TY  - THES
A1  - Gräfin von Moltke, Pia Maria
T1  - Aufbau und Implementierung eines Arbeitsablaufs zur Korrelation multimodaler in vivo und ex vivo retinaler Bildgebung mit histologischen Untersuchungen
T1  - Design and implementation of a workflow for correlating multimodal in vivo and ex vivo retinal imaging with histological examinations
N2  - Die retinale in vivo Bildgebung gewann in den letzten 2 Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung. Es fehlt aber häufig die Korrelation der in vivo erstellten quasi „histologischen“ Aufnahmen mit der tatsächlichen Histologie. An der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde des Universitätsklinikums Würzburg wurde ein standardisiertes System zur vergleichenden in vivo/ex vivo und histologischen retinalen Bildgebung des menschlichen Auges etabliert. In der vorliegenden „proof of concept study“ konnte der Arbeitsablauf erfolgreich gezeigt werden. Es wurden Abläufe geschaffen, die die ex vivo multimodale retinale Bildgebung analog zur in vivo Bildgebung an denselben Geräten ermöglichen. Die histologische Aufarbeitung des Gewebes erfolgt im Anschluss und ermöglicht die Korrelation von technisch gefundenen Veränderungen mit lichtmikroskopisch beschriebenen Auffälligkeiten. Diese histologischen Korrelate tragen zum besseren Verständnis von in vivo gefundenen Veränderungen bei. Gleichzeitig verbessern neu gefundene Auffälligkeiten in der in vivo Bildgebung das Verständnis und Früherkennung vieler retinaler Erkrankungen. Die Vorteile exzellent konservierter, aufbereiteter und histologisch untersuchter Proben wurde hier am Beispiel der CNTF-Expression dargestellt. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Zytokin insbesondere bei neovaskulärer AMD in den Fotorezeptoraußensegmenten exprimiert wird.
N2  - Retinal in vivo imaging has become increasingly important over the past two decades. However, there is often no correlation between the almost histological image quality made in vivo and the actual histology. A standardized system for comparing in vivo/ex vivo and histological retinal imaging of the human eye was established at the “Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde des Universitätsklinikums Würzburg”. In this "proof of concept study" the workflow could be successfully demonstrated. Procedures were created that enable ex vivo multimodal retinal imaging analogous to in vivo imaging on the same devices. The histological processing of the tissue is then carried out and enables the correlation of technically found changes with abnormalities described by light microscopy. These histological correlations contribute to a better understanding of changes found in vivo. At the same time, newly found abnormalities in in vivo imaging improve the understanding and early detection of many retinal diseases. The advantages of excellently preserved, processed and histologically examined samples were presented here using CNTF expression as an example. It could be shown that this cytokine is expressed in the photoreceptor outer segments, particularly in neovascular AMD.
KW  - Ciliary neurotrophic factor
KW  - Optische Kohärenztomografie
KW  - in vivo/ ex vivo Korrelation
KW  - retinale Bildgebung
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-273500
ER  - 
TY  - THES
A1  - Simon, Christian Marc
T1  - Effects of the neurotrophic factors CNTF and IGF-1 in mouse models for spinal muscular atrophy and diabetic neuropathy
T1  - Effekte der neurotrophen Faktoren CNTF und IGF-1 in Mausmodellen für spinale Muskelatrophie und diabetische Neuropathie
