TY  - THES
A1  - Candemir, Esin
T1  - Involvement of neuronal nitric oxide synthase (NOS-I) PDZ interactions in neuropsychiatric disorders
T1  - Der Einfluss von PDZ Interaktionen der neuronalen Stickstoffmonoxidsynthase (NOS-I) auf neuropsychiatrische Störungen
N2  - Neuronal nitric oxide (NO) synthase (NOS-I) and its adaptor protein (NOS1AP) have been repeatedly and consistently associated with neuropsychiatric disorders in several genetic association and linkage studies, as well as functional studies. NOS-I has an extended PDZ domain which enables it to interact with postsynaptic density protein 95 (PSD-95) bringing NOS-I in close proximity to NMDA receptors. This interaction allows NMDA receptor activity dependent calcium-influx to activate NOS-I, linking NO synthesis to regulation of glutamatergic signaling pathways. NOS1AP is a PDZ-domain ligand of NOS-I and has been proposed to compete with PSD-95 for NOS-I interaction. Studies performed on post-mortem brain tissues have shown increased expression of NOS1AP in patients with schizophrenia and bipolar disorder, suggesting that increased NOS-I/NOS1AP interactions might be involved in neuropsychiatric disorders possibly through disruption of NOS-I PDZ interactions. Therefore, I have investigated the involvement of NOS-I in different endophenotypes of neuropsychiatric disorders by targeting its specific PDZ interactions in vitro and in vivo. To this end, I used recombinant adeno-associated virus (rAAV) vectors expressing NOS1AP isoforms/domains (NOS1AP-L: full length NOS1AP; NOS1AP-LC20: the last 20 amino acids of NOS1AP-L, containing the PDZ interaction motif suggested to stabilize interaction with NOS-I; NOS1AP-LΔC20: NOS1AP-L lacking the last 20 amino acids; NOS1AP-S: the short isoform of NOS1AP), residues 396-503 of NOS1AP-L (NOS1AP396-503) encoding the full NOS-I interaction domain, and N-terminal 133 amino acids of NOS-I (NOS-I1-133) encoding for the extended PDZ-domain.
Neuropsychiatric disorders involve morphological brain changes including altered dendritic
development and spine plasticity. Hence, I have examined dendritic morphology in primary cultured hippocampal and cortical neurons upon overexpression of constructed rAAV vectors. Sholl analysis revealed that overexpression of NOS1AP-L and NOS1AP-LΔC20 mildly reduced dendritic length/branching. Moreover, overexpression of all NOS1AP isoforms/domains resulted in highly altered spine plasticity including significant reduction in the number of mature spines and increased growth of filopodia. These findings suggest that NOS1AP affects dendritic growth
and development of dendritic spines, which may involve both, increased NOS-I/NOS1AP interaction as well as interaction of NOS1AP with proteins other than NOS-I. Interestingly, the observed alterations in dendritic morphology were reminiscent of those observed in post-mortem brains of patients with neuropsychiatric disorders. 
Given the dendritic alterations in vitro, I have examined, whether disruption of NOS-I PDZ interaction would also result in behavioral deficits associated with neuropsychiatric disorders. To this end, rAAV vectors expressing NOS1AP-L, NOS1AP396-503, NOS-I1-133, and mCherry were stereotaxically delivered to the dorsal hippocampus of 6-week-old male C57Bl/6J mice. One week after surgery, mice were randomly separated into two groups. One of those groups underwent three weeks of chronic mild stress (CMS). Afterwards all mice were subjected to a comprehensive behavioral analysis. The findings revealed that overexpression of the constructs did not result in phenotypes related to anxiety or depression, though CMS had an anxiolytic effect independent of the injected construct. Mice overexpressing NOS-I1-133, previously shown to disrupt NOS-I/PSD-95 interaction, showed impaired spatial memory, sensorimotor gating, social interaction, and increased locomotor activity. NOS1AP overexpressing mice showed mild impairments in sensorimotor gating and spatial working memory and severely impaired social interaction. NOS1AP396-503 overexpressing mice also showed impaired social interaction but enhanced sensorimotor gating and reduced locomotor activity. Taken together, these behavioral findings indicate an involvement of NOS-I PDZ interactions in phenotypes associated with positive symptoms and cognitive deficits of psychotic disorders.
