Expression and function of erythropoietin and its receptor in invertebrate nervous systems

Gocht, Daniela

dc.contributor.advisor	Heinrich, Ralf Prof. Dr.	de
dc.contributor.author	Gocht, Daniela	de
dc.date.accessioned	2012-04-16T14:52:59Z	de
dc.date.available	2013-01-30T23:50:35Z	de
dc.date.issued	2010-02-08	de
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AD91-4	de
dc.description.abstract	Die vorliegende Doktorarbeit liefert erste Hinweise für das Vorhandensein eines Erythropoietin/Erythropoietinrezeptor (EPO/EPOR) Signalsystems im Nervensystem von Invertebraten (Kapitel 2) und weist einen neuroprotektiven und neuroregenerativen Effekt von humanen EPO auf neuronale Zellen von Insekten in vivo (Kapitel 3) und in vitro (Kapitel 4) nach, die bisher nur im Nervensystem von Wirbeltieren beschrieben wurde. Da auch Gliazellen im EPO/EPOR Signalsystem von Vertebraten eine wichtige Rolle spielen, jedoch nur wenig über diesen Zelltyp bei Insekten bekannt ist, wurde zuvor die Verteilung von Gliazellen und das Glia/Neuronen-Verhältnis in Gehirnen von Locusta migratoria bestimmt. Des Weiteren wurden das Überleben, die Morphologie und mögliche Funktionen von Glia in Primärkulturen aus Heuschreckengehirnen untersucht (Kapitel 1). Kapitel 1: Das Verhältnis von Gliazellen zu Neuronen beträgt sowohl in intakten Gehirnen von L. migratoria (4. Nymphenstadium) als auch in frischen Primärkulturen der Gehirne 1:2. Mit zunehmender Dauer der Kultivierung vermindert sich der Anteil der Gliazellen innerhalb der ersten 5-6 Tage. Gliazellen behalten in vitro ihre Mobilität und die Fähigkeit, andere Zellen zu phagozytieren. Des Weiteren wurde eine Unterscheidung zwischen lebenden/gesunden und toten Zellen auf Grundlage von DAPI-Kernfärbungen etabliert. Weitere Analysen zeigten, dass sich tote Zellen vom Boden der Kulturschale ablösen und bei nachfolgenden Analysen nicht mehr erfasst werden. Dies könnte zu Fehlinterpretationen von Studien führen, die das Überleben von Zellen unter bestimmten Kulturbedingungen untersuchen. Kapitel 2: Mit Hilfe von Antikörpern, die gegen humanes EPO und den murinen EPOR entwickelt wurden, konnten sowohl Zellkörper als auch Neuriten in den zentralen Nervensystemen von Anneliden ( Hirudo medicinalis ), Crustacean (Procambarus spec.) und Insekten (Drosophila melanogaster, Locusta migratoria) gefärbt werden. Western Blot Analysen von Invertebratennervengewebe zeigten Proteinbanden mit ähnlicher Größe, wie sie für die entsprechenden Proteine von Vertebraten beschrieben wurden. Kapitel 3: Quetschung des peripheren Nervs N5 bei Chorthippus biguttulus induziert die Expression von iaEPOR in zentralen Bereichen des Metathorakalganglions. Die Gabe von rekombinantem, humanen EPO verbessert die axonale Regeneration der auditorischen Rezeptorfasern und führt zu einer schnelleren funktionellen Regeneration der akustischen Orientierung. Kapitel 4: Die Gabe von humanem, rekombinanten EPO fördert das Überleben von primärkultivierten Hirnneuronen von L. migratoria und Drosophila BG2 Zellen und schützt die Zellen vor hypoxischer Schädigung. Die Dosis-Wirkungskurve des protektiven Effekts von humanem EPO entspricht einer Optimumskurve. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass EPO das Neuritenwachstum kultivierter Hirnneurone von L. migratoria fördert. Beide Effekte wurden zuvor für Wirbeltierneurone nachgewiesen.	de
dc.format.mimetype	application/pdf	de
dc.language.iso	eng	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/	de
dc.title	Expression and function of erythropoietin and its receptor in invertebrate nervous systems	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Vorkommen und Funktion von Erythropoietin und dessen Rezeptor im Nervensystem von Invertebraten	de
dc.contributor.referee	Heinrich, Ralf Prof. Dr.	de
dc.date.examination	2009-10-29	de
dc.subject.dnb	570 Biowissenschaften, Biologie	de
