 der Hypothese folgend in vitro und in vivo für die Einleitung der Astrozytogenese im Cortex verantwortlich ist.
N2  - Neurotrophic factors are central to many facets of CNS function. They act as survival factors during embryonic development, mediate proliferation, differentiation and survival also in the adult nervous system and play an important role for activity-dependent forms of synaptic plasticity. The first part of this work was addressed to neurotrophic factors as modulators of synaptic plasticity and examined their role for BDNF-regulation within the hippocampal formation. Initially our polyclonal BDNF-immune serum was optimized for the use in immunohistochemistry and Western blot-analysis. No differences concering BDNF-protein in hippocampi of CNTF-deficient mice compared with wildtype were found. Previous data, showing decreased hippocampal BDNF-level in CNTF-deficient mice, could therefore not be verified. Interestingly an impaired LTP and LTD was observed in CNTF-deficient mice.To understand the changed situation at hippocampal CA1-synapse in these mice, leading to an impaired LTP, we used electronmicroscopy, but no apparent differences were seen. In Stratum radiatum of CA1 region no specific CNTF-staining was detectable. To address the question, whether IGF mediates the effect of physical training resulting in BDNF-upregulation within the hippocampus, we performed voluntary running experiments with conditional IGF1-receptor-knockout and with wildtype mice and analysed the BDNF-levels. It was shown that BDNF-upregulation after physical training occurred in both genotypes to a similar extent, suggesting alternative ways of BDNF-upregulation. The second part dealt with the influence of neurotrophic factors on proliferation and differentiation in hippocampus and cortex. Via BrdU-incorporation experiments the different proliferation rates in the subgranular zone of the dentate gyrus were analysed. CNTF-deficient mice and CNTF&LIF-deficient mice showed increased proliferation rates compared with wildtype, whereas LIF-deficient mice had normal proliferation rates. Precursor cells of the embryonic cortex sequentially generate neurons and then glial cells, but the mechanisms regulating this neurogenic-to-gliogenic transition were unclear. Using cortical precursor cultures, which temporally mimic this in vivo differentiation pattern, we demonstrated that cortical neurons synthesize and secrete the neurotrophic cytokine CT-1, which is essential for the timed genesis of astrocytes in vitro. Our data indicate that a similar phenomenon also occurs in vivo.
KW  - Maus
KW  - Hippocampus
KW  - Neuronale Plastizität
KW  - Neurotropher Faktor
KW  - Cytokine
KW  - neuronale Plastizität
KW  - Hippocampus
KW  - neurotrophe Faktoren
KW  - BDNF
KW  - LTP
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-21968
ER  - 
TY  - THES
A1  - Langenhan, Tobias
T1  - Ciliary neurotrophic factor (CNTF) im olfaktorischen System von Ratten und Mäusen
T1  - Ciliary neurotrophic factor (CNTF) in the olfactory system of rats and mice
N2  - Das olfaktorische System ist aufgrund seiner lebenslangen regenerativen Kapazität, seines Reichtums an neurotrophen Faktoren und der relativ guten Zugänglichkeit für Manipulationen ein attraktiver Gegenstand neurobiologischer Forschung. In der vorliegenden Arbeit wurde die Lokalisation und mögliche Funktion des ziliären neurotrophen Faktors (CNTF) in der primären Geruchsbahn mit Hilfe immunhistochemischer Methoden untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die CNTF-Ir bei Ratten und Mäusen in den olfaktorischen Gliazellen (Ensheathingzellen) lokalisiert ist. Elektronenmikroskopische Aufnahmen belegten ein zytoplasmatisches und nukleäres Vorkommen der CNTF-Ir innerhalb der EC. Ein neues und überraschendes Ergebnis der Arbeit ist, dass CNTF in individuellen olfaktorischen Neuronen vorkommt. Bislang wurde CNTF lediglich in Gliazellen des zentralen und peripheren Nervensystems nachgewiesen. Die weitere Charakterisierung der epithelialen CNTF-ir Neurone kennzeichnete diese als reife olfaktorische Nervenzellen. Die CNTF-Ir war mit dem olfaktorischen Markerprotein (OMP) kolokalisiert, einem Marker ausschließlich reifer ON und wies keine Kolokalisation mit dem Growth associated protein 43 (GAP-43) auf, dessen Expression unreife Riechsinneszellen kennzeichnet. CNTF könnte einerseits an lebenslang fortwährenden De- und/oder Regenerationsvorgängen des olfaktorischen Epithels beteiligt sein. Die Exposition der Riechschleimhaut gegenüber infektiösen, physikalischen und chemischen Noxen bedingt den ständigen Verlust olfaktorischer Neurone und deren lebenslange Regeneration aus neuronalen Vorläuferzellen im olfaktorischen Epithel. Die Zellkerne CNTF-ir ON wiesen in der Mehrzahl keine degenerativen Veränderungen wie Kondensierung und Fragmentierung auf, wie es bei geschädigten und untergehenden Zellen beobachtet wird. Im olfaktorischen Epithel zeigte sich des weiteren keine neuronale Kolokalisation von CNTF mit der aktivierten Caspase-3, einem Exekutorenzym der Apoptose, wie man es bei apoptotisch degenerierenden Neuronen findet. Nach Läsionen des olfaktorischen Epithels von Mäusen, die nekrotische Zelluntergänge auslösen, konnte kein gesteigertes Vorkommen von CNTF-ir ON gezeigt werden. Eine Einbindung von CNTF in die Mechanismen neuronaler Degeneration erscheint nach den Ergebnissen verschiedener Experimente wenig wahrscheinlich. Eine zweite Erklärung für das individuelle neuronale Auftreten der CNTF-Ir bot die Annahme, dass CNTF mit der Expression olfaktorischer Rezeptorproteine vergesellschaftet sein könnte. Dreidimensionale Rekonstruktionen von Paaren von BO bei Ratten und Mäusen zeigte, dass die Axone CNTF-ir ON in Glomeruli olfactorii projizierten, die