In summary, this study revealed an important contribution of NOS-I protein interactions in the development of endophenotypic traits of neuropsychiatric disorders, in particular schizophrenia,
at morphological and behavioral levels. These findings might eventually aid to a better
understanding of NOS-I-dependent psychopathogenesis, and to develop pharmacologically relevant treatment strategies.
N2  - Die neuronal Stickstoffmonoxid(NO)synthase (NOS-I) und deren Adapterprotein (NOS1AP) wurden in mehreren Genassoziations- und Genkopplungsstudien, sowie funktionellen Studien, wiederholt und konsistent mit neuropsychiatrischen Störungen assoziiert. NOS-I trägt eine erweiterte PDZ Domäne, die eine Interaktion mit postsynaptic density protein 95 (PSD-95) ermöglicht und es in die Nähe von NMDA Rezeptoren bringt. Diese Interaktion erlaubt es NMDA Rezeptoraktivitätsabhängigen Kalziumeinstrom NOS-I zu aktivieren, was die Synthese von NO an die Regulierung glutamaterger Signalwege koppelt. NOS1AP ist ein Ligand der NOS-I PDZ Domäne und NOS1AP kompetiert mit PSD-95 um die Bindung mit NOS-I. Post mortem Untersuchungen zeigten eine erhöhte Expression von NOS1AP im Gehirn von Patienten mit Schizophrenie und bipolarer Störung, was eine erhöhte NOS-I/NOS1AP Interaktion (was möglicherweise zu gestörter NOS-I PDZ Interaktion führt) mit neuropsychiatrischen Störungen verbindet. Daher habe ich den Einfluss von NOS-I auf Endophänotypen neuropsychiatrischer Störungen untersucht, indem ich spezifische PDZ Interaktionen von NOS-I in vitro und in vivo gestört habe. Dazu verwendete ich rekombinante Adenoassozierte virale (rAAV) Vektoren, die NOS1AP Isoformen/Domänen (NOS1AP-L: Volllänge NOS1AP; NOS1AP-LC20: Die letzten 20 Aminosäuren von NOS1AP-L, welche das PDZ Interaktionsmotiv enthalten, das zur Stabilisierung der Interaktion mit NOS-I beiträgt; NOS1AP-LΔC20: NOS1AP-L dessen letzte 20 Aminosäuren fehlen; NOS1AP-S: die Kurzform von NOS1AP), Aminosäurereste 396-503 von NOS1AP-L (NOS1AP396-503), welche die volle NOS-I Interaktionsdomäne kodieren, und die N-terminalen 133 Aminosäuren von NOS-I (NOS-I1-133), welche die erweiterte PDZ Domäne enthalten. 
Bei neuropsychiatrischen Störungen kommt es zu morphologischen Änderungen des Gehirns,
einschließlich veränderter dendritischer Entwicklung und Plastizität dendritischer Dornfortsätze
(‚spines‘). Daher habe ich die dendritische Morphologie in primär kultivierten Hippokampal- und Kortikalneuronen nach Überexpression der konstruierten rAAV Vektoren untersucht. Eine Sholl
Analyse ergab dabei, dass die Überexpression von NOS1AP-L und NOS1AP-LΔC20 die Länge und Anzahl dendritscher Verzweigungen leicht reduzierte. Zudem führte die Überexpression aller NOS1AP Isoformen/Domänen zu einer stark veränderten Plastizität dendritischer ‚spines‘, einschließlich einer signifikanten Reduktion der Anzahl ausgereifter ‚spines‘ und einem erhöhten Wachstum von Filopodien. Diese Ergebnisse zeigen, dass NOS1AP einen Einfluss auf das dendritische Wachstum und die Entwicklung dendritischer ‚spines‘ hat, dem sowohl eine erhöhte NOS-I/NOS1AP Interaktion, sowie Interaktionen von NOS1AP mit anderen Proteinen zugrunde liegen könnten. Interessanterweise, ähnelten die beobachteten Veränderungen solchen, die in post mortem Gehirnen von Patienten mit neuropsychiatrischen Störungen beobachtet wurden. 
