Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung
 Universitätsmedizin Leipzig

Die Extrazelluläre Matrix der perineuronalen Netze im auditorischen System: von der Struktur zur Funktion

Das zentrale Nervensystem (ZNS) besteht hauptsächlich aus zwei Zelltypen, Neuronen und Gliazellen. Dennoch wird ca. 20 % des ZNS Volumen von der extrazellulären Matrix (EZM) gebildet, welche aus spezifischen Makromolekülen besteht, die den Extrazellularraum ausfüllen und an der zellulären und strukturellen Organisation des ZNS beteiligt sind. Eine besondere Form der EZM sind die perineuronalen Netze (PNs), welche das Soma, die Dendriten und das Axoninitialsegment bestimmter Neuronen des ZNS umschließen.

PNs bestehen hauptsächlich aus Chondroitinsulfat-Proteoglykanen, wie z.B. Aggrekan, Brevikan und Neurokan. Diese Proteoglykane sind stark negativ geladen und erzeugen dadurch ein stark anionisches Milieu in der unmittelbaren Umgebung der Neuronen. Die Funktion der PNs ist noch nicht vollständig geklärt, aber man geht davon aus, dass sie u.a. zur Stabilisierung synaptischer Kontakte beitragen und einen Einfluss auf die neuronale Aktivität bzw. die synaptische Übertragung haben, z.B. durch die Bindung physiologisch-relevanter Ionen wie Kalium, Natrium und Kalzium. Dazu liegt bisher jedoch kein experimenteller Beweis vor.

Das auditorische System (insbesondere die Kerne des auditorischen Hirnstamms) steht im Fokus unserer Untersuchungen, da es eine sehr hohe Dichte an netztragenden Neuronen aufweist. Überraschenderweise wurden die Neuronen des auditorischen Systems noch nie für Untersuchungen zur Funktion der PNs in Betracht gezogen (Sonntag et al., 2015).

Unsere Forschung befasst sich mit einer detaillierten immunhistochemischen und histologischen Analyse der Struktur und des Aufbau der PNs im auditorischen System (i) des Menschen im Vergleich zu Maus und (ii) in Tierarten mit speziell angepasstem Hörvermögen (einschließlich dem nahezu tauben Blindmull und dem Infraschall-hörenden Elefanten). Anhand dieser Daten sollen mögliche Anpassungen der PN Struktur in Abhängigkeit von der Anatomie der Hörbahn und des entsprechenden Hörvermögens untersucht werden. Zusätzlich nutzen wir elektrophysiologische, biochemische, elektronenmikroskopische und molekularbiologische Techniken um die Funktion der PNs im auditorischen System zu untersuchen. Von besonderem Interesse ist (iii) die Rolle der PNs bei Entwicklungsprozessen und (iv) deren Einfluss auf die neuronale Aktivität und synaptische Übertragung. Für diese Untersuchungen stehen uns verschiedene transgene Mauslinien (Aggrekan knockout, Brevikan knockout, Neurokan knockout) zur Verfügung.

Plus Symbol

Der Komplex der oberen Olive (SOC) im auditorischen Hirnstamm der Maus (links) und des Blindmulls (Spalax ehrenbergi, rechts). Die Anatomie dieses Kernkomplexes unterscheidet sich zwischen beiden Tierarten. Es lassen sich jedoch in allen Kerngebieten des SOC, einschließlich der lateralen und medialen oberen Olive (LSO und MSO), dem medialen und lateralen Kern des Trapezkörpers (MNTB und LNTB) sowie dem oberen paraolivären Kern (SPON) perineuronale Netze anhand eines Aggrekan-spezifischen Antikörpers nachweisen.

Arbeitsgruppe


Kooperationspartner


Förderung

 
Letzte Änderung: 19.01.2017, 08:56 Uhr
Zurück zum Seitenanfang springen
Zurück zum Seitenanfang springen
Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung