TY  - THES
A1  - Zechner, Martin
T1  - Quantifizierung morphologischer Veränderungen an Neuronen der lateralen Amygdala in SPRED2-defizienten Mäusen
T1  - Quantification of morphological changes on lateral amygdala neurons in SPRED2-deficient mice
N2  - In der vorliegenden Dissertation wurden die Folgen einer SPRED2-Defizienz in einem Knockout Mausmodell untersucht. Dabei wurde insbesondere die mögliche Verbindung zur Zwangsstörung, einer psychiatrischen Erkrankung beleuchtet. Das SPRED2-Protein kommt im menschlichen Körper in zahlreichen Geweben vor, besonders im Hirn wurde eine ubiquitäre Expression nachgewiesen und ein Zusammenhang mit der Neurogenese und neuronaler Differenzierung vermutet. Seine regulatorische Funktion besteht in einer inhibitorischen Wirkung auf den BDNF/TrkB-ERK-Signalweg, welcher u.a. für die Transkription neuronaler Gene verantwortlich ist. Die verwendeten SPRED2-defizienten Mäuse wurden durch Insertion eines Gene-Trap Vektors in das Spred2-Gen generiert. Die Insertion verhindert letztendlich die korrekte Translation des Proteins. Von der durch weitere Verpaarung entstehenden SPRED2-Knockout Mauslinie wurden ausschließlich männliche Tiere verwendet. Im Rahmen einer SPRED2-KO-Studie von der AG Schuh des Physiologischen Instituts der Universität Würzburg, die u.a. die Entgleisung der HHNA mit resultierendem erhöhten Stresshormonspiegel und eine Dysregulation des Mineralhaushaltshormons Aldosteron zeigte, wurden bei den Versuchstieren zwanghafte Verhaltensmuster beobachtet. Daraufhin wurden elektrophysiologische Messungen durchgeführt, die auf eine Anomalie in der synaptischen Übertragung zwischen Thalamus und Amygdala hindeuteten. Erhöhte Effizienz und Erregbarkeit der amygdaloiden Neuronen führten zu der morphologischen Untersuchung, die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt wurden. Da die Afferenzen des Thalamus vorwiegend in den lateralen Kern der Amygdala projizieren, wurde zunächst dieser betrachtet. Ziel der Untersuchung war es, Erkenntnisse darüber zu erlangen, ob der Knockout des SPRED2-Proteins in Mäusen zu einer veränderten Morphologie der Neuronen der lateralen Amygdala führt. Falls dies der Fall sein sollte, könnte damit zumindest ansatzweise das zwanghafte Verhalten der SPRED2-defizienten Mäusen erklärt werden. Die Hirne der Versuchstiere wurden nach der Golgi-Cox-Imprägnierung nach Glaser und Van der Loos und der Einbettung in Celloidin in 150 μm dicke Scheiben geschnitten und anschließend mithilfe eines Hellfeld-Mikroskops und des Neurolucida-Systems analysiert. Quantitativ erfasst und analysiert wurden pyramidale Klasse 1-Neuronen der lateralen Amygdala inklusive absoluter Anzahl und Dichte der Spines an ihren Dendriten. Die Untersuchung zeigte bei SPRED2-KO-Mäusen eine signifikante Erhöhung der mittleren Länge des apikalen Dendriten in Branch order 3 und eine tendenzielle Erhöhung der Gesamtzahl der Spines an den Dendriten in Branch order 1-3 gegenüber den Wildtyp-Mäusen. Daraus lässt sich folgern, dass ein Knockout des SPRED2-Proteins sich auf die Morphologie der Neuronen der lateralen Amygdala auswirkt. Die erhöhte mittlere Länge des apikalen Dendriten in Branch order 3 und die tendenziell erhöhte Spine-Anzahl korrelieren mit der gesteigerten synaptischen Übertragung und Erregbarkeit an amygdaloiden pyramidalen Neuronen. Auf molekularer Ebene kann die Hyperaktivität der lateralen Amygdala als Folge der fehlenden Inhibition des BDNF/TrkB-ERK-Signalwegs und der dadurch veränderten Expression zahlreicher synaptischer Proteine diskutiert werden. Die veränderte Morphologie der Neuronen in der lateralen Amygdala kann eine Ursache für das zwanghafte Verhalten der Mäuse sein, jedoch ist anzunehmen, dass Zwangsstörungen nicht bloß eine monokausale Ursache haben. Diese Arbeit identifiziert SPRED2 als neuen Regulator der Morphologie und Aktivität von Synapsen und die Amygdala als wichtige Hirnregion bei der Entstehung von Zwangsstörungen. SPRED2 ist somit ein vielversprechender Angriffspunkt für andere und spezifischere Untersuchungen der Hirnfunktion und eine potenzielle genetische Ursache für weitere neurologische Erkrankungen.
