Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

In-vivo-mikrodialytische Untersuchungen zur Wirkung von Sekretin auf die Neurotransmission im Gehirn der Ratte

Rombach, Cornelia

On account of a large number of studies that have shown that secretin has an influence outside the gastrointestinal tract and that the use of secretin for the treatment of patients with autistic behaviour has been successful, the aim of this work was to study the neurotransmitter balance of rats after a secretin infusion. The brain areas hippocampus and amygdala were compared. Different application methods and doses were simultaneously taken into consideration in order to study the central effects. The substances studied included not only several amino acids but also, in particular, the cerebral transmitters aspartate, glutamate and GABA. This work was based on experimental investigations conducted on freely moving rats. Two age-groups were thus selected to evaluate more detailed differences to be established here. A group of young animals was defined as those animals with a body mass ranging from 60 g to 100 g, whereas the adult animals had a mass of 250 g to 300 g. Microdialysis probes were implanted into the hippocampus and the amygdale of all rats. Over a period of four hours, 12 fractions, each with 25 ml of microdialysis sample, were collected at intervals of 20 minutes. After a lead time of two hours, an intravenous or intraperitoneal injection of the secretin solution, or a sodium chloride solution, was applied for control purposes. Secretin was injected with dosages of 8.7 mg and 43.5 mg and the measured substance concentrations were compared with the concentrations of the "control" solution. The amino acids were determined by means of tandem mass spectrometry, and the measurements of the aspartate, glutamate and GABA were additionally conducted using high pressure liquid chromatography and fluorescence detection. The results show that the secretin dose of 8.7 µg through intraperitoneal injection causes increased concentrations of aspartate, glutamate and GABA in the hippocampus of adult rats. An increased concentration of glutamate and GABA is observed in young rats with the same secretin dose. The intraperitoneal injection of 43.5 µg leads to increased concentrations of aspartate and glutamate in adult rats. At no time was it possible to observe changes in the hippocampus after intravenous applications. The concentration measurements of the amygdala provided no indication of changes in either of the test groups. Summarizing, it could be shown that the intraperitoneal application of secretin has an effect on the neurotransmitters aspartate, glutamate and GABA in the hippocampus. It can, therefore, be assumed that secretin must have a neuromodulatory function in a central area of the brain, the malfunctioning of which plays an essential part in the intensity of autistic symptoms.

Aufgrund zahlreicher Studien, die eine Wirkung von Sekretin außerhalb des Gastrointestinaltraktes nachgewiesen haben, sowie des Erfolges von Sekretin bei der Behandlung von Patienten mit autistischen Verhaltensauffälligkeiten, war das Ziel der vorliegenden Arbeit, den Neurotransmitterhaushalt der Ratte nach Sekretingabe zu studieren. Die beiden Hirnareale Hippocampus und Amygdala wurden dabei miteinander verglichen. Ebenso wurden unterschiedliche Applikationsweisen und Dosen berücksichtigt, um die zentralen Wirkungen zu untersuchen. Als zu untersuchende Substanzen wurden neben einigen Aminosäuren vor allem die Hirntransmitter Aspartat, Glutamat und GABA gewählt. Grundlage der Arbeit bildeten tierexperimentelle Untersuchungen an frei beweglichen Ratten. Dabei wurden zwei Altersgruppen gebildet, um auch hier Unterschiede näher bestimmen zu können. Die Gruppe der Jungtiere wurde definiert mit einem Gewicht von 60 g bis 100 g Körpergewicht, die der adulten Tiere hatte ein Gewicht zwischen 250 g und 350 g Körpergewicht. Den Tieren wurden Mikrodialysesonden in den Hippocampus und die Amygdala implantiert. Über einen Zeitraum von 4 Stunden wurden 12 Fraktionen mit je 25 µl Mikrodialysat im Abstand von 20 Minuten gesammelt. Nach einer Vorlaufzeit von 2 Stunden wurde eine intravenöse oder eine intraperitoneale Injektion von Sekretinlösung bzw. Kochsalz-Lösung als Kontrolle verabreicht. Sekretin wurde in einer Dosierung von 8,7 µg und 43,5 µg injiziert und die gemessenen Substanzkonzentrationen mit den Konzentrationen der Kontrolle verglichen. Die Bestimmung der Aminosäuren erfolgte mittels Tandem-Massenspektrometrie, die Messung von Aspartat, Glutamat und GABA zusätzlich mittels Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie und Fluoreszenzdetektion. Die Ergebnisse zeigen nach Sekretingabe einen Anstieg der Konzentrationen im Hippocampus von Aspartat, Glutamat und GABA bei alten Ratten in einer Dosierung von 8,7 µg mittels intraperitonealer Applikation. Bei gleicher Dosierung ist bei Glutamat und GABA ebenfalls ein Anstieg bei jungen Ratten zu verzeichnen. In einer Dosierung von 43,5 µg zeigt sich eine Zunahme von Aspartat und Glutamat bei alten Tieren, auch hier jeweils nach intraperitonealer Injektion. Keinerlei Veränderungen konnten bei der intravenösen Applikation im Hippokampus beobachtet werden. Die Messungen der Konzentrationen der Amygdala ergaben in keiner Versuchsgruppe einen Hinweis auf Veränderungen. Zusammenfassend lässt sich ein Effekt von Sekretin nach intraperitonealer Applikation auf die Neurotransmitter Aspartat, Glutamat und GABA im Hippocampus nachweisen. Man kann also davon ausgehen, dass Sekretin eine neuromodulatorische Funktion in einem zentralen Hirnareal innehat, dessen Fehlfunktion wesentlichen Anteil an der Ausprägung autistischer Symptome hat.

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Rombach, Cornelia: In-vivo-mikrodialytische Untersuchungen zur Wirkung von Sekretin auf die Neurotransmission im Gehirn der Ratte. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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