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Zelluläre Kontrolle adulter Neurogenese Expression und Funktion des VEGF-Rezeptor-1 (Flt-1) im adulten Säugerhirn.

Mainz, Johannes Gutenberg-Universität, Fakultät für Biologie, Diss., 2007, 143 Bl.
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Neurale Stammzellen sind im adulten Säugerhirn in der Subventrikulären Zone (SVZ) der Lateralventrikel und dem Hippokampus lokalisiert. In der SVZ entstandene neurale Zellen migrieren entlang eines von Astrozyten umgebenen Pfades, dem Rostralmigratorischen Strom (RMS), zum Olfaktorischen Bulbus (OB), wo sie zu olfaktorischen Interneuronen differenzieren. Vaskuläre Wachstumsfaktoren, wie VEGF-A beeinflussen die adulte Neurogenese. Die vorliegende Arbeit beschreibt erstmalig detailliert die spezifische Expression des VEGF-Rezeptor-1 (VEGFR-1) in den Regionen olfaktorischer und hippokampaler Neurogenese des adulten ZNS. Die Ergebnisse zeigen, dass VEGFR-1 im adulten Hirn hauptsächlich in GFAP-positiven Zellen in der SVZ, dem RMS, dem OB, dem Corpus callosum und dem Hippokampus exprimiert ist. In vivo-Analysen transgener Mäuse (Flt-1TK-/-), denen die Signaltransduktionsdomäne des VEGFR-1 fehlt, demonstrieren hier erstmals eine Rolle des VEGFR-1 in adulter Neurogenese. Flt-1TK-/- weisen eine erhöhte Proliferation neuronaler Vorläuferzellen der SVZ auf. Im RMS ist jedoch 6 Tage nach BrdU-Administration die Anzahl markierter Zellen im Vergleich zum Wildtyp (wt) um 47,97% reduziert, ohne dass es zu einer Akkumulation in der SVZ kommt. Zusammen mit der in Kulturversuchen stark erhöhten Migrationsgeschwindigkeit von Neuroblasten der Flt-1TK-/- und einer verminderten Abwanderung von Zellen aus dem RMS ins Corpus callosum der Flt-1Tk-/-, weist dies auf eine gesteigerte Migration zum OB hin. Tatsächlich war der OB der Flt-1TK-/-, vor allem die Plexiform- und Periglomerulärzellschicht (PGL), signifikant vergrößert. Im OB der transgenen Tiere migrieren zudem signifikant mehr BrdU-markierte Zellen in die PGL. Dort differenzieren signifikant mehr Neurone als im wt. Subtypisierungen zeigen, zudem eine erhöhte Differenzierung in dopaminerge Interneurone in der PGL der Flt-1TK-/-. Im Gehirn Flt-1TK-/- war die Konzentration von VEGF-A erhöht. Intrazerebroventrikuläre Infusion von VEGF-A in wt-Tiere erbrachte den eindeutigen Nachweis, dass die Erhöhung der VEGF-A-Konzentration im Gehirn der Flt-1TK-/- ursächlich für die in diesen Tieren beobachtete Reduktion der BrdU-positiven Zellen im RMS ist. Dies ist gleichzeitig der erste Nachweis einer Wirkung von VEGF-A auf Neuroblasten im RMS in vivo unter physiologischen Bedingungen. Die erhöhte VEGF-A-Konzentration könnte auch den anderen hier dargelegten Effekten zugrunde liegen. VEGFR-1 ist somit ein regulatorischer Faktor für die adulte olfaktorische Neurogenese und spielt eine potentielle Rolle in der Differenzierung dopaminerger Interneurone.
Neural stem cells in the adult mammalian brain mainly reside in the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles and in the hippocampus. SVZ-derived neural cells migrate through a glial tunnel of the rostral migratory stream (RMS) towards the olfactory bulb (OB), where they differentiate into olfactory interneurons. Vascular growth factors like VEGF-A have been shown to influence adult neurogenesis. This thesis describes for the first time a detailed expression pattern of VEGF receptor-1 (VEGFR-1) in regions of olfactory and hippocampal neurogenesis of the adult CNS. In the adult brain VEGFR-1 is predominantly expressed by GFAP-positive cells of the SVZ, the RMS, the OB, the Corpus callosum (CC) and the hippocampus. In vivo-analysis of transgenic mice (Flt-1TK-/-), lacking the signal transduction domain of VEGFR-1, revealed a role for VEGFR-1 in adult neurogenesis. Flt-1TK-/- show enhanced proliferation of neuronal progenitor cells in the SVZ. In the RMS Flt-1TK-/- display a vast decrease (47,97%) of neuronal progenitor cells in Flt-1Tk-/- 6 days after BrdU application compared to control mice. However, no accumulation of BrdU-positive cells in the SVZ of Flt-1TK-/- was observed. In addition neural cells from Flt-1TK-/- in explant cultures display a significantly increased migration speed compared to controls. These date together with the decrease of BrdU-positive cells leaving the RMS towards the CC, implicate enhanced migration towards the OB of Flt-1TK-/-. Indeed in the plexiform (PL) and periglomerular cell layers (PGL) of the OB of Flt-1TK-/- contained significantly more BrdU-labelled cells. In addition in the PGL of the transgenic mice significantly more BrdU-labelled cells differentiated into neurons than in controls. Additionally, the differentiation into the dopaminergic interneuron subtype was increased in these mice. In the brain of Flt-1TK-/- VEGF-A protein level was higher, which lead to the hypothesis that VEGF-A is the major factor inducing the migration phenotype of VEGFR-1 signalling-deficient mice. Intracerebroventricular infusion of VEGF-A displayed clearly that the increased VEGF-A levels are sufficient to induce the reduction in BrdU-positive neuronal progenitor cells in the RMS in control animals. This is also the first in vivo demonstration that VEGF-A influences neuroblasts migration in the RMS under physiological conditions. The higher VEGF-A levels could also account for the enhanced proliferation and neuronal differentiation. VEGFR-1 is thereby a regulatory factor for adult olfactory bulb neurogenesis with a potential role in the differentiation of dopaminergic olfactory interneurons.
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Publikationstyp Sonstiges: Hochschulschrift
Typ der Hochschulschrift Dissertationsschrift
Quellenangaben Band: , Heft: , Seiten: 143 Bl. Artikelnummer: , Supplement: ,
Hochschule Johannes Gutenberg-Universität
Hochschulort Mainz
Fakultät Fakultät für Biologie