N2  - In this present dissertation, the consequences of SPRED2-deficiency in a knockout mouse model have been investigated. In particular, the possible connection to the obsessive-compulsive disorder was examined. The SPRED2 protein is found in many tissues in the human body. Especially in the brain, ubiquitous expression was found and a connection to neurogenesis and neuronal differentiation was suspected. Its regulatory function is an inhibitory effect to the BDNF/TrkB-ERK signaling pathway, which amongst others is responsible for the transcription of neuronal genes. The SPRED2-deficient mice used were generated by insertion of a gene trap vector into the Spred2 gene. The insertion ultimately prevents the correct translation of the protein. From the SPRED2 knockout mouse line only male animals were used. As part of a SPRED2-KO study by AG Schuh of the Physiological Institute of the University of Würzburg, which showed, inter alia, the derailment of HHNA resulting in increased stress hormone levels and a dysregulation of the mineral household hormone aldosterone, obsessive behaviors were observed in the experimental animals. Subsequently, electrophysiological measurements were performed indicating an abnormality in synaptic transmission between thalamus and amygdala. Increased efficiency and excitability of the amygdaloid neurons led to the morphological investigation, which were accomplished in the context of this work. Since the afferents of the thalamus predominantly project into the lateral nucleus of the amygdala, it was first considered. The aim of the study was to find out if the knockout of the SPRED2 protein in mice leads to an altered morphology of neurons of the lateral amygdala. If so, it could at least somewhat explain the compulsive behavior of SPRED2-deficient mice. The brains of the test animals were cut into 150 μm slices and, after Golgi-Cox impregnation according to Glaser and Van der Loos, embedded in celloidin and then analyzed using a bright field microscope and the Neurolucida system. Quantitatively, pyramidal class 1 neurons of the lateral amygdala were recorded and analyzed, including the absolute number and density of the spines at their dendrites. The study showed a significant increase in the mean length of the apical dendrites in branch order 3 in SPRED2-KO mice and a tendency to increase the total number of spines on the dendrites in branch order 1-3 compared to the wild-type mice. It can be concluded that a knockout of the SPRED2 protein affects the morphology of the neurons of the lateral amygdala. The increased mean length of the apical dendrites in branch order 3 and the tendency to increased spine counts correlate with the increased synaptic transmission and excitability of amygdaloid pyramidal neurons. At the molecular level, the hyperactivity of the lateral amygdala may be discussed as a consequence of the lack of inhibition of the BDNF/TrkB-ERK pathway and the resulting altered expression of numerous synaptic proteins. The altered morphology of the neurons in the lateral amygdala may be a cause of the compulsive behavior of the mice, but it can be assumed that obsessive-compulsive disorder does not merely have a monocausal cause. This work identifies SPRED2 as a new regulator of morphology and activity of synapses and the amygdala as an important brain region in the development of obsessive-compulsive disorder. SPRED2 is thus a promising target for other and more specific studies of brain function and a potential genetic cause for other neurological disorders.
