Cannabinoidrezeptor CB1 und Endothelin-B-Rezeptor: Interaktion im Hippokampus
Cannabinoid CB1 and Endothelin-B-Receptor: Interaction in the Hippocampus
by Christian Unzicker
Date of Examination:2008-05-22
Date of issue:2008-05-09
Advisor:Prof. Dr. Dr. Hannelore Ehrenreich
Referee:Prof. Dr. Dr. Hannelore Ehrenreich
Referee:Prof. Dr. Marco Prinz
Referee:Prof. Dr. Dr. A. Bayer
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Description:Dissertation
Abstract
English
Cell membrane standing receptors are known to mediate antiapoptotic signalling in the brain of juvenile rats. This thesis illuminates the interaction between two cell membrane standing receptors CB1 and ET-B in the brain of Wistar-Imamichi rats. ET-B-receptors mediate anti-apoptotic actions. Lack of functional ET-B-receptors leads to increased neuronal apoptosis in the hippocampus. The increased apoptosis must be compensated by other mechanisms; however, as ET-B-deficient rats display normal overall brain morphology. To illuminate brain plasticity in ET-B-receptor deficiency, we study the expression and function of another neuroprotective system, the cannabinoid CB1-receptors, in a Wistar-Imamichi rat ET-B-subtraction model. CB1 and ET-B-receptors are known to play a role in neuronal cell survival in juvenile rats. We show that CB1 expression in the hippocampus increases postnatally in all rats but the increase in CB1-receptor expression is significantly higher in ET-B-deficient compared to wildtype littermates. A negative correlation between CB1 expression and cell death has been observed. Neuronal apoptosis decreases during brain maturation but remains on a significantly higher level in the ET-B-deficient compared to wildtype dentate. When investigating survival of hippocampal neurons in culture, we found significant protection against hypoxia-induced cell death with CB1-analogs (noladin, (9-tetrahydrocannabinol) in ET-B-deficient neurons. No protective effect has been shown by administration of THC in a Hypoxia/Ischemia-model with juvenile Wistar-Imamichi rats with a functional ET-B-receptor in vivo. The endogenous cannabinoid system plays a role in the substitution of ET-B deficiency in neuronal cells. This effect is not apparent in wildtype cells in vitro and juvenile rats in vivo. We suggest that CB1-receptor upregulation in the ET-B-mutant hippocampus reflects an attempt to compensate for the lack of ET-B-receptors. Even though there is no beneficial effect on cell survival in vitro in wildtype animals, there might be a future clinical relevance of these findings in diseases with ET-B downregulation like bacterial meningitis.
Keywords: Cannabis; CB1; neuroprotection; THC; Noladin; hippocampus; wistar-imamichi rat
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Zellmembranständige Rezeptoren wie CB1 und
ET-B spielen eine Rolle im Zellüberleben im juvenilen Rattenhirn.
Diese Arbeit beleuchtet anhand eines ET-B-Subtraktionsmodells eine
mögliche Interaktion zwischen diesen zwei Rezeptorsystemen im
Gehirn juveniler Wistar-Imamichi-Ratten.
Bei Abwesenheit von funktionellem ET-B ergab sich eine
Hochregulation der CB1–Expression. Die Anzahl toter Zellen bei
Abwesenheit von ET-B war hierbei umgekehrt proportional zur
Rezeptorexpression von CB1. Tiere mit intaktem Endothelinsystem
wiesen diese Abhängigkeit nicht auf. Die Aktivation von CB1 durch
Noladin und delta9-THC zeigte sich im Hypoxiemodell in vitro in
primären hippokampalen Neuronenkulturen nur bei ET-B–Defizienz
neuroprotektiv wirksam. In Wildtypen war diese neuroprotektive
Wirkung durch CB1-Agonistengabe nicht nachzuweisen. Ein endogener
Substitutionseffekt von CB1 bei ET-B-Defizienz konnte hiermit
gezeigt werden.
In Vorversuchen wies die Gabe von THC bei Hypoxie/Ischämie in vivo
bei juvenilen Wistar-Imamichi-Ratten keinen protektiven Effekt auf.
Die Zelltodrate und der Hirnschaden waren im Gegenzug im Cortex und
Hippokampus erhöht. Eine Erklärung dafür könnte in einer möglichen
systemischen Hypotonie nach THC-Gabe liegen. Ein Neuauftreten von
CB2 und GFAP koexprimierenden Zellen im Cortex und Hippokampus
wurde nachgewiesen.
Das endogene Cannabinoidsystem spielt eine Rolle in der
Substitution funktioneller ET-B–Defizienz beim Überleben neuronaler
Zellen. Eine Aktivierung von CB1 konnte in vitro eine
neuroprotektive Wirkung vermitteln. Auch wenn die Applikation von
THC keinen Überlebensvorteil bei Hypoxie/Ischämie in vivo
erbrachte, ist die Erkenntnis eines endogenen Substitutionseffektes
von CB1 bei ET-B-Defizienz für die weitere wissenschaftliche
Beleuchtung von Rezeptorinteraktionen von Bedeutung. Eine klinische
Anwendung könnte dies bei Menschen mit krankheitsassoziierter,
reduzierter ET-B-Expression erlangen, wie z. B. bei bakterieller
Meningitis.
Schlagwörter: Cannabis; CB1; Neuroprotektion; THC; Noladin; Hippokampus; Wistar-Imamichi Ratte