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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-81717
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8171/


Zeber, Anne Christine

Lesion-dependent expression and redistribution of neuronal and glial markers in the central auditory system after cochlear ablation: Their compartmental localization and association to degeneration and regeneration in the anteroventral cochlear nucleus

Läsionsabhängige Expression und Umverteilung von neuronalen und glialen Markern im zentralen auditorischen System nach Cochleotomie: Ihre kompartimentelle Lokalisation und Assoziation zu Degeneration und Regeneration im anteroventralen Nucleus cochlearis

Dokument1.pdf (3.513 KB) (md5sum: c4831439e5a146a022aa59a580608782)

Kurzfassung in Englisch

The loss of spiral ganglion neurons entails degeneration of their presynaptic endings in the cochlear nucleus (CN). However, degradation of neuronal material is followed by axonal sprouting and synaptogenesis. Attempting to distinguish between disintegration and reconstruction in CN tissue and the cellular elements that are involved, we monitored the postlesional time course of expression and localization of ezrin, an actin-binding protein, and polysialic acid (PSA), a molecule linked to neuronal cell adhesion molecules (NCAMs). Upon cochlear ablation, their distribution changed in complex ways.
By relating immunoreactivity for ezrin and PSA to markers for neuronal elements (e.g. glutamate), astrocytes (glial fibrillary acid protein GFAP), and synapses (synaptophysin and growth associated protein GAP-43), we found that both ezrin and PSA emerged in astroglial cells that accumulated in the space surrounding perishing and nascent synapses. Changes in the pattern of ezrin staining reached a maximum on postoperative day 3 (POD3), suggesting a role in the progress of synapse degeneration and debris elimination by phagocytosis carried out by astrocytes. By contrast, PSA expression on NCAM in astrocytes gradually built up towards POD7. As PSA is known to help creating a spatially permissive environment for tissue reorganization, we propose that PSA positive astrocytes aid re-innervation taking place in a time window shifted against axon and synapse degeneration. The details of rearrangement and perisynaptic localization of cellular elements visualized by ezrin and PSA led us suggest that astrocytes assume different states in their consecutive roles associated to degeneration an re-innervation, respectively.


Kurzfassung in Deutsch

Durch Cochleotomie wird der Nucleus Cochlearis (CN) seiner kompletten primären sensorischen Afferenzen aus dem Corti’schen Organ beraubt, was zu komplexen molekularen und zellulären Veränderungen Neurone, Synapsen, Gliazellen und den Extrazellulärraum betreffend führt. Die frühe Phase umfasst vor allem die Waller’sche Degeneration von afferenten Endigungen im antero-ventralen CN (AVCN). Zeitlich verzögert beginnt die Reinnervation, ein Einwachsen cholinerger Fasern aus höheren Hirnzentren, die den molekularen Marker GAP-43 (growth-associated protein) für noch unreife Synapsen exprimieren.
Um diese Vorgänge genauer abgrenzen zu können, wurden die Moleküle Ezrin, ein Aktin-bindendes Protein, welches Zytoskelett und Plasmamembran verbindet, und PSA-NCAM, ein Molekül, welches die Weite des Interzellularspaltes wesentlich reguliert, als zelluläre Marker gewählt. MMP-9 und MMP-2, Matrix-Metalloproteinasen, die am Umbau der extrazellulären Matrix beteiligt sind, wurden zur Betrachtung desselben herangezogen, unter Beachtung der Tatsache, dass beide Enzyme von Zellen produziert und sezerniert werden müssen. Das zeitliche Expressionsmuster dieser Marker nach Cochleotomie wurde zu frühen (POD1, POD3) und späteren postoperativen Zeitpunkten (POD7)untersucht und ihre Lokalisation in Kompartimenten durch Doppelfärbungen mit Markern für Neurone (z. B. Glutamat), Gliazellen (z. B. GFAP) und Synapsen (z. B. Synaptophysin und GAP-43) bestimmt, um die Hauptakteure während der Degeneration und der Regeneration zu identifizieren.
In adulten Wistarratten (Kontrolltieren) wurden alle vier Marker in glutamatergen Neuronen des AVCN exprimiert, dagegen kaum im Neuropil. Nach Cochleotomie war die Expression von Ezrin und MMP-9 zu den frühen Zeitpunkten POD1 und POD3 stark erhöht und fiel zu POD7 hin bereits ab. Die Expression von PSA-NCAM und MMP-2 dagegen stieg später an und war an POD7 noch stark erhöht. Auffallend war die starke Expression dieser Marker in Astrozyten, was deren herausragende Rolle während der Umbauprozesse hervorhebt. Zudem akkumulierten die Marker im Bereich ver-schwindender oder neu entstehender Synapsen. Denn hier finden die entscheidenden Vorgänge statt: Abräumen von Zellschutt und Raumschaffen für die neu entstehenden Synapsen.
Die Aktion von Gliazellen lässt sich damit nach Cochleotomie durch ein spezifisches Expressions-muster der verschiedenen Moleküle charakterisieren. Ezrin, als wichtiger Mediator plastischer Ver-änderungen von Zellmembranen, und MMP-9, welches Zellschutt mundgerecht zubereitet, mögen eine Rolle in der Phagozytose spielen, welche von Astrozyten während der Degeneration ausgeführt wird. PSA-NCAM und MMP-2 dagegen mögen eine permissive Umwelt für das Einwachsen der neuen synaptischen Endigungen aus dem VNTB schaffen, indem sie den Interzellularspalt weiten. Damit scheinen diese Moleküle Indikatoren für die konsekutiven und komplementären Funktionen zu sein, die Astrozyten im Rahmen von Läsions-induzierter Plastizität ausführen.


SWD-Schlagwörter: Ezrin , MMP-9 , PSA-NCAM , MMP-2
Freie Schlagwörter (deutsch): Cochleotomie , GAP-43 , Synapsenverlust , Synaptogenese
Freie Schlagwörter (englisch): cochlear ablation , GAP-43 , GFAP , synaptic loss , synaptogenesis
Institut: Univ.-Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde und Poliklinik
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Illing, Robert-Benjamin (Prof. Dr.)
Quelle: Illing RB, Rosskothen-Kuhl N, Fredrich M, Hildebrandt H, Zeber AC (2010) Imaging the plasticity of the auditory brainstem on the cellular and molecular level. Audiol Med 8: 63-76
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 31.05.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 14.07.2011
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