dc.description.abstracteng	This doctoral study provided substantial evidences for the presence of the EPO/EPOR signalling system in the CNS of invertebrates from different phyla (chapter 2) and demonstrated neuroprotective and neuroregenerative functions of EPO on neuronal cells of insects both in vivo (chapter 3) and in vitro (chapter 4). Since glia is a major player in mammalian central nervous EPO/EPOR signalling and relatively little information about insect glia is available, the glia distribution and glia-to-neuron ratio were determined in locust brains. Furthermore, glial cell survival, morphology and functions were studied in primary cell cultures from locust brains (chapter 1). Chapter 1: In central brains of fourth nymphal stage of L. migratoria the glia-to-neuron ratio was determined to be 1:2 both in situ and in dissociated primary cell cultures. Further analysis of primary cultured locust brain cells revealed a progressive reduction of glial cells within the first 5-6 days of cultivation. Analysis of primary cell cultures provided evidence for mobility and phagocytotic activity of glial cells. Furthermore, DAPI nuclear staining was established as a reliable marker to distinguish living from dead or dying cultured cells and indicated that dead cells detach from the substrate and vanish from the analysis. Chapter 2: Antibodies raised against mammalian EPO and EPOR provided reproducible patterns of distinctly labelled cell bodies and neurites in the CNS of annelids (Hirudo medicinalis), crustaceans (Procambarus spec.) and insects (Drosophila melanogaster, Locusta migratoria). Furthermore, Western blot analysis indicated that the antigenic proteins detected in invertebrate nervous tissues had molecular sizes that were similar to those detected in mouse brain tissues and matched the range of sizes reported for mammalian EPO and EPOR proteins. Chapter 3: Peripheral nerve crush injury of the leg nerve N5 of the grasshopper Chorthippus biguttulus caused increased iaEPOR immunoreactivity in central neuropil regions of the metathoracic ganglion, whereas iaEPO expression remained unchanged. Application of recombinant human EPO accelerated axonal regeneration of crushed auditory receptor fibres leading to a faster and more complete functional regeneration of acoustic orientation. Chapter 4: The application of recombinant human EPO increased cell vitality of primary cultured locust brain cells and cultured Drosophila BG2 cells. EPO reduced hypoxia-induced cell death in cultures of locust brain neurons and the Drosophila derived neuronal cell line. Dose-dependency of this beneficial effect followed a typical optimum curve. In addition, EPO promoted the elongation of regenerating neurites without contributing to the initiation of neurite formation by cultured dissociated neuronal cell bodies. Although EPO was initially described as the main regulator of vertebrate erythropoiesis, the results of my doctoral studies indicate that a ligand/receptor system similar to the vertebrate EPO/EPOR signalling system is expressed in the nervous systems of invertebrates. As in the mammalian nervous systems, the invertebrate analogue of EPO/EPOR signalling (i) promotes neuronal survival in hypoxic conditions and following mechanical damage and (ii) supports neuroregeneration and the reestablishment of previous functions. A function in the nervous system of invertebrates suggests that the EPO/EPOR signalling system was already present before vertebrates emerged in evolution and that a protective role against invading pathogens and other harmful stimuli might have been its original function.	de
dc.contributor.coReferee	Ehrenreich, Hannelore Prof. Dr. Dr.	de
dc.subject.topic	Mathematics and Computer Science	de
dc.subject.ger	EPO	de
dc.subject.ger	EPO Rezeptor	de
dc.subject.ger	Invertebraten	de
dc.subject.ger	Neuroprotektion	de
dc.subject.ger	Neuroregeneration	de
dc.subject.eng	EPO	de
dc.subject.eng	EPO receptor	de
dc.subject.eng	invertebrates	de
dc.subject.eng	neuroprotectio	de
dc.subject.eng	neuroregeneration	de
dc.subject.bk	42.15 Zellbiologie	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2376-3	de
dc.identifier.purl	webdoc-2376	de
dc.affiliation.institute	Biologische Fakultät inkl. Psychologie	de
dc.subject.gokfull	WHF 900 Zelltod	de
dc.subject.gokfull	Apoptose	de
dc.identifier.ppn	621468126	de

Dateien

Name:gocht.pdf

Größe:17.61Mb

Format:PDF

Beschreibung:Dissertation

Öffnen

Name:: gocht.pdf
Größe:: 17.61Mb
Format:: PDF
Beschreibung:: Dissertation

Öffnen

Das Dokument erscheint in:

Fakultät für Biologie und Psychologie (inkl. GAUSS) [1621]

Zur Kurzanzeige