Neurotrophin-vermittelte Kommunikation zwischen Gliazellen und Neuronen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Gliazellen antworten auf eine Vielzahl neuronal freigesetzter Botenstoffe mit intrazellulären Calciumveränderungen, die wiederum zur Freisetzung neuroaktiver Substanzen fuhren. In früheren Untersuchungen hatten wir gezeigt, daß auch das Neurotrophin BDNF (brain derived neurotrophic factor) gliale Calciumsignale auslöst. Ziel war es nun, mit Calcium-Imaging, Patch-Clamp und immuncytochemischen Techniken in verschiedenen Kultursystemen zu untersuchen, ob die Neurotrophin-induzierten Calciumsignale eine Kommunikation zwischen Gliazellen und Neuronen vermitteln. Nach erfolgversprechendem Beginn des Projektes ließen sich nach einem Herstellerwechsel durch die Lieferfirma gliale Calciumtransienten durch Applikation von BDNF unerwartet nicht mehr auslösen. Dies zog umfangreiche Tests und Screening-Experimente nach sich, die jedoch ohne eindeutiges Ergebnis blieben. Berichte, die unabhängig zeigten, daß im Gewebe freigesetztes BDNF „spontane" Calicumtransienten in Dendriten hippocampaler Neurone auslöst, führten zu dem Schluß, daß das uns nun verfügbare rekombinante BDNF sich funktionell und/oder strukturell sowohl von dem früher verwendeten, als auch von endogen freigesetztem BDNF unterscheidet. Dadurch bedingt mußten wir das vorgeschlagene Arbeitsprogramm revidieren. Um einen möglichen Einfluß von endogen freigesetztem BDNF auf gliales Calciumsignalling nachzuweisen, wurden spontane und evozierte Calciumttransienten in Astrozyten hippocanpaler Gewebeschnitte charakterisiert. Dazu erarbeiteten wir zunächst eine Methode zur zuverlässigen Identifikation vitaler Astrozyten, mit deren Hilfe wir das Entwicklungsprofil und die Entstehungsmechanismen GABA-induzierter Calciumveränderungen in Astrozyten untersuchten. Die sich anschließende Analyse spontaner und synaptisch-induzierter Calciumtransienten ergab klare Unterschiede zwischen passiven und nicht-linearen Astrozyten. In nicht-linearen, NG2-positiven Zellen wurden praktisch keine spontanen Calciumoszillationen beobachtet; synaptisch-induzierte Calciumsignale waren bei repetitiver Stimulation einem starken Amplitudenabfall unterworfen. In passiven, SR101-positiven Astrozyten wurden hingegen lokale oder globale Calciumoszillationen beobachtet. Die Amplitude synaptisch-induzierter Calciumtransienten passiver Astrozyten stieg mit der Anzahl aktivierter Afferenzen, während Änderungen der synaptischen Übertragungsstärke zu keiner Amplitudenveränderung führten. Unsere Ergebnisse zeigen somit, daß synaptisch-induzierte Calciumsignale passiver Astrozyten zwar die Anzahl aktivierter Synapsen, jedoch nicht deren Übertragungsstärke abbilden. Aufbauend auf diese Erkenntnisse werden wir nun mit Hilfe von BDNF-Scavengern die Rolle von endogen freigesetztem BDNF auf gliales Calciumsignalling in SR101-positiven Astrozyten analysieren. Hierzu haben wir weiterhin den immuncytochemischen Nachweis der TrkB-Rezeptorexpression in Hirnschnitten etabliert. Diese Untersuchungen werden zeigen, ob endogen freigesetztes BDNF als kausaler Auslöser „spontaner“ Gliazelloszillationen angesehen werden kann und/oder zu synaptisch-induzierten Calciumveränderungen in Astrozyten beiträgt.
