Charakterisierung von Calcium-Transienten in Astrozyten der ventralen respiratorischen Gruppe

Abstract

Astrozyten stellen eine der größten Zellpopulation im Gehirn von Säugetieren dar und besitzen eine Form der Erregbarkeit basierend auf intrazellulären Ca2+ Konzentrationsänderungen. Astrozyten sind aktiv an der Integration und Modulation synaptischer Vorgänge im Gehirn beteiligt. Ziel dieser Arbeit war es Ca2+-Signale in Astrozyten im Atemzentrum zu definieren und deren Bedeutung für das neuronale Netzwerk weiter aufzuklären.Es konnte gezeigt werden, dass der einwärts gleichrichtende Kaliumkanal Kir4.1 das essenzielle molekulare Substrat für ein astrozytenspezifisches Calciumsignal darstellt, welches durch Absenken des extrazellulären Kaliums induziert wird. Mit Hilfe transgener Mäuse mit fluoreszenzmarkierten Zellpopulationen konnte das Signal in situ in Astrozyten, nicht aber in Neuronen und Oligodendrozyten, nachgewiesen werden.Des weiteren konnte in dieser Arbeit die funktionelle Expression von metabotropen Rezeptoren in Astrozyten des Atemzentrums nachgewiesen werden. Damit gelang erstmalig der Nachweis, dass atmungsmodulierende Neurotransmitter wie Serotonin und andere neuroaktive Substanzen mit atmungsstimulatorischer Wirkung wie Thyreotropin Releasing Hormon und Substanz P auch direkt auf Astrozyten Effekte ausüben. Über die intrazelluläre Calcium-Freisetzung, die durch 5-HT2a-, Neurokinin-1- und TRH-Rezeptoren vermittelt wird, besteht somit die Möglichkeit, dass Astrozyten auf eine aktivitätsabhängige Ausschüttung dieser für das respiratorische System wichtigen Neuromodulatoren reagieren und so Einfluss auf die neuronale Aktivität des respiratorischen Netzwerkes nehmen können.