bilateralsymmetrisch in beiden BO eines Tieres lokalisiert waren. Diese Symmetrie findet man ebenfalls bei den Projektionen der ON, die das gleiche olfaktorische Rezeptorprotein exprimieren. Die Lokalisation der CNTF-ir innervierten Glomeruli war interindividuell ähnlich, ihre Anzahl wies jedoch erhebliche Unterschiede auf. Dieses Phänomen lässt sich mit Befunden vergleichen, die im Rahmen von olfaktorischen Aktivitätsstudien bei Mäusen und Ratten erhoben wurden. Dabei beobachtete man eine Erhöhung der Anzahl aktivierter Glomeruli mit steigenden Geruchsstoffkonzentrationen. Auffallend war eine deutliche Übereinstimmung des Verteilungsmusters der CNTF-ir Glomeruli mit dem in der Literatur dargestellten Verteilungsmuster von Glomeruli, die durch Uringerüche aktiviert werden. Die räumliche Rekonstruktion der BO und die Darstellung der Position der CNTF-ir innervierten Glomeruli legt demnach eine neue mögliche Funktion von CNTF im olfaktorischen System nah: dessen Einbindung in Phänomene der Aktivität olfaktorischer Nervenzellen und plastischer Prozesse, die an der ersten Synapse der Geruchsbahn stattfinden. In der vorliegenden Arbeit konnte durch die Anwendung von klassischen Methoden der anatomisch-histologischen Forschung die Lokalisation von CNTF in der primären Geruchsbahn geklärt werden. Die Befunde führten zu weiteren Hypothesen hinsichtlich seiner funktionellen Einbindung in die olfaktorische Informationsverarbeitung, denen in zukünftigen Studien nachgegangen werden wird.
N2  - The olfactory system is bestowed with a set of remarkable features that render it an intriguing object for neurobiological research. It possesses the livelong capacity to regenerate, it displays an extraordinary wealth of neurotrophic factors and it is easily accessible to experimental manipulations. The current study aimed to deliver a comprehensive description of the localization and possible function of ciliary neurotrophic factor (CNTF) in the primary olfactory pathway by means of immunohistochemical methods. It could be shown that CNTF-immunoreactivity in rats and mice was localized in olfactory glia cells (ensheathing cells); using electron microscopy it was demonstrated that CNTF-immunoreactivity occurred both in the cytoplasm and the nucleus of ensheathing cells. Additionally, it was shown that CNTF can be also found in individual olfactory sensory neurons (OSN). Thus far, CNTF was known to be localized in peripheral and central glial cells only. Further characterization of neuroepithelial CNTF-occurrence revealed that CNTF-immunoreactive OSN are mature neurons displaying colocalization with the olfactory marker protein (OMP), a distinct marker protein for mature OSN. This was in line with absent colocalization of CNTF with Growth associated protein 43 (GAP-43) immunoreactivity, a marker of maturing OSN. CNTF could be implicated in the ongoing processes and neurode- and regeneration that take place in the olfactory epithelium. The olfactory mucosa is constantly exposed to the outer environment including noxious substances such as infectious agents, and extreme physical or chemical conditions. Hence, a permanent loss of OSN occurs which is counterbalanced with constant regeneration of neurons from neural precursor cells residing in the epithelium. Nuclei of CNTF-immunoreactive OSN did not display degenerative signs such as condensation or fragmentation that mark harmed degenerating cells. In addition to that no colocalization of CNTF and the apoptotic executor enzyme activated capsase-3 could be found in the olfactory epithelium. Even after chemical lesions of the olfactory epithelium of mice that cause necrotic cell death no enhanced incidence of CNTF-immunoreactive OSN was noted. Therefore, an implication of CNTF in neuronal degenerative processes in the olfactory mucosa seems unlikely. An alternative explanation for the individual neuronal localization of CNTF-immunoreactivity relied on the assumption that CNTF could be associated with the expression of olfactory receptor proteins (ORP). Three-dimensional reconstructions of rat and mice olfactory bulb pairs demonstrated the axonal projections of CNTF-immunoreactive OSN in olfactory glomeruli, which where found to be located at bilaterally symmetrical positions. This symmetry is also notable for OSN that express the identical ORP. The localization of CNTF-immunoreactive glomeruli was interindividually similar although they substantially differed in their numbers between animals. This phenomenon is reminiscent of results from olfactory activity studies obtained from rats and mice. It was observed that an increasing number of olfactory glomeruli is recruited due to an elevation of the odour concentration that the animals was exposed to. The distribution pattern of CNTF-immunoreactive glomeruli was comparable to glomerular activity maps elicited by urine odours. Hence, the three-dimensional reconstruction of olfactory bulbs and the localization of CNTF-immunoreactive glomeruli indicate a possible role for CNTF in activity-dependent processes of OSN and in neuroplastic mechanisms that occur at the first synapse of the primary olfactory pathway. In the current dissertation the localization of CNTF in the primary olfactory pathway was untangled by means of classical anatomical-histological techniques. The results yielded further hypotheses regarding the functional relationship of CNTF with olfactory information processing, which will be followed by future investigations.
KW  - CNTF
KW  - neurotrophe Faktoren
KW  - Neuroregeneration
KW  - Olfaktion
KW  - Geruchssystem
KW  - CNTF
KW  - neurotrophic facors
KW  - neuroregeneration
KW  - olfaction
KW  - olfactory system
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-16009
ER  -