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Inhibition von TRESK K2P-Kanälen durch Pharmaka und endogene Lipide
No full textIn der vorliegenden Arbeit wurde der im Rückenmark exprimierte TRESK K2P-Kanal untersucht, der in den Hinterwurzel- und Trigeminusganglien exprimiert ist. Bis heute ist die pharmakologische Regulierung von TRESK K2P-Kanälen wenig untersucht und folglich sind Mechanismen, die das Schaltverhalten und somit die Aktivität der Kanäle bestimmen nicht verstanden. Mittels Patch-clamp Technik wurden TRESK K2P-Kanäle, überexprimiert in Xenopus laevis Oozyten, untersucht und die Wirkung von verschiedenen Substanzen (QA-Ionen, CPZ und BL-1249) und endogenen Lipiden (AA, AEA und DiC8) gemessen. Interessanterweise blockierten alle untersuchten Substanzen dosisabhängig TRESK K2P-Kanäle mit wiederum unterschiedlicher Affinität. Zur ersten Abschätzung potenzieller Bindungsstellen wurden Kompetitionsexperimente mit bekannten Porenblockern und Messungen an Porenmutationen (z. B. F145A/F352A-Doppelmutante) durchgeführt. Folglich zeigen die Ergebnisse, dass sowohl untersuchte Substanzen (CPZ und BL-1249), als auch endogene Lipide (AA, AEA und DiC8) im Bereich der inneren Porenkavität binden und dadurch TRESK K2P-Kanäle inhibieren. Weitere Patch-clamp Messungen an TRESK K2P-Kanälen mit Mutationen im Selektivitätsfilter (T116C) legen zudem nahe, dass BL-1249 und endogene Lipide keine direkte Porenokklusion verursachen, sondern durch eine laterale Bindung in der Porenkavität zu einer allosterischen Inhibition des SF von TRESK K2P-Kanäle führen
Strukturelle Plastizität von parvalbumin-positiven Interneuronen des Gyrus dentatus
Get PDFMy work examines functional aspects of the structural plasticity of parvalbumin-positive interneurons in the mouse dentate gyrus. It has been recently shown in Prof. Wulff lab that this type of interneurons carry a considerable number of dendritic spines. Here I describe how the inhibition of protein kinase C, enzyme of a signaling cascade activated during neural plasticity, affects dendritic spine and synapsis density
Kognitive Residuen und strukturelle Schäden des Hippocampus bei Patienten mit einer LGI-1-assoziierten limbischen Enzephalitis
Get PDFMit dem Ziel, die kognitiven Residualzustände und deren bildmorphologische Korrelate der LGI-1-Antikörper-assoziierten limbischen Enzephalitis systematisch zu charakterisieren, wurde eine Kohorte von 11 Patienten prospektiv untersucht. Es wurde überprüft, inwiefern die Patienten nach erlittener Erkrankung Gedächtnisstörungen zurück behalten und ob sich der Hippocampus als Zielstruktur der Schädigung bestätigt. Die relativ gezielte Schädigung der Hippocampi ist eine Besonderheit der LGI-1-LE, da die LGI-1-Antigene im ZNS vorwiegend hier zu finden sind. Die Patienten durchliefen im Rahmen einer Verlaufskontrolle eine umfangreiche neuropsychologische Testung sowie eine MRT-Bildgebung. Zum Vergleich wurden dieselben neuropsychologischen Tests und die gleiche MRT-Bildgebung bei 11 gesunden Probanden durchgeführt, welche im Alter, im Bildungsgrad und im Geschlecht den jeweiligen Patienten gleich waren. In den Untersuchungen zeigten die Patienten im Vergleich zu den Probanden deutliche mnestische Störungen. Besonders betroffen waren hippocampusassoziierte Funktionen, wie das verbale deklarative und das visuokonstruktive Gedächtnis beim verzögerten Abruf. Als morphologisches Korrelat zu den neuropsychologischen Defiziten zeigten sich in der MRT-Bildgebung Hippocampus-Sklerosen. Verkleinerte Hippocampus-Volumina korrelierten mit verbalen Gedächtnisdefiziten und mit neurologischen Einschränkungen sowie mit einer verminderten Aufmerksamkeit. Ein später Behandlungsbeginn korrelierte zudem mit Schwächen des räumlich-visuellen Gedächtnisses. Diese Ergebnisse spiegeln die strukturellen Veränderungen auf zellulärer Ebene wieder und bestätigen, dass der Hippocampus langfristige Schädigungen behält. Seine Volumenminderungen können als Indikator für die Schwere der Krankheit hinzugezogen werden. Für die Patienten hat das mnestische Störungen mit Einschränkungen im Alltag und Behinderung zur Folge. Deshalb ist ein schneller und aggressiver Therapiebeginn wichtig
Schlafassoziierte Konsolidierung räumlicher Gedächtnisinhalte bei Patienten mit einer Hippocampusschädigung im Rahmen einer LGI1-assoziierten limbischen Enzephalitis
