: Spezifikation des molekularen Phänotyps peptiderger Interneurone im visuellen Cortex der Ratte

Spezifikation des molekularen Phänotyps peptiderger Interneurone im visuellen Cortex der Ratte

Schriftenreihe naturwissenschaftliche Forschungsergebnisse, Band 50

Hamburg , 120 Seiten

ISBN 978-3-86064-541-3 (Print)

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Die Zellen des Nervensystems (Neurone) weisen eine außerordentliche Vielfalt ihrer äußeren Form (morphologische Phänotypen) und ihrer zelleigenen Substanzen (molekulare Phänotypen) auf. Daraus resultieren die unterschiedlichen funktionellen Eigenschaften der Neurone, die das Hirn zu einem leistungsfähigen Organ machen.

Eine grundlegende Fragestellung der Neurobiologie ist, wie es zu dieser Vielfalt neuronaler Phänotypen während der Entwicklung des Nervensystems kommt. Neben der genetischen Festlegung dieser Eigenschaften bestimmen auch äußere, nicht genetisch fixierte (epigenetische) Faktoren aus der Umgebung der Zelle deren spätere Entwicklung.

In dieser Dissertation wurden epigenetischen Faktoren untersucht, die auf die Herstellung eines ganz bestimmten Botenstoffs (Transmitter) Einfluss nehmen. Dieser Transmitter ist das kurzkettige Eiweißmolekül (Peptid) Neuropeptid Y oder kurz NPY. Seit kurzem ist eine vor Epilepsie oder Übererregung schützende Funktion von NPY bekannt.

Die Autorin zeigt, dass der Gehalt von NPY in den Neuronen der Sehrinde (visueller Cortex) bis zur dritten Lebenswoche einer Ratte ansteigt und danach wieder abfällt. Im erwachsenen Tier enthalten etwa 1-2 % der Neurone dieses Peptid. Im Gegensatz dazu stehen Befunde aus Zellkulturen (organtypische Hirnschnittkulturen), in denen ein Stück der Sehrinde isoliert im Reagenzglas kultiviert wurde (Monokulturen). Hier enthalten 6-8% aller Neurone Zeitlebens dieses Peptid. Offenbar fehlen in Monokulturen Einflüsse, die im intakten Gehirn vorhanden sind und die Reduktion der NPY-Neurone bewirken. Es konnte durch Kokulturexperimente nachgewiesen werden, dass Faserverbindungen mit anderen Hirngebieten (Innervationen) den Prozentsatz der NPY-Neurone auf 2-3% reduzieren.

Es wird in der Arbeit die Hypothese aufgestellt, dass in Monokulturen durch die fehlende Innervation vermehrt Wachstumsfaktoren gebildet werden, die in das Kulturmedium entlassen werden und die NPY-Synthese in den Neuronen stärker anregen. Es wird nachgewiesen, dass Medium von Monokulturen, das während einer frühen Phase der Entwicklung verabreicht wird, in Kokulturen die NPY-Synthese nachhaltig beeinflusst. Hierdurch bleibt der Prozentsatz der NPY-Neurone auf 6-8% und wird nicht wie üblich reduziert.

Ein Hauptaspekt der Arbeit ist die Tatsache, dass die Regulation der NPY-Synthese in den Neuronen des visuellen Cortex eng an die Ausbildung von funktionellen Faserverbindungen gekoppelt ist. Die Arbeit beschreibt darüber hinaus weitere Faktoren, die den molekularen Phänotyp eines Neurons beeinflussen. Hierzu wird eine detaillierte Beschreibung der Methoden, insbesondere der Kultivierung von Hirnschnitten angeführt. Hirnschnittkulturen werden heute vielfach in der Forschung angewandt und bieten ein ideales Mittel sowohl für anatomische als auch für elektrophysiologische Untersuchungen. Die Ergebnisse sind klar strukturiert und werden am Ende eines Kapitels kurz zusammengefasst. Dies macht die Arbeit übersichtlich und erleichtert den Bezug zur Diskussion.

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