Aufgrund der Beobachtungen in vitro, habe ich untersucht, ob eine Störung der NOS-I PDZ
Interaktion auch zu Verhaltensdefiziten, die mit neuropsychiatrischen Störungen assoziiert sind,
führt. Zu diesem Zweck, wurden rAAV Vektoren, die NOS1AP-L, NOS1AP396-503, NOS-I1-133,und mCherry exprimieren, stereotaxisch in den dorsalen Hippokampus von sechs Wochen alten männlichen C57Bl/6J Mäusen injiziert. Eine Woche nach der Operation wurden die Mäuse zufällig in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine dieser Gruppen wurde für drei Wochen dem ‚chronic mild stress‘(CMS) Paradigma unterzogen. Im Anschluss daran wurden alle Mäuse einer umfassenden Verhaltensanalyse unterzogen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Überexpression der Konstrukte nicht zu Angst- oder Depressionsassoziierten Phänotypen führten. Jedoch hatte das CMS Paradigma einen anxiolytischen Effekt, der unabhängig vom injizierten Konstrukt war. Eine Überexpression des NOS-I1-133 Konstruktes, von welchem zuvor eine Störung der NOS-I/PSD-95 Interaktion nachgewiesen wurde, führte zu Störungen des räumlichen Kurzzeitgedächtnisses, der Reaktionsunterdrückung (‚sensorimotor gating‘) und der sozialen Interaktion, sowie zu erhöhter lokomotorischer Aktivität. NOS1AP überexprimierende Mäuse zeigten leichte Störungen in der Reaktionsunterdrückung und des räumlichen Kurzzeitgedächtnisses, sowie erheblich gestörte soziale Interaktionen. NOS1AP396-503 überexprimierende Mäuse zeigten ebenfalls gestörte soziale Interaktion, jedoch eine erhöhte Reaktionsunterdrückung und verminderte lokomotorische Aktivität. Zusammengenommen, deuten diese Verhaltensuntersuchungen auf einen Beitrag der NOS-I PDZ Interaktionen zu Phänotypen, die mit positiven Symptomen und kognitiven Defiziten bei Psychosen assoziiert sind, hin.
Zusammengefasst konnte diese Studie einen wichtigen Beitrag der NOS-I Proteininteraktionen bei
der Entstehung endophenotypischer Züge (morphologisch sowie im Verhalten) neuropsychiatrischer Störungen, insbesondere der Schizophrenie, aufzeigen. Diese Erkenntnisse könnten zu einem besseren Verständnis NOS-I abhängiger Psychopathogenese, sowie zur Entwicklung relevanter pharmakologischer Behandlungsstrategien führen.
KW  - NOS-I
KW  - neuronal nitric oxide synthase
KW  - NOS1AP
KW  - neuropsychiatric disorders
KW  - neuronale Stickstoffmonoxidsynthase
KW  - neuropsychiatrische Störungen
KW  - Stickstoffmonoxid-Synthase
KW  - Psychische Störung
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151194
ER  - 
TY  - THES
A1  - Link, Martin Benedikt [jetzt: Sittl, Martin]
T1  - Die Rolle der neuronalen Stickstoffmonoxid-Synthase im Herzen
T1  - The role of neuronal nitric oxide synthase in the heart
N2  - Diese Arbeit zeigt, dass die spezifische Inhibition der neuronalen NO-Synthase zu einer Reduktion der myokardialen Ökonomie führt. Umgekehrt lässt sich postulieren, dass die Produktion von Stickstoffmonoxid durch die nNOS eine gesteigerte Effizienz des Herzmuskelgewebes bewirkt.
N2  - This study shows that specific inhibition of neuronal NO synthase leads to a reduction of myokardial efficiency. Vice versa one can postulate that the production of nitric oxide by nNOS improves the efficiency of the myokardium.
