HABILITATIONSSCHRIFT


Tierärztliche Hochschule Hannover / BibliothekUniversity of Veterinary Medicine Hannover – Foundation / Library

 

Michael Stern

 

Neuronale Botenstoffe in einfachen Nervensystemen und ihr Einfluss auf funktionelle und strukturelle Plastizität

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-h2482

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Habilitationsschrift, 2009

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/h_stern09.pdf

abstract (deutsch)

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss einiger niedermolekularer neuronaler Botenstoffe auf neuronale Plastizität und Entwicklung an einfachen Nervensystemen untersucht. Gegenstand der Untersuchungen waren die Nervensysteme von Wirbellosen, vor allem Heuschrecken, und aus einer Krebszelllinie differenzierte menschliche Neuronen in Zellkultur. Das angewendete Methodenspektrum beinhaltete neuroanatomisch-immunzytologische Methoden in Kombination mit elektrophysiologischen und live-imaging Techniken, sowie in vitro-Gewebekultur und Zellkultur mit pharmakologischer Manipulation von zellulären Signaltransduktionswegen.

Ein GABA-erges visuelles Interneuron aus dem Heuschreckenhirn wurde elektrophysiologisch charakterisiert und die Modulierbarkeit seiner Antwortmuster durch ein identifiziertes octopaminerges Interneuron wurde pharmakologisch nachgewiesen.

Die Entwicklung der serotonergen Neuronen des enterischen Nervensystems der Heuschrecke wurde beschrieben und ihr Serotonin-Aufnahmesystem wurde nachgewiesen. Es wurde mit pharmakologischen Kulturexperimenten in vitro gezeigt, dass die Entwicklung ihres serotonergen Phänotyps unter autoregulatorischer Kontrolle von Serotonin selbst steht.

Im Zentralnervensystem der Heuschrecke wurde die Entwicklung des Stickstoffmonoxid-cGMP-Signalweges mit einander ergänzenden histochemischen und Immunfluoreszenz-Methoden im Verlauf der Embryogenese verfolgt. Axonale Regeneration wurde im Zentralnervensystem der Heuschrecke zum ersten Mal nachgewiesen und ein Embryokultursystem entwickelt, um Regeneration unter pharmakologischer Behandlung in vitro zu studieren. Daran wurde der regenerationsfördernde Einfluss des NO-cGMP-Systems gezeigt.

Aus der menschlichen Zelllinie Ntera-2 nach einer verbesserten Methode gewonnene Neuronen wurden umfassend hinsichtlich ihrer Neurotransmitter und präsynaptischer Proteine charakterisiert. Vesikuläre Exozytose wurde an diesem System erstmalig nachgewiesen und ihre Beeinflussung durch Stickstoffmonoxid und zyklische Nucleotide mit Imaging-Verfahren gezeigt.

Die neuromuskulären Synapsen eines Onychophoren wurden elektrophysiologisch und immunzytochemisch charakterisiert. Die Innervierung der Muskeln durch multiple exzitatorische Neurotransmitter (Glutamat und Acetylcholin) wurde so nachgewiesen.

 

abstract (englisch)

In the present study, the effect of low molecular weight neuroactive substances on neuronal plasticity and development were studied in simple nervous systems. Subjects of the studies were the nervous systems of invertebrates, in particular locusts, and human neurons differentiated from a carcinoma cell line. Applied methods included neuroanatomical and immunocytological techniques combined with electrophysiology and live imaging as well as cell and tissue culture under pharmacological treatment.

A GABAergic visual interneuron of the locust brain was characterized anatomically and electrophysiologically and the modulation of its response patterns by an identified octopaminergic neuron was pharmacologically proven.

The development of serotonergic neurons in the enteric nervous system of the locust was described and its serotonin uptake system was demonstrated. In pharmacological in vitro experiments it was shown that determination of their serotonergic phenotype is under autoregulatory control of serotonin itself.

Using complementary histochemical and immunofluorescence techniques, the development of the nitric oxide/cGMP signaling pathway was studied in the locust central nervous system (CNS). Axonal regeneration was shown for the first time in locust CNS and an embryo culture system for the in vitro study of CNS regeneration under drug application was developed. Using this method, it was shown that NO/cGMP signaling enhances axonal regeneration.

Neurotransmitters and synaptic proteins of neurons differentiated from the human cell line Ntera-2 using an improved method were characterized. Vesicular exocytosis was demonstrated for the first time in these cells. Using live imaging techniques, the effect of NO and cyclic nucleotides on presynaptic release was shown.

The neuromuscular junctions of an onychophoran were characterized immunocytochemically and electropysiologically. It was shown that muscles receive excitatory input from multiple neurotransmitters (glutamate and acetylcholine).

 

keywords

Neurotransmitter, Insekt, Stickstoffmonoxid; neurotransmitter, insect, nitric oxide

kb

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