Get PDFZiel der vorliegenden Arbeit war es, die Rolle des HC bei der schlafabhängigen Konsolidierung HC-assoziierter Gedächtnisinhalte wie dem räumlichen Lernen und dem Ortslernen zu untersuchen. Die Rolle des HC wurde an einem besonderen humanen Läsionsmodell, d. h. an Patienten mit einer LGI1- (leucinreiches, inaktiviertes Gliom 1) assoziierten limbischen Enzephalitis untersucht, bei denen selektiv der HC und insbesondere die Subregionen des Gyrus Dentatus und der CA3-Region geschädigt gewesen sind. Dieses erlaubte die gezielte Untersuchung der Struktur-Funktionsbeziehung dieser Regionen. Es wurden 15 Patienten zum Zeitpunkt von 3,53 ± 0,65 Jahren nach der Akutphase ihrer Erkrankung untersucht und mit einer gesunden Kontrollkohorte verglichen. Bei den Studienteilnehmern wurde die Raumgedächtnisfunktion anhand des Virtual-Morris-Water-Tests (VWM) und die Konsolidierung nach einer folgenden Nacht natürlichen Nachtschlafes geprüft. Beide Gruppen wurden mittels einer umfangreichen neuropsychologischen Testbatterie, einer cMRT-Bildgebung und einer Polysomnographie untersucht. Der VWM wurde in eine abendliche Lernphase, eine Schlafphase und eine morgendliche Abrufphase gegliedert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Patienten in der Lage waren, spatiale Inhalte des räumlichen Ortsgedächtnisses vor dem Schlaf zu erlernen. Die Ortsgedächtnisleistung der Patienten zeigte sich jedoch über den Schlaf hinweg als instabil. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass LGI1-Patienten dann ein besser konsolidiertes Ortslernen im Abruf demonstrierten, wenn sie im vorherigen Nachtschlaf eine höhere Spindeldichte besaßen. Darüber hinaus zeigte sich in der Bildgebung eine Korrelation zwischen der Ortslern-Leistung und dem Volumen des Gyrus Dentatus und der CA3-Region. Weiterhin konnte eine gestörte Umlernfunktion räumlicher Informationen in der Post-Schlafbedingung korrelierend mit dem Volumen der CA3-Region nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der neuropsychologischen Testbatterie stellten fortbestehende kognitive Defizite als neurologische Residuen der limbischen Enzephalitis der Patienten dar. Ebenso zeigte die Volumetrie des HC kleinere Volumina des HC und der Subregionen (Subiculum, CA1, CA2/3, Gyrus Dentatus) für die Patientenkohorte. Insgesamt konnte eine gestörte schlafabhängige Konsolidierung räumlicher Gedächtnisinhalte bei Patienten mit einer LGI1-assoziierten LE gezeigt werden. Da sich die Schlafparameter und der Lerneffekt bei beiden Gruppen nicht signifikant unterschieden, können die Ergebnisse als eine durch die Enzephalitis verursachte HC-Schädigung interpretiert werden, welche zu einer Beeinträchtigung hippocampaler Konsolidierungsmechanismen im Rahmen eines gestörten hippocampal-neokortikalen Dialogs führt
Investigation of intracranial pharmacotherapy in Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg (GAERS): a potential strategy to overcome the limitations of the standard treatment in epilepsy
Get PDFEpilepsy is a chronic disorder of the brain and affects approximately 50 million people worldwide. It is, thus, one of the most common neurological diseases (World Health Organization, 2006). The main approach of epilepsy treatment is systemic drug application. The central nervous system (CNS), however, is a particularly challenging target for drug delivery. Systemic drug therapy is limited by the blood-brain-barrier (BBB), restricting the distribution of pharmaceuticals into the CNS. One approach to by-pass the BBB is intrathecal (IT) administration of anti-epileptic drugs with direct application of substances into the cerebrospinal fluid (CSF). This study aimed to investigate whether IT application of anticonvulsant substances is a reasonable approach to treat epilepsy. The in-depth evaluation of IT drug application was performed in the genetic absence epilepsy rats from Strasbourg (GAERS). Seizures in GAERS rats closely resemble human absence seizures and can be detected as characteristic spike-and-wave discharges (SWDs) in the electroencephalogram (EEG). To quantify seizure occurrence in GAERS and assess the efficacy of anti-epileptic therapy, automated seizure detection based on EEG recordings was implemented. With this method, seizure detection was performed with an F-score of 96 %.
