Schichtenspezifische Charakterisierung der VIPcre/tdTomato-Mauslinie mittels neurochemischer Marker

Abstract

Die Neurone des Neokortex lassen sich in exzitatorische und inhibitorische Neurone unterteilen. Bei den inhibitorischen Neuronen, die 20-30% der Neurone ausmachen, handelt es sich um GABA freisetzende Interneurone, die anhand ihrer morphologischen, elektrophysiologischen und molekularen Merkmale voneinander unterschieden werden können. Man unterscheidet drei große Gruppen von GABAergen Interneuronen, die Parvalbumin (PV)-exprimierenden, die Somatostatin (SOM)-exprimierenden und die ionotropen Serotonin-Rezeptor 5HT3a-exprimierenden Interneurone. Die 5HT3a-Rezeptor-exprimierenden Interneurone stellen eine sehr heterogene Gruppe dar und bestehen zu 40% aus vasoaktives intestinales Polypeptid (VIP)-exprimierenden Interneuronen. Für die vorliegende Studie wurde die transgene VIPcre/tdTomato-Maus verwendet, die mit Hilfe der Cre/loxP-Technik generiert wurde. In dieser Maus sollten VIP-exprimierende Zellen mit dem fluoreszenten tdTomato-Protein markiert sein. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die VIP-exprimierenden Neurone im somatosensorischen Kortex (Barrel-Kortex) mittels Immunhistochemie und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung neurochemisch zu charakterisieren. Dafür wurden die Proteine vasoaktives intestinales Polypeptid, Somatostatin, Parvalbumin, Glutamatdecarboxylase (GAD 67) und der vesikuläre Glutamattransporter 1 (VGLUT1) als zu identifizierende molekulare Bestandteile genutzt. Ferner konnten Aussagen über die Zelldichte und Zellverteilung von VIP/tdTomato-positiven Zellen in den Schichten I-VI des Barrel-Kortex getroffen werden, um eine schichtenspezifische Charakterisierung der VIPcre/tdTomato-Maus durchzuführen. Außerdem wurde nach möglichen Kolokalisationen zwischen VIP und SOM und VIP und PV gesucht. Durch den Einsatz der Sonden Gad1 und Vglut1 konnten Rückschlüsse auf die exzitatorischen bzw. inhibitorischen Eigenschaften von VIP-exprimierenden Interneuronen gezogen werden. Durch den Einsatz zweier verschiedener VIP-Antikörper und einer Vip-Sonde konnte nachgewiesen werden, dass es sich bei den tdTomato-fluoreszenten Zellen tatsächlich um VIP-exprimierende Interneurone handelt. Zwischen den VIP/tdTomato-positiven Zellen und dem PV-Antikörper bzw. der Pvalb-Sonde wurde niemals eine Kolokalisation nachgewiesen. Für den SOM-Antikörper bzw. die Sst-Sonde konnte nur eine ganz geringe Anzahl an Kolokalisationen mit den VIP/tdTomato-Zellen gezeigt werden. Dadurch bestätigt sich, dass es sich bei der VIPcre/tdTomato-Maus um ein verlässliches Mausmodell zur Untersuchung von VIP-exprimierenden Interneuronen handelt. Die Vglut1-Sonde hatte niemals eine VIP/tdTomato-Zelle markiert, wodurch sich exzitatorische Eigenschaften der VIP-Zellen nicht nachweisen ließen. Hingegen markierte die Gad1-Sonde den Großteil aller VIP/tdTomato-Zellen, wodurch sich bestätigen lässt, dass es sich bei den VIP-exprimierenden Interneuronen um inhibitorische GABAerge Interneurone handelt. Die größte Population an GABAergen Interneuronen in der VIPcre/tdTomato-Maus stellen die PV-exprimierenden Interneurone dar. In den Schichten IV und Vb wurden die meisten PV-positiven Zellen nachgewiesen. Die SOM-exprimierenden Interneurone stellen die zweitgrößte Zellpopulation dar. Die meisten SOM-positiven Zellen befinden sich in den neokortikalen Schichten Vb und VI. Bei den VIP-exprimierenden Interneuronen konnte die größte Anzahl an Zellen in Schicht II/III gefunden werden.