KW  - SPRED2
KW  - OCD
KW  - Amygdala
KW  - SPRED2-defiziente Mäuse
KW  - Zwangsstörung
KW  - Ras-Raf-Signalweg
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-172291
ER  - 
TY  - THES
A1  - Oerter, Sabrina
T1  - Expression von Natrium/Glukose-Cotransportern im menschlichen Gehirn bei Todesfällen durch Schädel-Hirn-Trauma und Todesfällen durch Ersticken
T1  - Expression of sodium/glucose cotransporter in the human brain following death by traumatic brain inury and suffocation
N2  - Glukosetransporter spielen eine wichtige Rolle in der Versorgung des Gehirns mit Nährstoffen und somit für den Erhalt der physiologischen Zellintegrität. Glukose wird über die Blut-Hirn-Schranke (BHS) mittels spezifischen transmembranen Transportproteinen der SLC-Genfamilie (GLUT, SGLT) befördert. Dabei scheint während physiologischen Bedingungen hauptsächlich der Glukosetransporter GLUT1 (SLC2A1) für die Energieversorgung des Gehirns zuständig zu sein. 
Die Erforschung der SGLT-Expression ist in den letzten Jahren ein wichtiger Ansatzpunkt für neue Behandlungsstrategien vieler Erkrankungen, wie Diabetes Mellitus, maligne Neoplasien oder eines Herzinfarkts, geworden. Jedoch ist über deren Expression und Funktion im menschlichen Gehirn nur wenig bekannt. Besonders die Lokalisation entlang der BHS bleibt fraglich. Ein Großteil bisheriger Forschungsarbeiten beschäftigt sich hauptsächlich mit der Expressionsanalyse des Transporters SGLT1 im tierischen Gehirn in vivo (Poppe et al. 1997; Balen et al. 2008; Yu et al. 2013). Es konnte aufgezeigt werden, dass SGLT1 mRNA exklusiv in Neuronen und nicht an der BHS exprimiert wird. Dies wird durch in vitro Analysen einer humanen Hirnendothelzelllinie bestätigt. Demnach kann kein SGLT1 unter physiologischen Bedingungen nachgewiesen werden (Sajja et al. 2014). Im menschlichen Hirngewebe besitzen SGLTs somit keine zentrale Funktion für den Glukosetransport an der BHS. Im Gegensatz dazu konnte eine Expression von SGLT sowohl in vivo als auch in vitro während hypoglykämischen Bedingungen belegt werden (Vemula et al. 2009; Sajja et al. 2014). Die Expression der SGLT-Transporter während einer ischämischen Hypoglykämie führt zu der Annahme, dass diese Transporter für die Aufrechterhaltung der Energieversorgung des geschädigten Hirngewebes notwendig sind. Um die physiologischen Mechanismen nach einem Glukosemangel zu untersuchen, wurden SHT-Modelle etabliert (Salvador et al. 2013). In einem experimentellen Modell des Schädel-Hirn-Traumas im Rahmen eines DFG-gefördertes Projekts ist ein Expressionsverlauf von Glukosetransportern im Maushirn und in Hirnendothelzellen erarbeitet worden (Wais 2012; Salvador et al. 2015). Somit könnten SGLTs als Ansatzpunkt für den Nachweis der Überlebenszeit nach einem SHT fungieren.
Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf die Expression der Natrium-abhängigen Glukosetransporter SGLT1 und SGLT2 im menschlichen Gehirn. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf der Lokalisation dieser Transporter an der menschlichen BHS von post mortalem Hirngewebe. Weiterhin wird untersucht ob die Expressionsstärke von SGLT1 und SGLT2 eine Aussage über die Überlebenszeit von Verstorbenen nach einer traumatisch bedingten Hirnveränderung zulässt.
