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Induktion und Spezifikation serotonerger Neurone des ventralen Rhombencephalon der Maus

dc.contributor.advisorRoussa, Eleni Prof. Dr.de
dc.contributor.authorOsterberg, Nadjade
dc.date.accessioned2012-05-16T12:10:54Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:42Zde
dc.date.issued2009-10-26de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B67A-4de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1370
dc.description.abstractDas serotonerge (5-HT) System ist maßgeblich an der Modulation des Verhaltens und der Gemütslage beteiligt. In ihrer Entwicklung sind 5-HT-Neurone des Rhombencephalon von extrinsischen Faktoren wie Fgf4 ( Fibroblast growth factor 4 ), Fgf8 und Shh ( Sonic hedghog ) sowie u. a. von den Transkriptionsfaktoren Nkx2.2, Lmx1b, Gata2 und Pet1abhängig. Bis heute ist, über die genannten extrinsischen und intrinsischen Faktoren hinausgehend, die Steuerung der Entwicklung von 5-HT-Vorläuferzellen hin zum terminalen 5-HT-Phänotyp nicht vollständig aufgeklärt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, das regulatorische Netzwerk der 5-HT-Neuronenentwicklung zu ergänzen. Hierzu wurde zunächst das Kultursystem primärer Neurospheres des ventralen rostralen Rhombencephalon der Maus des Embryonaltages (E) 12 etabliert und charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass diese primären Neurospheres grundlegende Eigenschaften von Vorläuferzellen aufweisen: a) die Fähigkeit zur Proliferation und b) die Möglichkeit, sich in unterschiedliche neurale Zelltypen zu differenzieren. Somit ermöglicht dieses Modellsystem die Anzahl von Vorläuferzellen zu erhöhen und die Zellen in Richtung eines bestimmten zellulären Schicksals zu steuern. Dieses Kulursystem wurde verwendet, um zunächst den Einfluss des extrinsichen Signalmolekül Tgf-b ( Transforming growth factor-b ) auf die Entwicklung von 5-HT-Neuronen untersucht. Behandlung primärer Neurospheres mit Tgf-b führte zu keiner Steigerung der Gata2-Expression. Neutralisation endogen synthetisierten Tgf-b resultierte hingegen in einer signifikanten Herabregulation von Gata2. Tgf-b-Behandlung primären Neurospheres des ventralen rostralen Rhombencephalon der Maus (E12) bedingte keine Erhöhung der Pet1-Expression. Eine funktionelle Blockierung der Tgf-b-abhängigen Signaltransduktionskaskade führte jedoch zu einer signfikanten Reduktion der Pet1-Transkription. Hieraus kann gefolgert werden, dass Tgf-b auf die Differenzierung von neuralen Vorläuferzellen zu 5-HT-Neuronen über die Aufrechterhaltung der Gata2- und Pet1-Expression Einfluss nimmt. Neben Tgf-b wurde die Bedeutung des Transkriptionsfaktors Sim1 ( Single-minded homolog 1 ) für die Entwicklung von 5-HT-Neuronen analysiert. Die Deletion des Sim1-Gens äußert sich in neugeborenen Sim1-defizienten Mäusen in einer Reduktion der Anzahl 5-HT-Neuronen einer Subpopulation, dem Nucleus dorsalis raphe, um 30%. Die diesem Befund zugrunde liegenden molekularen Regulationsmechanismen wurden durch Sim1-Überexpressions- und Sim1-spezifische siRNA-Experimente in MN9D-Zellen untersucht. Durch Analyse der Änderungen des Genexpressionmusters nach Sim1-Überexpression konnte gezeigt werden, dass Sim1 die Expression von Gata2 nicht induziert. Die Expression der Gene Pet1 und Tph2 wurde im Gegensatz hierzu durch eine Sim1-Überexpression in MN9D-Zellen signifikant gesteigert. Dies zeigt, dass Sim1 zwar keine Bedeutung für die Induktion wohl aber für die Differenzierung von 5-HT-Neuronen über eine Regulation von Pet1 sowie Tph2 besitzt. Somit konnte Sim1 eine bisher unbekannte Funktion innerhalb des transkriptionellen Netzwerkes der 5-HT-Neuronenentwicklung zugewiesen werden. Um bisher unbekannte Elemente des regulatorischen Netzwerkes der Entwicklung 5-HTNeuronen zu identifizieren, wurde ein cDNA-Mikroarray durchgeführt und das Genexpressionsmuster des ventralen rostralen Rhombencephalon mit dem des ventralen Mesencephalon (E11) der Maus verglichen. Drei der im ventralen Rhombencephalon im Vergleich zum ventralen Mesencephalon am stärker exprimierten Gene wurden durch Sim1- Überexpessionsversuche auf eine denkbare Sim1-abhängige Expressionsregulation in MN9D-Zellen untersucht: Rgs4, ein Regulator G-Protein-gekoppelter Rezeptoren, wie 5-HT-Rezeptoren, sowie die Transkriptionsfaktoren Brn3.2 und Lhx8. Eine Überexpression von Sim1 führte zu einer signifikanten Steigerung der Expression von Rgs4 und Brn3.2. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse daraufhin, dass Sim1 die späte Entwicklungsphase von 5-HT-Neuronen durch Regulation der Expression von Pet1 und Tph2 zumindest in einer Subpopulation steuert. Es ist denkbar, dass dies indirekt über eine Sim1-abhängige Regulation der Expression von Brn2.3 erfolgt. Des Weiteren ist eine funktionelle Regulation der Serotonin-Freisetzung durch Sim1, vermittelt über Rgs4, denkbar, wodurch die Entwicklung von 5-HT-Neuronen selbst und von ihnen innervierten Gehirnregionen beeinflusst wird.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/de
