| dc.contributor.advisor | Staiger, Jochen F. Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Fischer, Tatjana | |
| dc.date.accessioned | 2018-11-02T14:23:25Z | |
| dc.date.available | 2018-11-29T23:50:04Z | |
| dc.date.issued | 2018-11-02 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E4EC-4 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7125 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7125 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7125 | |
| dc.language.iso | deu | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 610 | de |
| dc.title | Schichtenspezifische Charakterisierung Somatostatin-exprimierender Interneurone in der GIN- und SOMcre/tdTomato-Maus mittels neurochemischer Marker im primären somatosensorischen Barrel-Kortex | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.title.translated | Layer-specific characterization of somatostatin-expressing interneurons in the GIN and SOMcre/tdTomato mouse with neurochemical markers in the primary somatosensory barrel cortex | de |
| dc.contributor.referee | Staiger, Jochen F. Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2018-11-19 | |
| dc.description.abstractger | Inhibitorische, GABA-freisetzende Interneurone machen 20-30% aller kortikaler Neurone aus, die sich aufgrund ihrer molekularen, anatomischen und elektrophysiologischen Eigenschaften voneinander unterscheiden lassen (Ascoli et al. 2008; Markram et al. 2004). Etwa zwei Drittel dieser Interneurone weisen entweder eine Expression von Parvalbumin (PV), vasoaktivem intestinalen Polypeptid (VIP) oder Somatostatin (SOM) auf (Xu et al. 2010). Diese Diversität erlaubt die Generierung von transgenen Mauslinien, bei denen entweder die Expression von fluoreszierenden Proteinen direkt mit der Expression eines dieser Marker kombiniert ist oder indirekt über die Cre-/loxP-Technik.
In diesem Projekt werden die Somatostatin-exprimierenden Interneurone im Bereich des primären somatosensorischen Kortex (Barrel-Kortex) mittels Immunhistochemie (IHC) und Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) schichtenspezifisch charakterisiert. Hierfür werden zwei transgene Mauslinien, die GIN- und die SOMcre-Maus, eingesetzt.
Bei der GIN-Maus (eGFP-expressing inhibitory neurons) ist eine Subpopulation von Somatostatin-exprimierenden Zellen im Neokortex mit grün fluoreszierendem Protein (GFP) markiert (Oliva et al. 2000), zu welchen neben zwei weiteren Subtypen von Interneuronen hauptsächlich die Martinotti-Zellen (McGarry et al. 2010) zählen. Bei der SOMcre/tdTomato-Maus wird die Expression von fluoreszierenden Proteinen indirekt über das Cre/loxP-System ausgelöst. So exprimieren alle Zellen mit Cre-Rekombinaseaktivität zusätzlich das tdTomato-Protein, welches bei Anregung mit grünem Licht (550 nm) rot leuchtet.
Die Charakterisierung erfolgt mittels der Markerproteine Glutamatdecarboxylase 1 (GAD1) und Somatostatin (SOM), sowie des Neurotransmitters γ-Aminobuttersäure (GABA). Zusätzlich wird für die GIN-Maus das grünfluoreszierende Protein (GFP) und für die SOMcre-Maus das tdTomato-Signal in die Analyse mit einbezogen und auf Kolokalisation mit den zellulären Markern mikroskopisch untersucht, manuell ausgezählt und statistisch ausgewertet. Weitere Versuche mit den PV-, VIP- und VGLUT1-Sonden wurden durchgeführt, um die GIN- bzw. tdTomato-Neurone hinsichtlich einer Kolokalisation mit diesen zu untersuchen. Die Auswertung dieser Ergebnisse erfolgte nur qualitativ mittels mikroskopischer Betrachtung, wobei keine Kolokalisation gefunden werden konnte.
Für die GIN-Maus konnte gezeigt werden, dass sich die Mehrzahl GFP-positiver Neurone in den Schichten II/III (Maximum mit etwa 40%), IV und Va befindet, wobei ihre Anzahl bis zur Schicht Vb stetig absinkt und sie in Schicht VI gänzlich fehlen. Alle GFP-exprimierenden Zellen sind für αSOM, GAD1 und SOM positiv. Jedoch sind nicht alle SOM- oder GAD1-positiven Zellen auch GFP-positiv. Vergleicht man beide Verfahren (IHC und FISH), so wird deutlich, dass sowohl die Kolokalisation der untersuchten Proteine bzw. mRNA mit dem nativen GFP-Signal als auch die Verteilung über die verschiedenen Schichten des primären somatosensorischen Kortex einander entsprechen.
Die tdTomato-Zellen der SOMcre/tdTomato-Maus sind SOM-positive Zellen mit einer Kolokalisation von 30-33% in der Schicht Vb, dicht gefolgt von der Schicht VI mit 25-28%. Die Schichten II/III bis Va beinhalten jeweils ungefähr 13-15% der mit αSOM, GAD1 oder SOM kolokalisierten tdTomato-Zellen. In der Schicht I kommen die wenigsten kolokalisierten Zellen vor. Alle tdTomato-Zellen sind GAD1-positiv. Es sind wiederum nicht alle GAD1-markierten Neurone auch tdTomato-Zellen.
