Basic principles of neocortex expansion during evolution - a cell biological analysis of neural progenitors in different mammalian species
Final Report Abstract
Das Projekt hat die zellbiologischen Merkmale der neuralen Vorläuferzellen im pränatalen Neocortex in unterschiedlichen Haussäugetieren mit unterschiedlich starker kortikaler Expansion, wie dem Pferd, Schwein, Schaf, Rind und der Katze detailliert charakterisiert und die Hypothese überprüft, ob eine große Anzahl von sich selbst erneuernden basalen radialen Gliazellen (bRGCs) eine wichtige Grundlage für die Größenzunahme des Neocortex bildet. Unsere Daten zeigen, dass sich der pränatale Neocortex in den untersuchten Spezies durch eine hohe Zellvielfalt auszeichnet. Insbesondere wurde das Vorhandensein von apikalen Progenitorzellen in der Ventrikulärzone sowie von basalen Progenitorzellen und bRGCs in der Subventrikulärzone nachgewiesen. Mittels Regressionsanalyse wurde eine signifikante Assoziation zwischen der Gehirngröße und der Anzahl der bRGCs festgestellt, sodass unsere Eingangshypothese bestätigt werden konnte. Interessanterweise wurde ein besonders starker Zusammenhang zwischen der Gehirngröße und der Länge der Neurogenese beobachtet, sodass angenommen werden kann, dass der hohen Abundanz von bRGCs in Spezies mit hoher kortikaler Expansion (u. a. Schaf, Rind) eine Verlängerung ihres Genesezeitraums zugrunde liegt. Zudem ließ eine Modellierung der Zellzahlentwicklung der neuralen Vorläuferzellen die Vermutung zu, dass sich die Zellteilungsmodi der neuralen Vorläuferzellen zwischen den Spezies nicht unterscheiden, jedoch Unterschiede in der Zellzykluslänge zwischen den einzelnen Spezies bestehen. Zusammengenommen weisen unsere Daten darauf hin, dass die Expansion des Neokortex in der Überordnung Laurasiatheria nicht auf Unterschiede in der NPC-Programmierung zurückzuführen ist, sondern vielmehr auf die Veränderung der Zellzykluslänge der neuralen Vorläuferzellen und die Ausdehnung der neurogenen Periode. Die Ergebnisse liefern weitreichende Einsichten in die Evolution des Gehirns und die Phylogenese neuraler Stammzellen. Zudem bilden sie die Basis für die Etablierung neuer experimenteller Tiermodelle für die Analyse entwicklungsbedingter Gehirnerkrankungen und die Erprobung des therapeutischen Einsatzes neuraler Vorläuferzellen.
Publications
- Development of Deep and Upper Neuronal Layers in the Domestic Cat, Sheep and Pig Neocortex. Anatomia, Histologia, Embryologia, 2017; 46(4):397-404
Glatzle M., Hoops M., Kauffold J., Seeger J. and Fietz, S.A.
(See online at https://doi.org/10.1111/ahe.12282) - Comparative analysis of neural progenitor cell populations in the developing neocortex of various domestic animals. Cortical Evolution Conference, The Ventricular Foundation, 2018, Las Palmas, Spain
Glatzle M., Fietz, S.A.
- Comparative analysis of the neural progenitor cell populations in the developing neocortex of various domestic animals. XXXIIth Congress of the European Association of Veterinary Anatomists. Anatomia, Histologia, Embryologia, Special Issue: Proceedings ..., 2018, Hannover, Germany: 47 (Suppl. 1)
Glatzle M., Teichert A., Fietz, S.A.