The analysis of 12h and 24h recordings in untreated animals revealed circadian undulations of SWD activity with a peak of seizures between 2am and 4am. This observation was in agreement with earlier studies that showed that SWD activity depends on the vigilance level in rats (Drinkenburg et al., 1991).
By intracerebroventricular (i.c.v.) injections, drug application into the CSF was archived. To this end, a guide cannula was implanted into the right lateral ventricle. Initially, the standard anti-absence drugs, ethosuximide (ETX), and valproate (VPA) (Manning et al., 2003), were tested with this IT application approach. The treatment caused a substantial and dose-dependent reduction in SWD for both drugs and revealed that localized therapy with ETX is significantly more effective than with VPA. Additionally, the i.c.v. administration of ETX was dramatically more efficient than systemic ETX application of the same dose. The subsequent analysis of substance distributions in the brain after intracranial application suggested that the therapeutic effect was not caused by the indirect entry of ETX into brain parenchyma via the bloodstream but rather mediated by the direct entry from the CSF.
Additional experiments to explore the therapeutic efficacy of the neuropeptides Neuropeptide Y (NPY) and Somatostatin (SST) as potential alternative to standard drugs, did not reveal a robust anti-absence effect. Consequently, these neuropeptides were not considered potent substances for localized drug therapy in absence epilepsy
Afferenzen des Nukleus Reuniens des Thalamus in der Maus
Get PDFDer Nukleus Reuniens bildet den größten Kern des sogenannten Mittellinien-Thalamus und gilt als zentraler Knotenpunkt für die Kommunikation zwischen Präfrontalem Kortex und Hippocampus. Er spielt eine zentrale Rolle für verschiedene kognitive und mnestische Leistungen. Weitere Hirnregionen, die Efferenzen zum Nukleus Reuniens senden, können die Kommunikation zwischen Präfrontalem Kortex und Hippocampus modulieren. Ziel der Arbeit
war es, das afferente Konnektom des Nukleus Reuniens in der Maus darzustellen, um eine anatomische Basis für zukünftige funktionelle Analysen des Netzwerkes zu schaffen. Nach Injektionen des Nukleus Reuniens mit dem retrograden Tracer Fluorogold stellten sich weitreichende Verbindungen aus verschiedenen Teilen des Gehirns zum Nukleus Reuniens dar. Die detektierten Verbindungen wurden daraufhin mit Daten aus der Literatur, die in Ratten erhoben worden sind, verglichen. Weitgehende Übereinstimmungen zwischen den Spezies fanden sich in den Verbindungen vom Präfrontalen Kortex und Hippocampus/Subiculum. Es wurden jedoch auch bedeutende Unterschiede festgestellt. So
ließen sich die Funde von Afferenzen aus dem Gebiet der Amygdala in Mäusen nicht reproduzieren. Dafür fanden sich afferente Verbindungen aus dem Ventralen Orbitalen Kortex, die in ähnlichen Experimenten in Ratten nicht beschrieben wurden. Aufgrund der speziesspezifischen afferenten Konnektivität des Nukleus Reuniens ist zu vermuten, dass sich auch die Funktion dieser Netzwerke zwischen Mäusen und Ratten in einem gewissen Rahmen unterscheidet.
