Die Rolle glyzinerger Neurone und des Asc-1 Transporters bei der Modulation der glutamatergen, NMDA-Rezeptor vermittelten synaptischen Transmission am Nucleus nervi hypoglossi

The role of glycinergic neurons and the Asc-1 transporter in the modulation of glutamatergic NMDA receptor-mediated synaptic transmission at the nucleus nervi hypoglossi

by Patrick Roob
Doctoral thesis
Date of Examination:2025-01-15
Date of issue:2025-01-09
Advisor:Prof. Dr. Swen Hülsmann
Referee:Prof. Dr. Thomas Dresbach
Referee:Prof. Dr. Margarete Schön
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10993

 

 

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Abstract

English

The aim of this thesis was to investigate the role and function of glycinergic neurons and the Asc-1 transporter in the modulation of glutamatergic NMDA receptor-mediated synaptic transmission in motoneurons of the hypoglossal nerve nucleus. Brainstem slices from neonatal mice were used for this purpose. Attempts to modulate miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs) at the NMDA-R by optogenetic or electrical stimulation showed no significant changes in this thesis, which is why the experimental model was rearranged to a wash-in and wash-out of agonists/antagonists at an applied holding potential of -70 mV. The evaluation of the results revealed already known facts, such as the function of glycine and D-serine as co-agonists at the NMDA receptor. Targeted blockade of the Asc-1 transporter with BMS-466442 resulted in a potentiation of mEPSCs at the NMDA-R. However, in this series of experiments it was not possible to draw conclusions about the co-agonists glycine or D-serine that are responsible for this. Therefore, further experiments were carried out with the addition of glycine or D-serine to an existing Asc-1 transporter blockade, with the aim of differentiating which co-agonist modulates mEPSCs at the NMDA-R more strongly. The addition of glycine showed potentiation of NMDAR-mediated mEPSCs, whereas this could not be demonstrated by adding D-serine. The experiments without the Asc-1 transporter blockade already showed the potentiation of mEPSCs at the NMDA-R in all measurements after administration of glycine in contrast to D-serine, which supports the hypothesis that D-serine could be a more disorganized co-agonist compared to glycine at the NMDA-R on motor neurons of the nucleus nervi hypoglossi.
Keywords: NMDA-receptor; Asc-1 transporter; glycine; D-serine; synaptic transmission; Hypoglossal nerve

German

Das Ziel dieser Arbeit war es die Rolle und Funktion glyzinerger Neurone und des Asc-1 Transporters bei der Modulation der glutamatergen, NMDA-Rezeptor vermittelten synaptischen Transmission an Motoneuronen des Nucleus Nervi hypoglossi zu untersuchen. Hierfür wurden Hirnstammschnitte neonataler Mäuse genutzt. Versuche mEPSCs am NMDA-R durch optogenetische oder elektrische Stimulation zu modulieren zeigten in dieser Arbeit keine signifikanten Veränderungen, weswegen das Versuchsmodell auf das Ein- und Auswaschen von Agonisten/Antagonisten bei einem anliegenden HP von -70 mV umgestellt wurde. In der Auswertung der Ergebnisse konnten bereits bekannte Fakten, wie die Funktion von Glyzin und D-Serin als Co-Agonist am NMDA-Rezeptor gezeigt werden. Eine gezielte Blockade des Asc-1 Transporters mit BMS-466442 resultierte in einer Potenzierung von mEPSCs am NMDA-R. Allerdings war ein Rückschluss auf den verantwortlichen Co-Agonisten Glyzin oder D-Serin in dieser Versuchsreihe nicht möglich. Daraufhin wurden weitere Versuche mit Zugaben von Glyzin oder D-Serin zu einer bestehenden Asc-1 Transporterblockade durchgeführt, mit dem Ziel der Differenzierung welcher Co-Agonist mEPSCs am NMDA-R stärker moduliert. Die Zugabe von Glyzin zeigte Potenzierungen NMDAR-vermittelter mEPSCs, was mit hinzugefügtem D-Serin nicht nachgewiesen werden konnte. Bereits in den Versuchen ohne die Asc-1 Transporterblockade ließen sich nach Verabreichung von Glyzin im Gegensatz zu D-Serin Potenzierungen von mEPSCs am NMDA-R in allen Messungen aufzeigen, was die Hypothese, das D-Serin ein schwächerer Co-Agonist im Vergleich zu Glyzin am NMDA-R an Motoneuronen des Nucleus Nervi Hypoglossi sein könnte, aufstellt.
Schlagwörter: NMDA-Rezeptor; Asc-1 Transporter; Glyzin; D-Serin; synaptische Transmission; Nervus hypoglossus