Expression und Funktion von Neurotransmitterrezeptoren auf Astrozyten im intakten Hirngewebe der Maus [Expression and function of neurotransmitter receptors on astrocytes in the intact mouse brain]

Item Type:	Thesis
Title:	Expression und Funktion von Neurotransmitterrezeptoren auf Astrozyten im intakten Hirngewebe der Maus [Expression and function of neurotransmitter receptors on astrocytes in the intact mouse brain]
Creators Name:	Schipke, C.G.
Abstract:	Im Gehirn von Saeugetieren bilden Gliazellen die groesste Zellpopulation. Die Nervenzellen, die Informationen schnell durch elektrische Aktivitaet und Transmitterfreisetung weiterleiten, sind fuer eine funktionierende Signalweiterleitung auf die Funktionen von Gliazellen angewiesen. Die Astrozyten, welche die groesste Untergruppe der Gliazellen bilden, sind in engem morphologischen Kontakt mit Synapsen sowie auch mit Blutgefaessen und sind fuer den Naehrstofftransport aus dem Blut zu den Neuronen zustaendig. Die Integration der Astrozyten in die Signalweiterleitung zwischen Neuronen und die interastrozytaere Kommunikation sind bisher wenig erforscht. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob Astrozyten im intakten Hirngewebe der Maus NMDA-Rezeptoren exprimieren und somit in der Lage sind, nach Ausschuettung von Glutamat aus Neuronen, Calciumsignale zu generieren. Desweiteren wurde die Kommunikation zwischen Astrozyten untereinander in Form von Calciumwellen im akuten Hirngewebe charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass Astrozyten funktionelle NMDA-Rezeptoren exprimieren und nach Rezeptoraktivierung mit einem Calciumsignal reagieren. Im Gegensatz zu Neuronen ist der astrozytaere NMDA-Rezeptor bei physiologischen Mg2+-Konzentrationen als Ionenpore aktivierbar, womit keine vorherige Depolarisation der Membran fuer einen Calciumeinstrom noetig ist. Den Astrozyten ist somit die Moeglichkeit gegeben, auf die Ausschuettung von Glutamat zu reagieren. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass Astrozyten im Maushirn innerhalb der weissen Substanz in Form von Calciumwellen miteinander kommunizieren. Es sind jedoch auch andere Gliazelltypen an dieser Kommunikationsform beteiligt, wie Vorlaeuferzellen und Mikrogliazellen. Die Welle wird durch eine Freisetzung von ATP in den Extrazellulaerraum getragen, wodurch alle Zellen des Hirngewebes auch Neurone durch diese astrozytaere Aktivitaet beeinflusst werden koennen. Es konnte somit im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass Astrozyten die Voraussetzung haben, zum einen auf neuronale Aktivitaet zu reagieren und ueber ein eigenes System zu kommunizieren, was ihnen die Moeglichkeit gibt, plastisch auf physiologische wie auch pathologische Vorgaenge im Gehirn einzuwirken. [In the mammalian brain, the major cell population is not comprised of neurons, but of glia cells. Functional signal transmission in between neurons is only possible in a functioning glial network. Astrocytes, the largest subgroup of glia cells, are in intimate morphological contact with neurons, especially at synapses. In addition, they are responsible for the glucose uptake from the blood and supply neurons with other nutrients and metabolic subtances. The integration of astrocytes into neuronal signal transmission and the inter-astrocytic communication have not been investigated in great detail yet. Here, I investigated if astrocytes in brain tissue express NMDA type glutamate receptors. Thereby, they would be able to respond with a calcium signal to extracellular accumulation of glutamate. Furthermore, communication in between astrocytes via propagation of calcium waves in intact brain tissue was characterized. I could show that astrocytes express functional NMDA receptors and activation of those receptors leads to a rise in intracellular calcium levels in those cells. In contrast to the neuronal NMDA receptor, the astrocytic receptor can open at physiological Mg2+ concentrations. Thus, no prior depolarisation is needed for the receptor to open. Astrocytes thereby have the ability to respond to extracellular glutamate immediately. Secondly, I could show that astrocytes in white matter within the mouse brain communicate via propagation of calcium waves. The wave is propagating via release of ATP into the extracellular space. Thus, all cells expressing purinergic receptors within the brain parenchmyma also neurons can be influenced functionally by this astrocytic activity. Taken together, I could show that astrocytes are able to respond to neuronal activity, and that they are able to communicate via their own communication system. This allows them to react to physiological and pathophysiological situations in the brain.]
Keywords:	Brain, Astrocyte, Electrophysiology, Imaging, Neurotransmitter
Publisher:	Freie Universitaet Berlin
Number of Pages:	97
Date:	17 August 2005
Official Publication:	http://www.diss.fu-berlin.de/2005/237/index.html

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