N2  - In this study I investigate the role of Schwann cell and axon-derived trophic signals as modifiers of axonal integrity and sprouting in motoneuron disease and diabetic neuropathy (DNP). The first part of this thesis focuses on the role of the Schwann-cell-derived ciliary neurotrophic factor (CNTF) for compensatory sprouting in a mouse model for mild spinal muscular atrophy (SMA). In the second part, the role of the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and its binding protein 5 (IGFBP-5) is examined in the peripheral nerves of patients with DNP and in two corresponding mouse models. Proximal SMA is caused by homozygous loss or mutation of the SMN1 gene on human chromosome 5. The different forms of SMA can be divided into four groups, depending on the levels of SMN protein produced from a second SMN gene (SMN2) and the severity of the disease. Patients with milder forms of the disease, type III and type IV SMA, normally reach adulthood and regularly show enlargement of motor units, signifying the reinnervation of denervated muscle fibers. However, the underlying mechanisms are not understood. Smn+/- mice, a model of type III/IV SMA, are phenotypically normal, but they reveal progressive loss of motor neurons and denervation of motor endplates starting at 4 weeks of age. The progressive loss of spinal motor neurons reaches 50% at 12 months but muscle strength is not reduced. The first evidence for axonal sprouting as a compensatory mechanism in these animals was the more than 2-fold increase in amplitude of single motor unit action potentials (SMUAP) in the gastrocnemius muscle. Confocal analysis confirmed pronounced sprouting of innervating motor axons. As CNTF is highly expressed in Schwann cells and known to be involved in sprouting, its role for this compensatory sprouting response and the maintenance of muscle strength in Smn+/- mice was investigated. Deletion of CNTF in this mouse model results in reduced sprouting and decline of muscle strength in Smn+/- Cntf-/- mice. These findings indicate that CNTF is necessary for a sprouting response and thus enhances the size of motor units in skeletal muscles of Smn+/- mice. DNP afflicting motor and sensory nerve fibers is a major complication in diabetes mellitus. The underlying cellular mechanisms of motor axon degeneration are poorly understood. IGFBP-5, an inhibitory binding protein for IGF-1, is highly upregulated in peripheral nerves in patients with DNP. The study investigates the pathogenic relevance of this finding in transgenic mice overexpressing IGFBP-5 in motor axons. These mice develop motor axonopathy similar to that seen in DNP. Motor axon degeneration is also observed in mice in which the IGF-1 receptor (IGF-1R) was conditionally depleted in motoneurons, indicating that reduced activity of IGF-1 on IGF-1R in motoneurons is responsible for the observed effect. These data provide evidence that elevated expression of IGFBP-5 in diabetic nerves reduces the availability of IGF-1 for IGF-1R on motor axons leading to progressive neurodegeneration, and thus offers novel treatment strategies.
N2  - In dieser Arbeit habe ich die Rolle der neurotrophen Faktoren Ciliary neurotrophic factor (CNTF) und Insulin-like-growth factor 1 (IGF-1), die in Schwannzellen gebildet werden, als Modulatoren der axonalen Integrität bei einer degenerativen Motoneuronenerkrankung und bei diabetischer Neuropathie (DNP) untersucht. Im ersten Teil dieser Arbeit wird gezeigt, dass CNTF für ein kompensatorisches Sprouting von motorischen Axonen in einem Mausmodell für spinale Muskelatrophie (SMA) verantwortlich ist. Im zweiten Teil wird die Rolle von IGF-1 und dessen Bindeprotein, IGFBP-5, in Axonen motorischer Nerven bei Patienten mit DNP und zwei korrespondieren Mausmodellen gezeigt. Die proximale SMA wird durch einen homozygoten Verlust oder Mutation des SMN1 Gens auf dem Chromosom 5 verursacht. Bei der spinalen Muskelatrophie unterscheidet man verschiedene Schweregrade, abhängig von der Menge an SMN Protein, das vom zweiten SMN Gen (SMN2) produziert werden kann. Patienten mit einer milderen Form von SMA (Typ III und IV) erreichen das Erwachsenenalter und zeigen oft vergrößerte motorische Einheiten, im Gegensatz zu Patienten mit den schweren kindlichen Formen der Erkrankung. Smn+/- Mäuse, ein Modell für die leichten SMA Formen Typ II und IV, zeigen denervierte Endplatten bereits 4 Wochen nach der Geburt und einen fortschreitenden Verlust von Motoneuronen, der nach 12 Monaten mehr als 50% beträgt, ohne dass sich die Muskelkraft der Tiere verringert. Die Amplitude der Summenpotenziale von einzelnen motorischen Einheiten (Single motor unit action potential, SMUAP) im Wadenmuskel ist mehr als 2-fach erhöht. Konfokale Aufnahmen bestätigen ausgeprägtes Sprouting der noch innervierenden Axone. Smn+/- Mäuse ohne CNTF, das normalerweise stark in Schwann-Zellen exprimiert ist, zeigen reduziertes Sprouting und verringerte Muskelkraft. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass CNTF für das Sprouting und die vergrößerten motorischen Einheiten in Smn+/- Mäusen verantwortlich ist. Dieser kompensatorische Mechanismus könnte neue Behandlungs-möglichkeiten für Motoneuronerkrankungen eröffnen. Die Diabetische Neuropathie (DNP), eine der Hauptkomplikationen bei Diabetes Mellitus, betrifft sowohl motorische als auch sensorische Nervenfasern. Die zugrunde liegenden zellulären Mechanismen, die zur Degeneration motorischer Axone in Spätstadien der Erkrankung führen, sind größtenteils noch ungeklärt. IGFBP-5, ein IGF-1 hemmendes Bindeprotein, ist in peripheren Nervbiopsien von DNP Patienten stark überexprimiert. Diese potenzielle pathogene Relevanz wurde bei IGFBP-5 überexprimierenden transgenen Mäusen untersucht. Diese Mäuse entwickeln ähnlich wie die DNP Patienten eine motorische Axonopathie. Diese Axondegeneration zeigen auch Mäuse, bei denen der IGF-1 Rezeptor (IGF-1R) neuronenspezifisch ausgeschaltet wurde. Das bedeutet, dass reduzierte Wirkung von IGF-1 am IGF-1R auf Axonen von Motoneuronen für die beobachtete Axonopathie verantwortlich ist. Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass erhöhtes IGFBP-5 in diabetischen Nerven die Verfügbarkeit von IGF-1 für den IGF-1R reduziert und zu progressiver Neurodegeneration führt. Diese Erkenntnis könnte neue Behandlungsstrategien für Patienten mit DNP eröffnen.
KW  - Spinale Muskelatrophie
KW  - Ciliary neurotrophic factor
KW  - Insulin-like-Growth-Factor-Binding-Protein-5
KW  - Diabetische Polyneuropathie
KW  - Insulin-like Growth
KW  - Spinal muscular atrophy
KW  - Ciliary neurotrophic factor
KW  - Insulin-like-Growth-Factor-Binding-Protein-5
KW  - Diabetic polyneuropathy
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-70207
ER  - 
TY  - THES
A1  - Frank, Nicolas Clemens
T1  - Lokale axonale Wirkungen der CNTF-STAT3 Signalkaskade in Motoneuronen der pmn Maus - einem Mausmodel für die Amyotrophe Lateralsklerose
T1  - Local Axonal Function of CNTF-STAT3 Signaling in Motoneurons of the pmn-Mouse – a Mouse Model for Amyotrophic Lateral Sclerosis
N2  - 1. Zusammenfassung
Während der Embryogenese und nach Verletzungen von Nerven regulieren neurotrophe Faktoren Signalwege für Apoptose, Differenzierung, Wachstum und Regeneration von Neuronen. In vivo Experimente an neugeborenen Nagern haben gezeigt, dass der Verlust von Motoneuronen nach peripherer Nervenläsion durch die Behandlung mit GDNF, BDNF, und CNTF reduziert werden kann In der pmn-Mausmutante, einem Modell für die Amyotrophe Lateralsklerose, führt die Gabe von CNTF, nicht aber von GDNF zu einem verzögerten Krankheitsbeginn und einem verlangsamten Fortschreiten der Motoneuronendegeneration. Auslöser der Motoneuronendegeneration in der pmn-Maus ist eine Mutation im Tubulin spezifischen Chaperon E (Tbce) Gen, das für eines von fünf Tubulin spezifischen Chaperonen (TBCA-TBCE) kodiert und an der Bildung von -Tubulinheterodimeren beteiligt ist. Diese Arbeit sollte dazu beitragen, die CNTF-induzierten Signalwege zu entschlüsseln, die sich lindernd auf den progredienten Verlauf der Motoneuronendegeneration in der pmn-Maus auswirken.
Primäre pmn mutierte Motoneurone zeigen ein reduziertes Axonwachstum und eine erhöhte Anzahl axonaler Schwellungen mit einer anomalen Häufung von Mitochondrien - ein frühes Erkennungsmerkmal bei ALS-Patienten. Die Applikation von CNTF nicht aber von BDNF oder GDNF, kann in vitro die beobachteten Wachstumsdefekte und das bidirektionale axonale Transportdefizit in pmn mutierten Motoneurone verhindern.