Die Lokalisation von SGLT1 und SGLT2 an der menschlichen BHS konnte durch die Etablierung eines Protokolls zur Isolation von Hirnkapillaren erfolgen. Vorab wurden alle verwendeten Antikörper auf ihre Spezifität mittels siRNA Transfektion und Blockierung der Immunfluoreszenzsignale mittels immunisierten Peptids getestet. Somit ist die Spezifität der detektierten SGLT1- und SGLT2-Expression in menschlichen Hirnkapillaren gewährleistet. Anschließend wird untersucht, in welchen zeitlichem Verlauf nach einer traumatisch bedingten Hirnveränderung die verschiedenen Formen der Glukosetransporter exprimiert werden und ob ggf. der Umfang und die Verteilung von SGLT1, SGLT2 und GLUT1 sowie das Verhältnis zueinander Auskünfte über eine vitale bzw. postmortale Entstehung eines Traumas bzw. dessen Überlebenszeit zulässt. Hierfür wird ein Expressionsschema der Glukosetransporter generiert, abhängig von Todeszeitpunkt und Todesursache. Es konnte festgestellt werden, dass GLUT1 nicht als Target für die Ermittlung der Überlebenszeit nach einem Trauma geeignet ist. Dahingegen zeigen SGLT1 und SGLT2 eine signifikante Änderung der Expressionsstärke im contusionalen Gewebe in Abhängigkeit von der Überlebenszeit. Obwohl diese vorläufigen Daten einen neuen Ansatzpunkt für die forensische Fragestellung aufzeigen, müssen weitere Experimente mit einem erhöhten Umfang der Probenanzahl und kürzere Zeitspannen der Überlebenszeiträume durchgeführt werden.
N2  - The transport of glucose across the endothelial cells of the human blood-brain barrier (hBBB) plays a major role for energy supply of the brain and therefor for neuronal integrity. Glucose enters the brain cells through specific transmembrane transporter proteins of the SLC-gene family (GLUT, SGLT). Under physiological conditions glucose uptake across the BBB seems to be mediated primarily by facilitated diffusion through glucose transporter 1 (GLUT1).
Although SGLTs are a known drug target for diabetes and furthermore play a role in other disease like cancer and cardiac ischemia, active glucose transport by SGLTs is hardly observed and very little is known about their expression or activity in human brain. Especially the function along the BBB remains uncertain. Up to now, expression analysis focused on SGLT1 and has been confirmed in vivo by analyzing brain tissue of animals (Poppe et al. 1997; Balen et al. 2008; Yu et al. 2013). Here detection mainly occurs in neurons, no SGLT1 mRNA in capillaries of the BBB could be found. Similarly in vitro experiments with a human brain microvascular endothelial cell line reveals no expression of SGLT1 under physiological conditions (Sajja et al. 2014). In human brain, SGLT1 is hardly expressed and so far could not be found along the BBB. In contrast to these findings, expression of SGLT1 could be detected in vivo as well as in vitro under hypoglycemic conditions (Vemula et al. 2009; Sajja et al. 2014). The occurrence of these transporters during ischemic hypoglycemia could lead to the conclusion that the secondary active glucose transport by SGLTs is necessary for additional glucose supply in injured brain. To investigate if SGLTs are required for the reconstruction of energy supply after glucose deficiency, traumatic brain injury (TBI) models were established to study secondary physiological mechanisms along the BBB (Salvador et al. 2013). In an experimental CCI (controlled cortical impact) mouse model within a DFG-funded project, an expression pattern of glucose transporters in the mouse brain and in brain endothelial cells has been developed (Wais 2012; Salvador et al. 2015). Thus it could lead as a Target for evidence of the time of survival after TBI.
This study focuses on the sodium-dependent glucose transporters SGLT1 and SGLT2 expression in human brain. The main topic is to localize the sodium-dependent glucose transporters along the human BBB of post mortem brain tissue and to examine whether SGLT expression allow a conclusion to be drawn about the survival time of a patient after TBI. First of all the localization of SGLT1 and SGLT2 at the human BBB could be shown by establishment a capillary isolation protocol of human post mortem brain tissue. Therefore the antibody specificity was tested by a siRNA transfection protocol and blocking the immunofluorescence signal with an immunized peptide. Thus, specific SGLT1 and SGLT2 expression at the endothelial lining of the capillary lumen could be demonstrated. After attaching the value of SGLTs at the human BBB, the relationship of the glucose transporter expression in TBI tissue according to the survival time of the patient is presented. Hereby it should be clarified whether the expression and distribution of the transporters GLUT1, SGLT1 and SGLT2 as well as the relation to each other provide information on a vital or post mortal development of a trauma or its survival time. It could determine that GLUT1 is not suitable as a target for the representation of survival time after TBI. However, SGLT1 and SGLT2 show a significant change in the expression profile of traumatic brain regions. Here an increase according to the survival time after trauma can be shown. Although these preliminary data suggest a novel target for forensic questions, more experiments with an increased scope of survival time frames should be carried out.