KW  - Stickstoffmonoxid-Synthase
KW  - Herzmuskel
KW  - nNOS
KW  - neuronal nitric oxide synthase
KW  - heart
KW  - nNOS
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69252
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hötten, Stefanie Brigitte
T1  - Atheroprotektive Effekte der neuronalen Stickstoffmonoxid-Synthase in Apolipoprotein-E-Knockout-Mäusen
T1  - Atheroprotective effects of neuronal nitric oxide synthase in apolipoprotein-E knockout mice
N2  - In dieser Arbeit wurde die Rolle der neuronalen Stickstoffmonoxid-Synthase in der spontanen Atheroskleroseentwicklung untersucht. Die Untersuchungen wurden an Apolipoprotein E-Knockout /neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase-Knockout-Mäusen und Apolipoprotein E-Knockout-Mäusen durchgeführt, die zuvor 14 bzw. 24 Wochen mit einer ‚western-type’-Diät gefüttert worden sind. Durch eine immunhistochemische Analyse konnte zunächst gezeigt werden, dass neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase in Plaques von Apolipoprotein E-Knockout Mäusen exprimiert wird. Nach 14 Wochen ‚western-type’- Diät zeigten männliche Apolipoprotein E-Knockout/neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase-Knockout Tiere eine signifikante Zunahme der %-Läsionsfläche um 66%. Im Gegensatz dazu war die %-Läsionsfläche der weiblichen Apolipoprotein E-Knockout/neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase-Knockout Tiere nach 14 Wochen unverändert, zeigte aber nach 24 Wochen eine signifikante Zunahme um 32 %. Aortengesamtfläche, Körpergewicht und Plasmacholesterinspiegel waren zwischen gleichgeschlechtlichen Tieren der verschiedenen Genotypen unverändert. Der mittlere arterielle Blutdruck der weiblichen Apolipoprotein E-Knockout/neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase-Knockout Tiere war signifikant reduziert, bei den männlichen Tieren fand sich kein Blutdruckunterschied. Dieser Befund könnte eine mögliche Erklärung für die verzögerte Plaqueentwicklung bei weiblichen Apolipoprotein E-Knockout/neuronale Stickstoffmonoxid-Synthase-Knockout Tieren darstellen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass ein Mangel an neuronaler Stickstoffmonoxid-Synthase zu einer deutlichen Zunahme der Atherosklerose führt, so dass ein atheroprotektiver Effekt der neuronalen Stickstoffmonoxid-Synthase angenommen werden kann.
N2  - To test whether nNOS deficiency affects atherosclerosis, we studied “western-type” diet fed apolipoprotein E-knockout/ neuronal nitric oxide synthase knockout and apolipoprotein E-knockout control animals. Mice were fed a “western type” diet for 14 and 24 weeks respectively. After 14 weeks of diet immunhistochemistry revealed neuronal nitric oxide synthase expression in the neointima and male apolipoprotein E-knockout/ neuronal nitric oxide synthase knockout animals showed a significant 66% increase in % lesion-area. In contrast lesion-area in female apolipoprotein E-knockout/ neuronal nitric oxide synthase knockout animals was unchanged at the 14 weeks time point, but significantly increased by 32% after 24 weeks. Total aortic area, total body weight and total plasma cholesterol did not differ between male animals and female animals of both genotypes. The mean arterial blood pressure was significantly reduced in female apolipoprotein E-knockout/ neuronal nitric oxide synthase knockout animals but was unchanged in male animals. The reduced blood pressure in female apolipoprotein E-knockout/ neuronal nitric oxide synthase knockout animals could be a possible explanation why lesion progression was delayed in this group. This data shows that a genetic deficiency of neuronal nitric oxide synthase increases atherosclerosis development in apolipoprotein E-knockout animals suggesting an atheroprotective effect of the neuronal nitric oxide synthase isoform.
KW  - Atherosklerose
KW  - neuronale Stickstoffmonoxidsynthase
KW  - Stickstoffmonoxid
KW  - atherosclerosis
KW  - neuronal nitric oxide synthase
KW  - nitric oxide
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-22093
ER  -