Untersuchungen zur Expression präsynaptisch lokalisierter Kalium-Kanäle im Tractus perforans

Abstract

In der mittleren Molekularschicht des Gyrus dentatus terminieren die Axone des Tractus perforans, welcher im medialen entorhinalen Kortex seinen Ursprung hat. Hier findet man Kv1-Kanäle, die einer komplexen Regulation unterworfen sind. Die vorliegende Arbeit untersucht in einer Entwicklungsreihe den zeitlichen Verlauf der Expression von Kv1.2 und seiner für den axonalen Transport essentiellen β-Untereinheit Kvβ2 und vergleicht die Ergebnisse mit der entwicklungsabhängigen Expression von HCN1. Weiterhin wurde ein in vitro-System zur Untersuchung präsynaptischer Kv1.2-Expression etabliert: Es wurde überprüft, ob neuronale Aktivität in einer organotypischen Gewebekultur durch Kainsäure und TTX moduliert werden kann. Kainsäure induziert und TTX inhibiert neuronale Aktivität. Durch Deafferenzierung der Tractus perforans-Körnerzell-Synapse wurde untersucht, ob Kv1.2 prä- oder postsynaptisch lokalisiert ist. Schließlich wurde mit immunhistochemischen Methoden untersucht, in wie weit Kainsäure und TTX die Expression von Kv1.2 beeinflussen. Die Ergebnisse wurden durch Western Blots überprüft. Die Untersuchungen ergaben, dass die Expression von Kv1.2 und Kvβ2 mit zunehmendem Alter ansteigt. Die Expression von HCN1 hingegen nahm entwicklungsabhängig ab, wie es bereits durch Arbeiten von Bender et al. (2007) gezeigt wurde. Es konnte somit ein inverses Expressionverhalten zwischen beiden Kanälen beobachtet werden. Diese Ergebnisse könnten von Bedeutung für eine sich entwickelnde synaptische Stabilität im Hippokampus sein. Wenn man die Ergebnisse zur Entwicklungsabhängigkeit auf neuere Untersuchungen zur Expression von ADAM22 und LGI1 bezieht (Fukata et al. 2006, Schulte et al. 2006, Fukata et al. 2010, Kohrs 2012, Ogawa 2010), ergeben sich Hinweise darauf, dass Kv1.2, Kvβ2, ADAM22 und LGI1 einen transsynaptischen Proteinkomplex bilden und einer gemeinsamen Regulation unterliegen, wobei LGI1 die Signalübertragung im synaptischen Spalt gewährleistet. Es konnte ein geeignetes in vitro-System etabliert werden, in dem neuronale Aktivität moduliert werden kann. Es gibt starke Hinweise darauf, dass Kv1.2 präsynaptisch lokalisiert ist. Die Immunreaktivität von Kv1.2 nahm nach Kainsäuregabe zu. Überraschender Weise hat sich die Immunreaktivität nach Tetrodotoxingabe ebenfalls erhöht. Western Blots bestätigten diese (nicht signifikanten) Beobachtungen. Neuronale Aktivität beeinflusst demnach die Expression von Kv1.2 und ist einer von möglichen Entwicklungsfaktoren.