In der Gegenüberstellung der Spezifität des Somatostatin-Antikörpers mit der Somatostatin-Sonde ähneln sich insgesamt die Ergebnisse in der prozentualen schichtenspezifischen Verteilung.
Somit eignet sich die GIN-Maus, besonders in den Schichten II/III bis Va, besser für Untersuchungen an den SOM-positiven Neuronen als die SOMcre/tdTomato-Maus, da man sicher davon ausgehen kann, dass alle GFP-positiven Zellen auch SOM- und GAD1-positiv sind. | de |
| dc.description.abstracteng | Inhibitory GABAergic interneurons count about 20-30% of all cortical neurons which can be distinguished by their molecular, morphological and electrophysiological characteristics (Ascoli et al., 2008, Markram et al., 2004). About two thirds of these interneurons have either expression of parvalbumin (PV), vasoactive intestinal polypeptide (VIP) or somatostatin (SOM) (Xu et al., 2010). This diversity allows the creation of transgenic mouse lines in which either the expression of fluorescent proteins is directly combined with the expression of one of these markers or indirectly via the Cre/loxP technique.
In this study, the somatostatin-expressing interneurons in the primary somatosensory cortex (barrel cortex) are characterized by layer-specific immunohistochemistry (IHC) and fluorescence-in-situ-hybridization (FISH). For this purpose, two transgenic mouse lines, the GIN and the SOMcre mouse, are used.
In the eGFP-expressing inhibitory neurons (GIN) mouse, a subpopulation of somatostatin-expressing cells in the neocortex is labeled with green-fluorescent-protein (GFP) (Oliva et al., 2000), which mainly consists of Martinotti cells besides two other subtypes of interneurons (McGarry et al., 2010). In the SOMcre/tdTomato mouse, the expression of fluorescent protein is triggered indirectly via the Cre/loxP system. Thus, all cells with Cre recombinase activity additionally express the tdTomato protein, which shines red when excited with green light (550 nm).
The characterization was done by using the marker glutamate decarboxylase 1 (GAD1) and somatostatin (SOM), as well as the neurotransmitter γ-aminobutyric acid (GABA). In addition, the green-fluorescent-protein (GFP) for the GIN mouse and the tdTomato signal for the SOMcre mouse are included in the analysis and examined microscopically for colocalization with the cellular markers, manually counted and statistically evaluated. Further experiments with the PV, VIP and VGLUT1 (vesicular glutamate transporter 1) probes were performed to examine the GIN and tdTomato positive neurons for colocalization with them. The evaluation of these results was carried out only qualitatively by microscopic observation, whereby no colocalization could be found.
For the GIN mouse, it could be shown that the majority of GFP-positive neurons are located in the layers II/III (maximum at about 40%), IV and Va, their number is steadily decreasing up to the layer Vb and they are completely missing in layer VI. All GFP-expressing cells are positive for αSOM, GAD1 and SOM probes. However, not all SOM- or GAD1-positive cells are also GFP-positive. Comparing both methods (IHC and FISH), it becomes clear that the colocalization of the investigated proteins or mRNA with the native GFP signal and the distribution over the different layers of the primary somatosensory cortex correspond to one another.
Nearly 100% of the tdTomato positive cells in the SOMcre/tdTomato mouse express somatostatin. The majority of the colocalized cells are located in layer Vb with 30-33% closely followed by layer VI with 25-28%. Layers II/III and Va contain approximately 13-15% of the αSOM, GAD1 or SOM colocalized tdTomato cells. Furthermore all tdTomato cells are GAD1-positive, but not all GAD1-labeled neurons are tdTomato-positive. Comparing the specificity of the somatostatin antibody with the somatostatin probe, the overall results are similar in the percentage layer-specific distribution.
To summarize the results, both transgenic mice the GIN and the SOMcre/tdTomato mouse, are very specific for somatostatin-expressing interneurons. Therefore these mouse lines are optimally suitable for electrophysiological investigation of SOM-positive neurons like whole-cell patch-clamp or for tracing studies to find out there connectivity. | de |
| dc.contributor.coReferee | Hülsmann, Swen Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Mausberg, Rainer Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | GABAerge Interneurone | de |
| dc.subject.ger | GIN | de |
| dc.subject.ger | GFP | de |
| dc.subject.ger | SOMcre/tdTomato-Maus | de |
| dc.subject.eng | GABAergic interneurons | de |
| dc.subject.eng | GIN | de |
| dc.subject.eng | GFP | de |
| dc.subject.eng | SOMcre/tdTomato mouse | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002E-E4EC-4-8 | |
| dc.affiliation.institute | Medizinische Fakultät | de |
| dc.subject.gokfull | Medizin (PPN619874732) | de |
| dc.subject.gokfull | Neuroanatomie, Neurophysiologie, Neuropathologie (PPN619876255) | de |
| dc.description.embargoed | 2018-11-29 | |
| dc.identifier.ppn | 1039763472 | |