Aus älteren Untersuchungen war bekannt, dass CNTF über den dreiteiligen transmembranen Rezeptorkomplex, bestehend aus CNTFR, LIFR und gp130, Januskinasen aktiviert, die STAT3 an Tyrosin 705 phosphorylieren (pSTAT3Y705). Ich konnte beobachten, dass axonales fluoreszenzmarkiertes pSTAT3Y705 nach CNTF-Gabe nicht retrograd in den Nukleus transportiert wird. Stattdessen führt die CNTF-induzierte Phosphorylierung von STAT3 an Tyrosin 705 zu einer transkriptionsunabhängigen lokalen Reaktion im Axon. Diese pSTAT3Y705 abhängige Reaktion ist notwendig und ausreichend, um das reduzierte Axonwachstum pmn mutierter Motoneurone zu beheben. Wie die Kombination einer CNTF Behandlung mit dem shRNA vermittelten knock-down von Stathmin in pmn mutierten Motoneuronen zeigt, zielt die CNTF-STAT3 Signalkaskade auf die Stabilisierung axonaler Mikrotubuli ab und wirkt sich positiv auf die anterograde und retrograde Mobilität von axonalen Mitochondrien aus.
Interessanter Weise konnte ich außerdem feststellen, dass eine akute Gabe von CNTF das mitochondriale Membranpotential in Axonen primärer pmn mutierter und wildtypischer
Motoneurone erhöht und einen Anstieg von ATP auslöst. Meine Beobachtungen legen nahe, dass CNTF unerwarteter Weise auch eine transiente Phosphorylierung an STAT3 Serin 727 (pSTAT3S727) auslöst, die zur anschließenden Translokation von pSTAT3S727 in Mitochondrien führt. Diese Ergebnisse zeigen, dass STAT3 mehrere lokale Ziele im Axon besitzt, nämlich axonale Mikrotubuli und Mitochondrien.
N2  - 2. Summary
Both during development and after injury neurotrophic factors induce signaling pathways that regulate apoptosis, differentiation, growth and regeneration of neurons. In newborn rodents, treatment with GDNF, BDNF and CNTF can reduce the loss of motoneurons after peripheral nerve lesion. In the pmn mutant mouse, a model for amyotrophic lateral sclerosis, CNTF but not GDNF delays disease onset and slows down the course of motoneurons degeneration. Pmn mutant mice, suffer from a point mutation in tubulin specific chaperon E (Tbce) gene that codes for one of five tubulin specific chaperones (TBCA-TBCE) and is necessary for proper -tubulin heterodimer formation. The work presented here was designed to study the specific signaling pathways that are used by CNTF for attenuating progression of motoneuron degeneration in pmn mutant mice.
Primary motoneurons from pmn mutant mice show reduced axon growth and irregular axonal swellings with abnormal accumulation of mitochondria – an early hallmark of pathology in ALS patients. In vitro, CNTF but not BDNF or GDNF was able to rescue defective axon growth and to prevent bidirectional transport interruption.
It has already been shown that CNTF acts via the tripartite transmembrane receptor complex, composed of CNTFR, LIFR and gp130 to recruit Janus kinases that subsequently phosphorylate STAT3 on tyrosine 705 (pSTAT3Y705). After application of CNTF, I observed that axonal pSTAT3Y705 fused to a fluorescent tag is not retrogradely transported to the nucleus. In contrast, CNTF induced phosphorylation of STAT3 at tyrosine 705 leads to a transcriptional independent local reaction in motor axons which is necessary and sufficient to rescue axon growth in pmn mutant motoneurons. Combining CNTF treatment with shRNA mediated knock-down of Stathmin in pmn mutant motoneurons shows that CNTF-STAT3 signaling leads to microtubule stabilization in axons as well as improving anterograde and retrograde mobility of axonal mitochondria.
Interestingly, I additionally found that an acute application of CNTF increases the membrane potential of axonal mitochondria that is accompanied with a rise of ATP levels in pmn mutant and wildtype motoneurons. Unexpectedly, I found STAT3 phosphorylated on serine 727 co-localizing with mitochondria after CNTF application. These results demonstrate that multiple local targets of STAT3 exist in axons that modulate structure and function of microtubules and mitochondria.