Nach Etablierung der anatomischen Verbindungen soll in Zukunft die genetische
Zugänglichkeit der Maus genutzt werden, um die dargestellten Schaltkreise funktionell zu untersuchen. So bieten sich beispielsweise optogenetische Manipulationen an. Einzelne Zellen in den neuronalen Schaltkreisen können auf diese Weise aktiviert und deaktiviert werden. In Kombination mit Verhaltensexperimenten lassen sich so Rückschlüsse z.B. auf
Gedächtnisprozesse ziehen. Durch seine weitreichenden Verbindungen in wichtige Regionen der Gedächtnisbildung, der emotionalen Regulation und der Schmerzregulation ist der Nukleus Reuniens auch eine der Schlüsselregionen bei der Erforschung komplexer neurologischer Erkrankungen und der Entwicklung neuer Therapien
Die Bedeutung GABAerger Interneurone für die Ausbildung räumlich präziser Erinnerung
Get PDFInhibitorische Interneurone (IN) im Gyrus dentatus (GD) spielen eine wichtige Rolle bei der räumlichen Erinnerung. Diese Arbeit untersucht, wie sich die Aktivitätsmuster (Engramme) der Hauptneurone (Körnerzellen) im GD ohne den hemmenden Einfluss der SOMI durch laterale Inhibition verändern. Dabei wurde die Differenzierungsfähigkeit auf zellulärer Ebene zwischen zwei ähnlichen Kontexten untersucht. SOMI wurden durch Injektion von Tetanus-toxin-Leichtketten-tragenden Viren (rAAV) in die Hippocampusregion in genmodifizierten SOM-Cre-Mäusen gezielt inaktiviert. Danach wurden die Tiere entweder zweimal im gleichen oder in zwei unterschiedlichen Kontexten exponiert. Die Aktivierung der Körnerzellen wurde mittels Fluoreszenz In-situ Hybridisierung (FISH) anhand des Immediate Early Genes (IEG) Zif268/Egr1 markiert. Das fluorezenzmarkierte IEG im Zytoplasma zeigte die Aktivierung während der ersten Exposition, im Zellkern während der zweiten. Zellen mit beiden Signalen wurden in beiden Expositionen aktiviert, was auf eine Wiedererkennung hindeutet, quantifiziert mittels Reaktivierungsratio als zelluläres Pendant der Wiedererkennung. Der Vergleich der Bedingungen ergab keine signifikanten Unterschiede in der Reaktivierungsrate zwischen den Gruppen oder Bedingungen. Es gab Hinweise, dass die Differenzierung der Engramme bei den Versuchs-Tieren geringer ausfiel als bei den Kontrolltieren. Zudem zeigte sich eine signifikant höhere Zellaktivierung im GD bei inaktivierten SOMI im Vergleich zu den Kontrolltieren und zur basalen Aktivität. Dies stützt die Theorie, der lateralen Inhibition, die nach Aktivierung der Hauptneurone ihre Wirkung entfaltet. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die SOMI für die Mustertrennung sowie die im Vergleich zu anderen Regionen geringe Aktivität der Körnerzellen im GD eine maßgebliche Rolle spielen
Netzwerkkorrelate der Musterdifferenzierung in der Hippocampusformation
No full textDie Hippocampusformation ist für die Gedächtnisbildung zuständig, mit der Musterdifferenzierung als zentralem Prozess. Sie dient der Unterscheidung von Informationen durch Neuronengruppen und wird dem Gyrus dentatus (DG) zugewiesen. Um die Beteiligung der Subregionen des DG und CA3 besteht jedoch eine Debatte. Das Ziel bestand in der Analyse der Zellaktivität von Mäusen bei wiederholter Erkundung der gleichen (AA) oder verschiedener Umgebungen (AB). Die Zellaktivität wurde durch zelluläre Kompartimentanalyse der zeitlichen Aktivität mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (catFISH) detektiert. Für eine Vergleichbarkeit der Regionen sollte das Gen zif268 mit einer prä- und mRNA-Sonde verwendet werden, wodurch zwischen Neuronen, welche 30min und 5min vor dem Exitus aktiv waren, unterschieden wurde. Die Auswertung ergab, dass der suprapyramidale (spDG) und infrapyramidale DG (ipDG) als auch das CA3c, b und a zur Musterdifferenzierung beigetrugen, da ein niedrigerer Ähnlichkeits-Score (ÄS) bei Erkundung verschiedener Kontexte nachgewiesen wurde (p < 0.05). Ein Vergleich mit dem DG brachte hervor, dass für das CA3b/a ein signifikant höherer ÄS für AA vorlag. Nach Seiten aufgeteilt war die allgemeine Zellaktivität gleich, die ÄSs waren für das CA3 bei AA rechtsseitig höher. Ähnlich konnte ein höherer ÄS für das rostrale CA3 nachgewiesen werden. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass das CA3c, b und a an der Musterdifferenzierung teilnehmen und auch der ipDG diesen Prozess auszuführen kann. Gleichzeitig führt das CA3b/a eine Musterkomplettierung durch. Die Seitenunterschiede lassen auf eine rechtsseitig führende Musterkomplettierung schließen. Dies stellt die Ergebnisse bisheriger Studien in Frage und betont die zukünftig notwendige anatomische Genauigkeit
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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