Die Rolle endogener neuronaler Aktivität für die Morphogenese, Reifung und Differenzierung adult-geborener Körnerzellen im Riechkolben der Maus

Abstract

Die Entdeckung der adulten Neurogenese hat immenses wissenschaftliches Interesse geweckt und gilt als potentieller Hoffnungsträger für die Behandlung neurologischer Erkrankungen. Im Nagetier wurden die kontinuierliche Neubildung und die Einwanderung von adult-geborenen Neuronen in den Riechkolben und in den Hippocampus bereits mehrfach nachgewiesen. In der subventrikulären Zone befindet sich eine der neurogenen Nischen, in der im adulten Alter neue Neurone generiert werden. Diese migrieren über den rostralen Migrationsstrom in den Riechkolben, wo sie sich zu GABAergen Interneuronen (zu 90% zu Körnerzellen und zu 10% zu juxtaglomerulären Neuronen) entwickeln und sich erfolgreich in ein bereits vorbestehendes neuronales Netzwerk integrieren. Welche Faktoren für die korrekte morphologische Entwicklung und Reifung der adult-geborenen Neurone entscheidend sind, ist bis dato nicht ausreichend bekannt. Neben äußeren Einflüssen scheint jedoch die endogene neuronale Aktivität von essentieller Bedeutung zu sein. Daher bestand das Ziel dieser Arbeit darin, die Rolle der endogenen neuronalen Aktivität für die Morphogenese und Reifung von adult-geborenen Neuronen zu erforschen. Dies wurde fokussiert anhand von adult-geborenen Körnerzellen (GCs) im Riechkolben der Maus untersucht. Zu diesem Zweck wurde in adult-geborenen GCs mittels lentiviraler Transduktion der Calcium-Sensor Twitch-2B zur Visualisierung der Zellen exprimiert sowie entweder ein spannungsabhängiger Kalium-Kanal (Kv1.2) oder ein einwärtsgleichrichtender Kalium-Kanal (Kir2.1) überexprimiert, um hierdurch die endogene neuronale Aktivität der Zellen zu modifizieren. Es wurden immunhistochemisch gefärbte Gefrierschnitte des Mäusegehirns angefertigt und anschließend Aufnahmen mithilfe von Zweiphotonen-Mikroskopie zur weiteren Analyse erstellt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die morphologische Entwicklung sowohl in Kv1.2- als auch Kir2.1-überexprimierenden GCs deutlich eingeschränkt war: Die Gesamtlänge und Komplexität des Apikaldendriten war signifikant reduziert und die Anzahl der Basaldendriten pro Zelle herabgesetzt. Des Weiteren wurden die Reifestadien der adult-geborenen GCs am 28. Tag nach Injektion (DPI 28) untersucht und nachgewiesen, dass in GCs der Kv1.2- bzw. Kir2.1-Gruppe eine zeitgerechte Expression der Entwicklungsmarker NeuN (Marker für ausgereifte Neurone) und Doublecortin (Marker für sich entwickelnde Neurone) stattfand. In ergänzenden Analysen an juxtaglomerlären Neuronen im OB mit einer Kv1.2- oder Kir2.1-Überexpression konnte ebenfalls keine Retardierung der Reifestadien festgestellt werden. Abschließend wurde nach einem Mechanismus gesucht, welcher mechanisch zwischen der Kv1.2- bzw. Kir2.1-Überexpression und der hierunter beobachteten inhibierten Morphogenese vermittelt. Im Rahmen dessen wurde der CREB (cAMP response element-binding protein) -Signalweg untersucht. In der Kv1.2- und Kir2.1-Gruppe konnte an DPI 28 zwar keine Herunterregulierung von pCREB (phosphoryliertem CREB) festgestellt werden, jedoch ist anzunehmen, dass dies dem ausgewählten Untersuchungszeitpunkt geschuldet ist.