KW  - Motoneuron
KW  - Myatrophische Lateralsklerose
KW  - CNTF
KW  - STAT3
KW  - axonaler Transport
KW  - Motoneuronenerkrankung
KW  - Maus
KW  - Ciliary neurotrophic factor
KW  - Amyotrophe Lateralsklerose
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121065
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schlegel, Nicolas
T1  - Reaktive Veränderungen von Rückenmark und Nervenwurzeln nach dorsaler Rhizotomie sowie Ausriss und Replantation der Vorderwurzel im Segment C7 mit Applikation neurotropher Faktoren CNTF und BDNF
T1  - Reactive changes of spinal cord and nerve roots after dorsal rhizotomy, avulsion and replantation of C7 ventral roots with application of neurotrophic factors CNTF and BDNF
N2  - Als Therapieversuch bei Plexusläsionen wird die Replantation ausgerissener Vorderwurzelfasern durchgeführt. Voraussetzung für die erfolgreiche Regeneration von Motoneuronaxonen sind 1. Überleben einer ausreichenden Anzahl von Motoneuronen 2. erfolgreiche Wiederherstellung der Kontuität ausgerissener Axone mit dem Rückenmark und 3. funktionelle Hochwertigkeit regenerierter Axone. Neurotrophe Faktoren können Überleben und Regenerationsfähigkeit von Motoneuronen fördern. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Analyse des Einflusses von CNTF und BDNF auf die Regeneration von Motoneuronaxonen nach Ausriss und Replantation im Segment C7 nach einer Überlebenszeit von 3 Wochen bzw. 6 Monaten. Vervollständigt wurden diese Untersuchungen durch detaillierte morphologische Analysen von Spinalganglien, durchtrennter Hinterwurzel und verletztem Hinterhorn. In verschiedenen Gruppen von adulten Kaninchen wurden CNTF, BDNF, oder beide Faktoren auf die ventrolaterale Replantationsstelle appliziert, Kontrollen wurden ohne Faktor belassen (n>5). Die Überlebenszeit der Versuchstiere lag bei 3 Wochen (n=3 Kontrollen) und 6 Monaten (n=27). Aus dem perfundiertem Gewebe wurden Semidünnschnitte durch Vorderwurzel/Spinalganglien und Kryostatserienschnitte durch das Segment C7 angefertigt. DiI-Fluoreszenztracing, Markscheidenfärbung, eine modifizierte Klüver-Barrera-Färbung der Kryostatschnitte sowie eine Touloidinblaufärbung der Semidünnschnitte ermöglichte die morphologische und morphometrische Analyse des Gewebes. Die Anzahl der überlebenden Motoneurone lag nach sechs Monaten bei allen Versuchsgruppen bei etwa 30%. Fluoreszenz-Tracing und Markscheidenfärbungen von Serienschnitten zeigten, dass Axone sowohl über die ursprünglichen ventralen Austrittstellen als auch über die ventrolaterale Replantationsstelle das Rückenmark verließen und im Bereich des Spinalganglions eine kompakte Vorderwurzel bildeten. Ventral austretende Axone zeigten signifikant größere Durchmesser als lateral austretende. Ausmaß und Art der Regeneration waren interindividuell unterschiedlich, die besten Ergebnisse zeigte die Replantation nah am ursprünglichen Austrittsort der Vorderwurzel. Unterschiede zwischen den Gruppen waren nicht deutlich. In Semidünnschnitten durch die regenerierte Vorderwurzel fanden sich nach drei Wochen kaum intakte, myelinisierte Axone, nach sechs Monaten war die Zahl der Axone auf etwa 45% der Zahl der gesunden Seite angestiegen. Regenerierte Axone waren dünn, typische Motoneuronaxone stellten nur einen kleinen Teil der regenerierten Axone. Gruppenunterschiede fanden sich im Axon-Myelinverhältnis, das bei Kontrollen der replantierten Seiten signifikant erniedrigt war. Diese Erniedrigung war noch vorhanden, jedoch nicht mehr signifikant bei Tieren, die mit CNTF- und BDNF-behandelt wurden. Die replantierten Vorderwurzeln der CNTF+BDNF-Gruppe zeigte überwiegend eine signifikant bessere Myelinisierung als die replantierten Kontrollen. An der früheren Hinterwurzeleintrittszone am Rückenmark wurden in Tieren mit geringem Verletzungsausmaß kleine ZNS-Gewebsprotrusionen beobachtet, in denen sich myelinisierte Axone befanden. Diese Axone zeigten eine Wachstumsrichtung in die Peripherie, was auf eine Sprossung der sensorischen Rückenmarksneurone schließen lässt. Innerhalb des Spinalganglions waren Neuron- und Axondichte auf den verletzten Seiten nicht wesentlich verändert. Eine leichte Abnahme des relativen Anteils großer Neurone und Axone wurde in den verletzten Seiten der Kontrollgruppe beobachtet. Für Axone war diese Abnahme statistisch signifikant. Im Gegensatz dazu war dies in Tieren, die mit neurotrophen Faktoren behandelt wurden, nicht zu beobachten. Bei allen Tieren zeigte sich ein beträchtliches Auswachsen von Hinterwurzelaxonen aus dem Spinalganglion. Diese Axone fanden keine spontane Verbindung mit dem proximalen Rest der Wurzel, sondern waren durch Bindegewebe eingehüllt. Bei etwa der Hälfte der Tiere zeigte sich, dass einer Untergruppe dieser Axone in Richtung des Narbengewebes der replantierten Vorderwurzel gewachsen war und über Defekte in der Bindegewebshülle teilweise sogar in die Vorderwurzel einwuchsen. Ein möglicher Einfluss der applizierten neurotrophen Faktoren auf das quantitative Regenerationsergebnis scheint also in diesem Modell gering zu sein. Auf eine qualitative Verbesserung deutet die Normalisierung des Axon-Myelinverhältnisses großer regenerierter Axone bei Kombinationsbehandlung hin. Die im vorliegenden Modell beträchtliche Regenerationskapazität der Hinterwurzel scheint bisher unterschätzt worden zu sein. Das unerwartete Einwachsen von Hinterwurzelaxonen in die Vorderwurzel könnte mit einer funktionellen Beeinträchtigung der regenerierten Vorderwurzel verbunden sein.