dc.titleInduktion und Spezifikation serotonerger Neurone des ventralen Rhombencephalon der Mausde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedInduction and specification of serotonergic neurons from mouse ventral rostral hindbrainde
dc.contributor.refereeBucher, Gregor Prof. Dr.de
dc.date.examination2009-01-12de
dc.subject.dnb500 Naturwissenschaften allgemeinde
dc.description.abstractengThe serotonergic (5-HT) system is involved in the modulation of mood and behaviour. Extrinsic factors, such as fibroblast growth factor 4 (Fgf4), Fgf8, and sonic hedghog (Shh), dictate the development of hindbrain 5-HT neurons. In addition, the developmental network is regulated by transcription factors, such as Nkx2.2, Lmx1b, Gata2, and Pet1. However, the regulatory network of extrinsic and intrinsic factors directing the development of 5-HT neurons is not fully elucidated. In order to complete the network, a primary neurospheres culture system from mouse ventral rostral hindbrain embryonic day (E) 12 has been established. This model system exhibits the main characteristics of progenitor cells: a) the ability to proliferate and b) the capacity of multilineage differentiation. Hereby it allows the enrichment of progenitor cells, and also triggers these cells towards a specific cell fate. Tgf-b treatment of primary neurospheres from mouse ventral rostral hindbrain (E12) does not influence the expression of Gata2. However, the functional blocking of Tgf-b signalling results in a significant down regulation of Gata2, indicating that the maintenance of Gata2 expression is Tgf-b dependent. Treatment of primary neurospheres with Tgf-b has no effect on Pet1 expression, whereas the inhibition of Tgf-b signaling led to a significant down regulation of Pet1 expression. These results suggest a role of Tgf-b in regulating the differentiation of progenitors towards the terminal 5-HT phenotyp via the maintenance of Gata2 and Pet1 expression. Additionally, the function of the transcription factor Sim1 (Single-minded homolog 1), the murine homologue of sim, a master regulator of CNS midline formation in D. melanogaster, in the development of 5-HT neurons has been analysed. Immunohistological analysis of newborn Sim1 −/− mice compared with wt littermates revealed a significantly reduced number of 5-HT neurons within a 5-HT neuron subpopulation, the dorsal raphe nucleus, at about 30%. The underlying molecular mechanisms were investigated by gain- and loss-offunction experiments using the MN9D cell line. Gene expression changes were analysed after Sim1 overexpression by quantitative Real-Time-PCR. Sim1 overexpression did not result in an upregulation of Gata2. In contrast, a significant upregulation of the expression of Pet1 after Sim1 overexpression has been observed and confirmed after down-regulating Sim1 by transfection using Sim1 specific siRNA. Moreover, an upregulation of Tph2 expression was observed after Sim1 overexpresion. These data suggest a relevance of Sim1 for the differentiation of 5-HT neurons, and allow to position Sim1 upstream Pet1 and Tph2 within the regulatory network directing the formation of 5-HT neurons. In order to identify new members of the regulatory network directing the development of 5-HT neurons, a cDNA microarray has been performed, comparing the gene expression pattern of mouse ventral midbrain with that of ventral rostral hindbrain, E11. Three genes highly upregulated in ventral hindbrain, were further investigated by Sim1 overexpression in MN9D cells: Rgs4, a regulator of G-protein coupled receptors, such as 5-HT receptors, and the transcription factors Brn3.2 and Lhx8. Sim1 overepression led to a significant upregulation of Rgs4 and Brn3.2. In summary, the results indicate a role of Sim1 during the late development of 5-HT neurons, at least in a subpopulation of 5-HT neurons, either directly, on Tph2 and Pet1 by regulating their expression, or indirectly via induction of Brn3.2. Furthermore the results suggest an indirect regulation of serotonin release by Sim1 via Rgs4, and thereby directing the development of 5-HT neurons themself and their target areas.de
dc.contributor.coRefereeHeinrich, Ralf Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerprimäre Neurospheresde
dc.subject.gerRaphede
dc.subject.gerRhombencephalonde
dc.subject.gerserotonerge Neuronede
dc.subject.engprimary neurospheresde
dc.subject.engraphede
dc.subject.engrhombencephalonde
dc.subject.engserotonergic neuronsde
dc.subject.bk42.23de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2243-4de
dc.identifier.purlwebdoc-2243de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWKF 300: Embryologie, Wachstum {Entwicklungsbiologie}de
dc.identifier.ppn614881870de


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