KW  - Sodium-Glucose Transporter 2
KW  - Glucosetransportproteine
KW  - Natrium/Glukose Cotransporter
KW  - SGLT
KW  - Schädel-Hirn-Trauma
KW  - sodium-dependend glucose transporter
KW  - traumatic brain injury
KW  - Rechtsmedizin
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-164093
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kaiser, Markus Leonhard
T1  - Kardialer Phänotyp und SUDEP durch Knockout des Nav1.1 Kanalgens (SCN1A) in einem Dravet-Mausmodell
T1  - Cardiac phenotype and SUDEP in a Dravet mouse model by knock-out of Nav1.1 sodium channel gene SCN1A
N2  - SUDEP bezeichnet den plötzlichen und unerwarteten Epilepsietod ohne offensichtliche kausale Todesursache. Junge Patienten, die an der schweren infantilen enzephalo-pathischen Epilepsieform des Dravet-Syndroms (SMEI) leiden, tragen besonderes 
Risiko an SUDEP zu versterben. Die pathophysiologische Ursache für das Dravet-Syndrom liegt in einem Defekt des brain-type Natriumkanals Nav1.1. Neuere Studien zeigen, dass der ursprünglich als hirnspezifisch geltende Kanal nicht explizit in 
neuronalem Gewebe, sondern auch im Herzen exprimiert wird. 
Ziel dieser Arbeit war es daher, die Auswirkungen des Nav1.1-Defektes auf kardialer Ebene zu evaluieren, um eine mögliche Beteiligung von Herzrhythmusstörungen an der Ätiologie des SUDEP aufzudecken. Dazu wurde ein Knockout-Mausmodell hinsichtlich seines kardialen Phänotyps charakterisiert. Mit Hilfe elektrokardiographischer 
Untersuchungen (EKG) konnte eine gesteigerte Herzfrequenz unter Stressbedingungen festgestellt werden. Die Frequenz lag sowohl bei den Versuchen unter pharmakologischem Stress mittels Isoproterenol als auch unter induziertem Stress mittels 
Hyperthermie bei den Dravet-Syndrom-Mäusen höher als in dem wildtypischen 
Kontrollkollektiv. Elektrophysiologische Untersuchungen (EPU) zeigten neben einem erhöhten Schweregrad der induzierbaren Arrhythmien, gemessen anhand eines 
Arrhythmie-Scores, auch eine erhöhte Quantität ausgelöster Herzrhythmusstörungen. Sowohl unter Ruhebedingungen als auch nach Induktion von Hyperthermie überwogen die aufgezeichneten Arrhythmien bei Dravet-Syndrom-Mäusen. 
Die Erkenntnisse dieser Studie helfen die Rolle des Nav1.1-Defektes an einer kardialen Beteiligung im Rahmen von SUDEP bei Dravet-Patienten zu beschreiben. Sie zeigen ver-schiedene kardiale Auswirkungen bei Knockout des primär neuronalen Natrium¬kanalgens SCN1A. Weitere Einsichten in diesen Bereich werden angemessene Risikostratifizierung für Epilepsie-Patienten hinsichtlich Ihres SUDEP-Risikos ermöglichen und moderne The-rapieansätze anregen.
