Regeneration und Plastizität im Nervensystem
Molekulare und zelluläre Aspekte synaptischer Plastizität im ZNS
(I) Morphologische Untersuchungen zur Topographie retinocolliculärer Axone
Die Daten zu den ultrastrukturellen Veränderungen im N. opticus und Tractus opticus konnten weiter bestätigt werden. Etwa 3 Tage nach der Verletzung des N. opticus wird die gesamte Schädigungsstelle durch eingewanderte Makrophagen von Zelldebris befreit und die Sehnervenhülle komplett
"ausgeräumt". Schon nach weiteren 3 Tagen zeigen sich dann wieder Axone vor allem in den peripheren Bereichen des N. opticus mit einer
unauffälligen Morphologie. Verfolgt man diese Axone bis zum Chiasma opticum, so orientieren sich diese nach medial und bilden ein nahezu unauffälliges
morphologisches Bild im Vergleich zu degenerierenden Axonen im lateralen Anteil des Chiasma opticum. Weiterhin konnten wir zeigen, dass die gekreuzten Axone des
unbehandelten Sehnerven für die Lokalisation der Axone des geschädigten Sehnerven keine Bedeutung besitzen, da sich auch nach kompletter Axotomie des
nicht "gecrushten" Sehnerven die gleiche Topographie der Axone des "gecrushten" Sehnerven im Colliculus superior findet. Diese Daten sind
mittlerweile zur Publikation eingereicht.
(II) Veränderung der Proteinbestückung colliculärer Synapsen und der Genexpression in colliculären Axonen im Verlauf der Reorganisation.
Die Untersuchung von Proteinen der postsynaptischen Dichte (PSD) in verschiedenen Colliculus Anteilen nach der Verletzung des Sehnerven erbrachten bisher keine nennenswerten Unterschiede bzgl. des molekularen Aufbaus der PSDs in den verschiedenen Hirnarealen. Auch erste Untersuchungen zur möglichen molekularen Umwandlung der
PSD nach Schädigung des N. opticus und nachfolgender neuronaler Plastizität ergaben keine signifikanten Unterschiede in Western Blot Experimenten und
immunhistochemischen Anfärbungen. Dabei haben wir mittlerweile auch die Möglichkeit, weitere spezifische Proteine der PSD im Western Blot zu
detektieren, die wir als direkte oder indirekte Interaktionspartner der ProSAP/Shank Moleküle charakterisieren konnten. Neben ProSAPiP, einem Molekül, das
mit dem C-Terminus mit der ProSAP/Shank PDZ Domäne interagiert, konnten wir eine neue Familie von Molekülen mit einer RAP-GAP Domäne
klonieren (SerSAP1-3), die in der PSD lokalisiert sind und über die Regulation der Phosphorilierung kleiner GTPasen, das Zytoskelett lokal verändern
könnten. Für ProSAP/Shank ist ja bekannt, dass sie über Cortaktin und alpha Fodrin mit dem Aktin-Zytoskelett interagieren, so dass eine direkte
Kolokalisation dieser Moleküle an der PSD gegeben ist. Ein weiteres Molekül, das an der dynamischen Umwandlung synaptischer Kontakte beteiligt sein
könnte und im Rahmen dieses Projektes eine besondere Rolle spielt, ist das neuronale Substrat des Insulin Rezeptors. Das Insulin Rezeptor Tyrosin Kinase Substrat
(IRSp53) ist ein PSD Molekül, das direkt mit den ProSAP/Shank Molekülen über eine SH3 Domäne interagiert und über diese Interaktion
an der PSD lokalisiert wird. IRSp53 kann direkt mit CDC42 einer kleinen GTPase aus der Rho-Familie der GTPasen interagieren und darüber die Ausgestaltung
synaptischer Kontakte regulieren. Wir erhoffen uns, dass die beschriebenen -teilweise neu klonierten- Moleküle uns die Möglichkeit geben auch in unserem
Modellsystem synaptische Umgestaltung nachvollziehbar zu machen. Dabei werden wir in Zukunft versuchen die PSD Präparationen aus noch geringeren
Proteinmengen zu etablieren und die immunhistochemische Färbungen auf elektronenmikroskopischer Ebene zu optimieren.
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