Charakterisierung von Neuronen im Bienengehirn, die das Neuropeptid „Pigment-Dispersing Factor“ (PDF) exprimieren sowie deren mögliche Rolle in der Inneren Uhr der Honigbiene Apis mellifera

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	14 Juli 2014
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Charlotte Förster
Tag der Prüfung:	13 März 2014
Institutionen:	Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Zoologie > Entpflichtet bzw. im Ruhestand > Organisation der inneren Uhr auf neuronaler Ebene (Prof. Dr. Charlotte Förster)
Stichwörter / Keywords:	Honigbiene, Apis mellifera, Sammelbienen, Stockbienen, Pigment-Dispersing Factor, PDF, Neuropeptid, PDF-Oszillationen, Innere Uhr, Gehirn, PDF-Netzwerk, 3-D-Rekonstruktion, honeybee, foragers, nurses, neuropeptide, PDF-oscillations, insect brain, endogenous clock, circadian rhythms, 3-D-reconstruction
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	29974

Zusammenfassung (Deutsch)

Im Gehirn der Honigbiene Apis mellifera wurde mittels Immunhistochemie das Neuropeptid „Pigment-Dispersing Factor“ (PDF) angefärbt und auf zeitliche Oszillationen in der PDF-Zellanzahl und der PDF-Färbeintensität in verschiedenen Bereichen des Gehirns untersucht. Ein Schwerpunkt lag im Vergleich von diurnalen Sammel- zu rund um die Uhr tätigen Stockbienen. Das Minimum trat jeweils bei ...

Zusammenfassung (Deutsch)

Im Gehirn der Honigbiene Apis mellifera wurde mittels Immunhistochemie das Neuropeptid „Pigment-Dispersing Factor“ (PDF) angefärbt und auf zeitliche Oszillationen in der PDF-Zellanzahl und der PDF-Färbeintensität in verschiedenen Bereichen des Gehirns untersucht. Ein Schwerpunkt lag im Vergleich von diurnalen Sammel- zu rund um die Uhr tätigen Stockbienen. Das Minimum trat jeweils bei Tagesbeginn auf. Stockbienen besitzen signifikant weniger PDF-Neurone als Sammelbienen. Die PDF-Oszillationen in den Gehirnen der Stockbienen zeigen grundsätzlich synchrone Verläufe, dagegen Sammelbienen zeitlich versetzt, differenzierte PDF-Zyklen. Dies spricht für eine Reorganisation der PDF-Oszillationsrhythmen beim Wechsel vom arrhythmischen Stockbienen- zum diurnalen Sammelbienenstadium. Unter Dauerdunkel (DD) durchgeführte Versuche mit Sammelbienen lassen auf einen endogenen PDF-Rhythmus schließen. Unterschiedliche Verläufe der PDF-Oszillationen unter LD 12:12 (Licht-Dunkel) und DD könnten ein Hinweis auf eine Maskierung durch den exogenen Zeitgeber Licht sein.
Mithilfe der Computersoftware Amira® wurde das PDF-Netzwerk im Gehirn einer exemplarischen Sammelbiene dreidimensional rekonstruiert. Die PDF-Zellkörper liegen clusterartig in jeder Hemisphäre zwischen Medulla und Protocerebrum, frontal der Lobula, wie bereits in früheren Studien dargestellt. Die PDF-Fasern projizieren in die innerste proximale Schicht der Lamina, in die Serpentinschicht der Medulla und verzweigen weitläufig und intensiv ins Protocerebrum. Sie ziehen in die ventralen Bereiche der Ozellen, besonders ausgeprägt in der mittleren Ozelle, und in den am meisten posterior liegenden Bereich der Antennalloben. Zahlreiche PDF-Kommissuren verbinden die rechte und linke Gehirnhälfte. Über die posteriore optische Kommissur (POC) kann es vermutlich zu einer Synchronisation beider optischen Loben kommen.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

Pigment-Dispersing Factor (PDF)-immunoreactive neurons in the brain of the honeybee Apis mellifera were investigated in respect of diurnal and circadian oscillations in the number of cells and PDF-staining intensity in different areas in the brain. Furthermore, the oscillations were compared between diurnal foragers and arrhythmic nurses under light-dark cycles. The minimum of all oscillations ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

Pigment-Dispersing Factor (PDF)-immunoreactive neurons in the brain of the honeybee Apis mellifera were investigated in respect of diurnal and circadian oscillations in the number of cells and PDF-staining intensity in different areas in the brain. Furthermore, the oscillations were compared between diurnal foragers and arrhythmic nurses under light-dark cycles. The minimum of all oscillations always appeared at the beginning of the day or at the beginning of subjective day, respectively. In general, nurses show less stained cells than foragers, and the PDF oscillations in different brain regions occurred in absolute synchrony. In foragers the PDF oscillations were less synchronized; but instead seemed to have a certain temporal order. These results suggest that the change from the stadium of a nurse to that of a forager comes along with the reorganization of the PDF-cycles. Under constant darkness significant oscillations were found in foragers indicating an endogenous nature of PDF-cycles. Differences in the sequences of the PDF-oscillations under light-dark-conditions and constant darkness indicate that the oscillations in light-dark conditions are slightly “masked” by light.
In addition, the PDF-network in the brain of an exemplary forager bee was reconstructed by means of the computer software Amira®. In both hemispheres the PDF-cells are mainly located in a single cluster in each optic lobe as published in earlier studies. The fibers are distributed in the inner layer of the lamina, the serpentine layer of the medulla and intensely in the protocerebrum. Furthermore, they innervate the ventral parts of the ocelli, especially the median ocellus, and faintly the most posterior area of the antennal lobes. Several PDFir-commissures connect the two optic lobes and could synchronize the PDF oscillations of both brain hemispheres (e.g. via the posterior optic commissure (POC)).

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