N2  - Voltage-gated sodium channels (Nav) are responsible for the initiation of action potentials in excitable cells. In this context distinct isoforms of the Nav sodium channel family seem to be important for both neuronal and cardiac excitation. It is known that mutation or knock out of the so called brain type sodium channel Nav1.1-isoform causes a spectrum of epilepsies including severe myoclonic epilepsy of infancy (SMEI) or Dravet Syndrome which is associated with a high risk of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). 
Previously it was demonstrated that the brain type sodium channel isoform Nav1.1 is not exclusively expressed in the nervous system but also functionally present in cardiac tissue. Therefore, we hypothesize that patients suffering from neurologic Nav1.1-deseases carry an increased cardiac arrhythmia burden that may be responsible for SUDEP.
We characterize the cardiac pathophysiology in an established mouse model of Dravet Syndrome. We used classical surface electrocardiogram recordings (ECG) and invasive programmed stimulation (EPU). This was done under stressing conditions by pharmacological adrenergic application (Isoproterenol) and hyperthermia (39°C).
We found that heart rate under stressing conditions was elevated by knock out of Nav1.1 gene. Also arrhythmia inducibility was elevated which was seen in quality and quantity as well. 
This study helps to describe the role of defect Nav1.1 sodium channel in elevated SUDEP risk of Dravet Syndrome by possible cardiac genesis. 
Further studies will probably lead to stratify the SUDEP risk in order to find new therapies like implantable cardiac devices.
KW  - Natriumkanal
KW  - Ionenkanal
KW  - Elektrophysiologische Untersuchung
KW  - Elektrokardiografie
KW  - Knockout <Molekulargenetik>
KW  - Dravet Syndrom
KW  - Nav1.1 Kanal
KW  - Ionenkanalopathie
KW  - SUDEP
KW  - Herzrhythmusstörung
KW  - EPU
KW  - sudden unexpected death in epilepsy
KW  - sodium channel
KW  - channelopathie
KW  - SMEI
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-158774
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Chtourou, Hamdi
A1  - Engel, Florian Azad
A1  - Fakhfakh, Hassen
A1  - Fakhfakh, Hazem
A1  - Hammouda, Omar
A1  - Ammar, Achraf
A1  - Trabelsi, Khaled
A1  - Souissi, Nizar
A1  - Sperlich, Billy
T1  - Diurnal Variation of Short-Term Repetitive Maximal Performance and Psychological Variables in Elite Judo Athletes
JF  - Frontiers in Physiology
N2  - Objectives: The aim of this study was to examine the effect of time of day on short-term repetitive maximal performance and psychological variables in elite judo athletes.
Methods: Fourteen Tunisian elite male judokas (age: 21 ± 1 years, height:172 ± 7 cm, body-mass: 70.0 ± 8.1 kg) performed a repeated shuttle sprint and jump ability (RSSJA) test (6 m × 2 m × 12.5 m every 25-s incorporating one countermovement jump (CMJ) between sprints) in the morning (7:00 a.m.) and afternoon (5:00 p.m.). Psychological variables (Profile of mood states (POMS-f) and Hooper questionnaires) were assessed before and ratings of perceived exertion (RPE) immediately after the RSSJA.
Results: Sprint times (p > 0.05) of the six repetition, fatigue index of sprints (p > 0.05) as well as mean (p > 0.05) jump height and fatigue index (p > 0.05) of CMJ did not differ between morning and afternoon. No differences were observed between the two times-of-day for anxiety, anger, confusion, depression, fatigue, interpersonal relationship, sleep, and muscle soreness (p > 0.05). Jump height in CMJ 3 and 4 (p < 0.05) and RPE (p < 0.05) and vigor (p < 0.01) scores were higher in the afternoon compared to the morning. Stress was higher in the morning compared to the afternoon (p < 0.01).
Conclusion: In contrast to previous research, repeated sprint running performance and mood states of the tested elite athletes showed no-strong dependency of time-of-day of testing. A possible explanation can be the habituation of the judo athletes to work out early in the morning.
KW  - circadian rhythm
KW  - repeated sprint running
KW  - repeated exercise
KW  - mood
KW  - fatigue
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189269
SN  - 1664-042X
VL  - 9
ER  -