N2  - Treatment of brachial plexus lesions is attempted by surgical replantation of avulsed nerve roots. Prerequisites for successful regeneration of motoneuron axons are 1. survival of a large number of motoneurons, 2. restoration of connectivity between avulsed nerve roots and spinal cord and 3. high quality of regenerated axons. Regeneration and survival of motoneurons can be supported by neurotrophic factors. In the present study, the influence of CNTF and BDNF on regeneration of motoneurons after C7 ventral root avulsion and replantation after 3 weeks and 6 months was analysed. Additionally, detailed morphological analyses of dorsal root ganglia (DRG), severed dorsal roots and injured dorsal horns were performed. In adult rabbits C7 dorsal roots were severed, ventral roots were avulsed and replanted ventrolaterally. CNTF, BDNF, or both was applied to the replantation site, controls were replanted without application of neurotrophic factors (n>5). After 3 weeks (n= 3 controls) and 6 months (n= 27) after avulsion and replantation semi-thin sections of ventral roots and DRGs as well as cryostat serial sections from C7 spinal cord segment were prepared. DiI-fluorescence tracing, myelin-sheath staining, modified Klüver-Barrera staining of cryostat section and touloidinblue staining of semi-thin sections served for morphological and quantitative analyses. Six months after lesion, a survival of 30% of the C7 motoneurons was found without differences between the experimental groups. Retrograde fluorescent tracing and histological analysis documented that many axons had regrown through the original ventral exit zones or had exited the spinal cord at the lateral replantation site. However, many laterally exiting axons had not grown out directly from the ventral horn through the lateral white matter but had elongated vertically before leaving the spinal cord. The mean axonal diameter was significantly higher in regenerated axons that had exited through the original ventral exit zones in comparison with axons which had grown out laterally. Application of BDNF and/or CNTF did not show any effects on the pathways of regeneration into the replanted root. Three weeks after ventral root avulsion and replantation the number of axons was rare. After six months, the number of myelinated axons increased to 45% compared to unlesioned sides. Regenerated axons were mainly of small caliber with few axons showing typical properties of motoneuron axons. In controls myelination was significantly reduced compared to the unlesioned sides. This was not observed after CNTF, BDNF and CNTF+BDNF treatment. In CNTF+BDNF treated animals myelination was significantly increased compared to replanted controls in the majority of cases. At the dorsal root entry zone, small myelinated axons extended into central tissue protrusions, in cases with well-preserved morphology. This suggested sprouting of spinal neuron processes into the central dorsal root remnant. In lesioned DRGs, the density of neurons and myelinated axons was not significantly altered, but a slight decrease in the relative frequency of large neurons and an increase of small myelinated axons was noted (significant for axons). Unexpectedly, differences in the degree of these changes were found between control and neurotrophic factor-treated animals. Central axons of DRG neurons formed dorsal root stumps of considerable length which were attached to fibrous tissue surrounding the replanted ventral root. In cases where gaps were apparent in dorsal root sheaths, a subgroup of dorsal root axons entered this fibrous tissue. Continuity of sensory axons with the spinal cord was never observed. Some axons coursed ventrally in the direction of the spinal nerve. In summary, the number of surviving motoneurons and regenerating axons appeared not to be influenced by a single- dose application of neurotrophic factors in this model. However, improvement of myelination indicated that the quality of regeneration can be increased especially by CNTF+BDNF- treatment. Moreover, the considerable capacity of dorsal root regeneration we observed in this study has possibly been underestimated previously. The unexpected ingrowth of dorsal root axons into the regenerated ventral roots could be harmful for ventral root regeneration.
