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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-85396
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8539/


Lacour, Philipp

Induktion von zellulärem Stress und Chaperonaktivierung in organotypischen Schnittkulturen des Hippokampus

Induction of cellular stress and chaperone activation in organotypic slice cultures of Hippocampus

Dokument1.pdf (1.864 KB) (md5sum: 708c6c12d9aea2238bd091ed46c2a2fa)

Kurzfassung in Deutsch

Demenzen gehören zu den häufigsten Erkrankungen der westlichen Zivilisation mit stetig steigender Prävalenz. Die Degeneration von Neuronen und Synapsen stellt den entscheidenden pathologischen Prozess dar. Bei einigen neurodegenerativen Erkran-kungen, wie z.B. der Alzheimer Erkrankung (AD), der Parkinsonschen Erkrankung (PD) und Chorea Huntington (HD), wird die Aggregation und Akkumulation von Proteinen für den Untergang der Nervenzellen verantwortlich gemacht. Proteine werden nach ihrer Translation im endoplasmatischen Retikulum (ER) mit Hilfe von Chaperonen (Hitzeschockproteine, Hsps) in ihre funktionelle Form gefaltet. Kommt es dabei zu Fehlern, können Proteine entstehen, die durch exponierte hydrophobe Elemente zur Aggregation neigen und toxisch für die Zelle sind. Chaperone haben u.a. die Funktion, solche Proteine zu identifizieren, zu binden und in ihre richtige Konformation zurück zu falten. Häufen sich fehlgefaltete Proteine im ER, entsteht ER-Stress, auf den die Zelle mit der vom Chaperon GRP78/BiP getriggerten „unfolded protein response“ (UPR) reagiert. Die UPR führt zu einem allgemeinen Translationsarrest und einer vermehrten Expression von Chaperonen. Der UPR und den Chaperonen wird bei neurodegenerati-ven Erkrankungen eine essentielle Rolle für neuronales Überleben zugeschrieben. Um dies auf molekularer Ebene weiter zu untersuchen, erstellten wir in dieser Arbeit ein Mausmodell organotypischer hippokampaler Schnittkulturen. Durch Inkubation mit dem Glykosylierungsinhibitor Tunicamycin induzierten wir ER-Stress und reproduzierten eine der in vivo-Situation ähnliche Neurodegeneration. Wir analysierten die zeitliche Kinetik der Neurodegeneration mittels Fluoro Jade B und der zellulären Stressantwort mittels Immunfluoreszenznachweis des Chaperons GRP78/BiP. Durch eine Doppelfär-bung mit GRP78/BiP und GFAP konnten wir zeigen, dass besonders die Astrozyten durch Aktivierung der UPR auf ER-Stress reagieren, während dieser Mechanismus bei den Neuronen weniger ausgeprägt ist. Astrozyten gelten als wichtige Interaktionspartner der Neurone, die über komplexe Mechanismen neuronales Überleben fördern. Mit Hilfe des in dieser Arbeit etablierten organotypischen Schnittkulturmodells werden zukünfti-ge Experimente weitere Erkenntnisse hinsichtlich des Zusammenwirkens von Astrozyten und Neuronen nach induziertem ER-Stress ermöglichen. Das Wissen über die molekularen Mechanismen bereitet den Weg für die Entwicklung neuer Medikamente gegen die bisher unheilbaren neurodegenerativen Erkrankungen.


Kurzfassung in Englisch

Neurodegenerative diseases are often associated with the occurrence of misfolded proteins preceding neuronal cell death. Accumulation of misfolded proteins in the endoplasmic reticulum induces ER stress, which in consequence enhances chaperone expression to restore protein homeostasis. Here we used organotypic hippocampal slice cultures to analyze the time course of chaperone expression and neuronal death after induction of ER stress by tunicamycin treatment. Shortly after explantation many cells stain positive for Fluoro Jade B demonstrating neuronal cell death. While in control cultures the number of Fluoro Jade B labeled cells remarkably decrease over the total period of cultivation, neuronal death remains elevated in ER stressed slice cultures. Caspase-3 staining revealed that neuronal death is primarily due to apoptsosis in tunicamycin treated slice cultures. The chaperone GRP78/BiP is expressed at low levels in control sections. Its expression is largely restricted to hippocampal neurons. Tunicamycin treatment resulted in upregulation of GRP78/BiP in the neuronal cells. Double-immunolabeling for GFAP shows a concomitant de novo expression of GRP78/BiP in astrocytes. The astrocytic GRP78/BiP upregulation might reflect an early, neuroprotective response. The increase of GRP78/BiP in neurons and astrocytes show successful induction of the ER stress response. The hippocampal slice cultures are, thus, a useful tool to examine the process of neurodegeneration and to investigate neuroprotective devices in an ER stress paradigm.


SWD-Schlagwörter: Polypeptidketten bindende Proteine , Hippocampus , Apoptosis , Astrozyt , Endoplasmatisches Retikulum , Nervenzelle , Amyloid , Amyloid <beta-> , Amyl
Freie Schlagwörter (deutsch): zellulärer Stress , Chaperon , Grp78/BiP , Fluro Jade B
Freie Schlagwörter (englisch): Chaperone , cellular stress , hippocampal slice culture , neurodegeneration , mouse model
Institut: Anatomisches Inst. II
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Pröls, Felicitas (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 24.06.2010
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 24.04.2012
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