Gliale Modulation synaptischer Ereignisse in Purkinje-Neuronen des Kleinhirns

• Applicant: Professor Dr. Joachim W. Deitmer
• Subject Area: Molecular Biology and Physiology of Neurons and Glial Cells
• Term: from 2003 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5408238

Unsere Kenntnis über die Bedeutung der Neuroglia ist noch überaus lückenhaft, insbesondere bezüglich ihrer Rolle bei der Informationsverarbeitung, die hauptsächlich an den chemischen Synapsen als den Schaltstellen der Kommunikation zwischen den Neuronen stattfindet. Bisher wurden die Ursachen für synaptische Plastizität vorrangig oder ausschließlich in den neuronalen Elementen gesucht. Aufgrund neuerer Ergebnisse müssen gliale Zellausläufer, insbesondere die von Astrozyten, als dritter, integrativer Partner mit in das synaptische Übertragungsgeschehen einbezogen werden. Astrozyten, deren Anzahl im Säugergehirn die von Neuronen um bis zum zehnfachen übersteigt, treten sehr häufig mit ihren Fortsätzen in unmittelbaren Kontakt zu synaptischen Übertragungsstellen ("perisynaptische Ausläufer"). Es wird vermutet, dass sie sowohl als Sensoren als auch als aktive Modulatoren des Übertragungsgeschehens fungieren. Die enge Beziehung zwischen Purkinje-Neuron (PN) und Bergmann-Glia (BG) im Kleinhirn stellt ein sehr gut identifizierbares und zugängliches Neuron-Glia Modellsystem dar. Durch Stimulierung/Aktivierung einzelner BG-Zellen sowie durch Neurotransmitter lässt sich die Frequenz der synaptischen Eingänge im PN modulieren. Diese Modulation wird über Aktivierung ionotroper Glutamat-Rezeptoren vermittelt, was eine Freisetzung eines Transmitters, möglicherweise Glutamat, von der BG vermuten lässt. Wir möchten in dem Projekt die Mechanismen der glialen Modulation elektrischer und/oder synaptischer Aktivität der präsynaptischen Neurone aufklären. Vor allem sollen das Signal der Gliazellen sowie die beteiligten Signalkaskaden in der BG, den PN und den inhibitorischen Interneuronen im Kleinhirn identifiziert werden. Da BG-Stimulation und verschiedene Agonisten für Transmitterrezeptoren die synaptische Aktivität in PN unterschiedlich beeinflussen, liegt der Schluss nahe, dass verschiedene Signalkaskaden involviert sein können. Intrazelluläre Calcium-Anstiege im BG oder PN, die einerseits Ionenkanäle aktivieren oder deaktivieren, andererseits auch direkt eine Freisetzung von Transmittern auslösen können, stehen dabei im Vordergrund der Untersuchungen. Ziel des Projekts ist zu klären, ob Gliazellen mittelbar oder unmittelbar an der Informationsverarbeitung im Kleinhirn beteiligt sind, in dem sie die neuronale Kommunikation modulieren.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Johannes Brockhaus