KW  - Nervenregeneration
KW  - Neurotropher Faktor
KW  - Plexus brachialis
KW  - Armplexusverletzung
KW  - Ciliary neurotrophic factor
KW  - Brain-derived neurotrophic factor
KW  - Nervenwurzelausriss
KW  - Nervenwurzelreplantation
KW  - nerve regneration
KW  - nerve root avulsion
KW  - ventral root replantation
KW  - neurotrophic factors
KW  - rhizotomy
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25325
ER  - 
TY  - THES
A1  - Thangaraj Selvaraj, Bhuvaneish
T1  - Role of CNTF-STAT3 signaling for microtubule dynamics inaxon growth and maintenance: Implications in motoneuron diseases
T1  - Die Funktion des CNTF-STAT3 Signalweges für die Microtubuli Dynamik in Axonalem Wachstum und Axon Erhalt: Implikationen für Motoneuronenerkrankungen
N2  - Neurotrophic factor signaling modulates differentiation, axon growth and maintenance, synaptic plasticity and regeneration of neurons after injury. Ciliary neurotrophic factor (CNTF), a Schwann cell derived neurotrophic factor, has an exclusive role in axon maintenance, sprouting and synaptic preservation. CNTF, but not GDNF, has been shown to alleviate motoneuron degeneration in pmn mutant mice carrying a missense mutation in Tbce gene, a model for Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). This current study elucidates the distinct signaling mechanism by which CNTF rescues the axonal degeneration in pmn mutant mice. ...
N2  - Neurotrophe Faktoren beeinflussendie die neuronale Differenzierung, das Wachstum und die Stabilisierung von Axonen sowie Synaptische Plastizität und die Regeneration von Neuronen nach Verletzung. Der von Schwannzellen synthetisierte neurotrophe Faktor Ciliary neurotrophic factor (CNTF) spielt eine wichtige Rolle bei der axonalen Erhaltung sowie bei der Induktion und Reduktion von axonalen Verzweigungen. Die Behandlung der pmn Mausmutante mit CNTF, aber nicht mit GDNF führt zu einem späteren Krankheitsbeginn und verminderten Fortschreiten der Motoneuronendegeneration. Diese Mausmutante, die eine Punktmutation im Tbce Gen trägt, dient als Modell für die Amyotrophe Lateralsklerose. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die zugrunde liegenden Signalkaskaden aufzudecken, die den CNTF-vermittelten Effekt auf den Krnakheitsverlauf bei der pmn Maus verursachen. ...
KW  - Ciliary neurotrophic factor
KW  - STAT
KW  - CNTF
KW  - STAT3
KW  - Stathmin
KW  - Microtubules
KW  - Signaltransduktion
KW  - Motoneuron
KW  - Krankheit
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76889
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rüdt von Collenberg, Cora Freifrau
T1  - The role of Ciliary Neurotrophic Factor in hippocampal synaptic plasticity and learning
T1  - Die Rolle von Ciliary Neurotrophic Factor bei hippocampaler synaptischer Plastizität und Lernen
N2  - 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.
