Charakterisierung von Gliazellen im Thalamus der Maus

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht Eigenschaften glialer Zellen im ventrobasalen Thalamus der Maus. Gliazellen, gliale Netzwerke und ihre differentielle Ausprägung in unterschiedlichen Hirnregionen sind wichtig für ein normales und störungsfreies Funktionieren des ZNS. In den letzten Dekaden wurden Gliazellen in zahlreichen Hirnregionen untersucht. Eine systematische Analyse der Eigenschaften thalamischer Gliazellen ist bisher - trotz der zentralen Bedeutung des Thalamus für zahlreiche zerebrale Funktionen - nicht erfolgt. <br /> Durch pharmakologische Untersuchungen an isolierten Astrozyten konnten zwei Zellpopulationen im Thalamus unterschieden werden. GluA+ Zellen zeichnen sich durch Expression von AMPA-Rezeptoren mit niedriger Ca²⁺-Permeabilität aus. GluA- Zellen zeigen dagegen keine funktionellen AMPA-Rezeptoren und eine stärkere Expression von einwärtsgleichrichtenden K⁺-Kanälen. Auf allen Zellen konnten zudem funktionelle GABA_A-Rezeptoren nachgewiesen werden. Glutamat-Transporter werden sowohl in GluA+ als auch GluA- Zellen exprimiert. Diese Ergebnisse konnten sowohl auf Transkript- als auch auf Proteinebene nachvollzogen werden. Die Existenz verschiedener astrozytärer Populationen, welche anhand ihrer AMPA-Rezeptor-Expression unterschieden werden können, konnte ebenfalls in situ geführt werden. <br /> Weitere Untersuchungen konnten die Existenz glialer Netzwerke im Thalamus entgegen der bisherigen Studienlage beweisen. Astrozyten in allen untersuchten Altersgruppen waren über Gap Junctions miteinander verbunden. Unter Verwendung transgener Mäuse sowie des astrozytenspezifischen Markers SR101 konnte gezeigt werden, dass gliale Kopplung im Thalamus vornehmlich über Cx30 vermittelt wird, zudem exprimiert ein Großteil der Astrozyten im ventrobasalen Thalamus kein Cx43. Durch Immunhistochemie sowie Verwendung transgener Tiere konnte Kopplung zwischen Astrozyten und Oligodendrozyten im Thalamus und Hippocampus gezeigt werden. Immunhistochemische Studien konnten die Koexpression klassischer astrozytärer und oligodendrozytärer Marker in einer Subpopulation von thalamischen Gliazellen zeigen, diese scheinen einem intermediären Zelltyp zu entsprechen. Im Hippocampus hingegen ließen sich Astrozyten und Oligodendrozyten anhand etablierter Marker eindeutig unterscheiden. <br /> Diese Daten unterstützen nicht nur das Konzept der astrozytären Heterogenität in verschiedenen Regionen des ZNS, sie beweisen auch, dass verschiedene Ausprägungen von Gliazellen in einer gegebenen Hirnregion vorkommen. Die beschriebene differentielle Expression von ionotropen Glutamatrezeptoren auf thalamischen Astrozyten könnte zur Vermittlung neuro-glialer Kommunikation im Thalamus beitragen.