N2  - Ciliary neurotrophic factor (Cntf) wirkt als Differenzierungs- und Überlebensfaktor für verschiedene Arten von Neuronen und Gliazellen. Es wird von peripheren Schwann´schen Zellen und Astrozyten des zentralen Nervensystems exprimiert und vermittelt seine Effekte über einen Rezeptorenkomplex, der aus CntfRα, LifRß und gp130 besteht, und zu einer nachfolgenden Aktivierung von Stat3 führt. Jüngste Studien unserer Arbeitsgruppe haben gezeigt, dass Cntf neuronale Mikrotubulidynamik über Stat3/stathmin Interaktion modulieren kann. In pmn Mäusen, einem Mausmodell für Motoneuronenerkrankungen, ist Cntf in der Lage, durch Stat3/Stathmin Signaltransduktion die zugrundeliegende axonale Degeneration wieder aufzuheben. Während diese Ergebnisse eine Rolle von Cntf bei der Kontrolle axonaler Funktionen im neuromuskulären System postulieren, deuten zusätzliche Daten darauf hin, dass Cntf ebenfalls eine Funktion bei synaptischer Plastizität im Hippocampus ausübt. Elektrophysiologische Messungen in hippocampalen organotypischen Kulturen und akuten Schnitten zeigen ein Defizit in der Langzeitpotenzierung (LTP) bei Cntf -/- Mäusen. Dieses Defizit konnte durch eine 24 stündige Stimulation mit Cntf, in Kombination mit akuter Zugabe von Cntf während der LTP Messungen, kompensiert werden. Dies weist darauf hin, dass Cntf sowohl notwendig als auch ausreichend für hippocampale LTP und möglicherweise synaptische Plasizität ist. Deshalb wurden Cntf knockout Mäuse untersucht, um diese putative Rolle von Cntf bei hippocampaler LTP und synaptischer Plastizität zu untersuchen.
Zunächst haben wir die Lokalisation von Cntf in unserem Zielgewebe bestätigt: im Hippocampus war Cntf sowohl in Gfap-positiven Astrocyten lokalisiert, die kleine Blutgefäße in der Fissur umschließen, als auch in Gfap-positiven Astrocyten nahe des Gyrus dentatus. Lasermikrodissektion und qPCR-Analysen zeigten eine ähnliche Verteilung von Cntf kodierender mRNA, und bestätigten somit die durch Immunoflureszenz-Färbung erworbenen Ergebnisse. Trotz des starken LTP Defizits in organotypischen Kulturen zeigten jedoch Cntf -/- Mäuse in Hippocampus-abhängigen lern- und angstbedingten Verhaltensparadigmen keinen offensichtlichen Phänotyp. Allerdings zeigten Western Blot Analysen hippocampaler Kulturen eine signifikante Reduktion der pStat3 Level in Cntf -/- Kulturen unter Kontrollbedingungen, die nach Cntf Zugabe wieder erhöht werden konnten. Um synaptische Strukturen besser darstellen und evaluieren zu können, wurden hippocampale Neurone in vitro kultiviert, in denen Stat3 überwiegend in Präsynapsen lokalisiert war. In Übereinstimmung mit diesen Beobachtungen zeigten Cntf -/- Präsynapsen eine geringere Größe und enthielten, verglichen zu Präsynapsen in Wildtypkulturen, weniger pStat3 Immunreaktivität, gerade dann, wenn sie sich in Kontakt mit Astrozyten befanden. 
Zusammenfassend weisen unsere Befunde darauf hin, dass Cntf – trotz eines weitgehend unaufälligen Verhaltensphänotyps bei Cntf -/- Mäusen – einen Einfluss auf den Level von pStat3 an hippokampalen Synapsen zu haben scheint. In einem nächsten Schritt sollten die folgenden zwei Schlüsselfragen experimentell geklärt werden: 1) gibt es einen kompensierenden Mechanismus, über welchen Mitglieder der Cntf Familie wirken könnten – möglicherweise nachfolgend von pStat3 – und welcher das Verhalten der Cntf -/- Mäuse, sowie den größtenteils unauffälligen Phänotyp bei CNTF defizienten Menschen erklären könnte? 2) Wie genau wirkt sich Cntf induziertes pStat3 auf LTP aus? Um diesen zugrundeliegenden Mechanismus aufzuklären, sollten weitere Experimente untersuchen, ob pStat3 und Stathmin abhängige Mikrotubulidynamik in der durch Cntf induzierten Modulation hippocampaler Plastizität eine Rolle spielt – ähnlich, wie es in Motoneuronen bereits gezeigt wurde.
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Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206646
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