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Impact of intracellular chloride-dependent modulation of radial glia-like stem cells on hippocampal neurogenesis and the associated cognitive function in the aging brain

Applicant Dr. Silke Keiner
Subject Area Experimental Models for the Understanding of Nervous System Diseases
Molecular Biology and Physiology of Neurons and Glial Cells
Molecular and Cellular Neurology and Neuropathology
Term from 2017 to 2021
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 387160330
 
Final Report Year 2022

Final Report Abstract

Während der Alterung nimmt der endogene Stammzellpool im Gyrus dentatus der Hippocampusformation stark ab und folglich auch die Bildung neuer Neurone. Die Abnahme der Neurogenese hat eine Einschränkung des flexiblen Lernens und der Fähigkeit zwischen ähnlichen Umgebungen/Mustern zu unterscheiden zur Folge. Der Erhalt des Stammzellpools könnte das Regenerationspotenzial im Alter und im Bereich der neurodegenerativen Erkrankungen verbessern. Der Antrag hatte zum Ziel den Einfluss der intrazellulären Chloridhomöostase in den Stammzellen auf die Neurogenese und im Verhalten während der Alterung zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die Depletion des Co-Transporters NKCC1 in den Stammzellen, die symmetrische Stammzellteilung förderte und folglich die Bildung neuer Stammzellen in jungen als auch in mittel-alten Tieren verbessert. Diese Verschiebung von der typischerweise ablaufenden asymmetrischen Stammzellteilung zur symmetrischen hatte eine Abnahme der Bildung neuer Neurone zur Folge, diese war besonders in jungen Tieren von einer Verschlechterung der kognitiven Funktion und einer Abnahme der Mustererkennung begleitet. Die Veränderung der intrazellulären Chloridhomöostase innerhalb der Stammzellen führte dabei zu einer Steigerung des Stammzellpools. Inwieweit das GABAerge System zum Erhalt des Stammzellpools während der Alterung und neurodegenerativen Erkrankungen einen therapeutischen Nutzen darstellt, soll im Weiteren untersucht werden.

Publications

  • Early Stroke Induces Long-Term Impairment of Adult Neurogenesis Accompanied by Hippocampal-Mediated Cognitive Decline. Cells. 2019 Dec 17;8(12):1654
    Kathner-Schaffert C, Karapetow L, Günther M, Rudolph M, Dahab M, Baum E, Lehmann T, Witte OW, Redecker C, Schmeer CW, Keiner S
    (See online at https://doi.org/10.3390/cells8121654)
  • Interferon-γ Receptor 1 and GluR1 upregulated in motor neurons of symptomatic hSOD1G93A mice. Eur J Neurosci. 2019 Jan;49(1):62-78
    Sengupta S, Le TT, Adam A, Tadić V, Stubendorff B, Keiner S, Kloss L, Prell T, Witte OW, Grosskreutz J
    (See online at https://doi.org/10.1111/ejn.14276)
  • Investigation of mitochondrial calcium uniporter role in embryonic and adult motor neurons from G93AhSOD1 mice. Neurobiol Aging. 2019 Mar;75:209-222
    Tadić V, Adam A, Goldhammer N, Lautenschlaeger J, Oberstadt M, Malci A, Le TT, Sengupta S, Stubendorff B, Keiner S, Witte OW, Grosskreutz J
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2018.11.019)
  • Mitochondrial Dysfunction in Astrocytes Impairs the Generation of Reactive Astrocytes and Enhances Neuronal Cell Death in the Cortex Upon Photothrombotic Lesion. Front Mol Neurosci. 2019 Feb 22;12:40
    Fiebig C, Keiner S, Ebert B, Schäffner I, Jagasia R, Lie DC, Beckervordersandforth R
    (See online at https://doi.org/10.3389/fnmol.2019.00040)
  • Stroke Accelerates and Uncouples Intrinsic and Synaptic Excitability Maturation of Mouse Hippocampal DCX+ Adult-Born Granule Cells. J Neurosci. 2019 Feb 27;39(9):1755-1766
    Ceanga M, Keiner S, Grünewald B, Haselmann H, Frahm C, Couillard-Després S, Witte OW, Redecker C, Geis C, Kunze A
    (See online at https://doi.org/10.1523/jneurosci.3303-17.2018)
  • Norepinephrine is a negative regulator of the adult periventricular neural stem cell niche. Stem Cells. 2020 May 30
    Weselek G, Keiner S, Fauser M, Wagenführ L, Müller J, Kaltschmidt B, Brandt MD, Gerlach M, Redecker C, Hermann A, Storch A
    (See online at https://doi.org/10.1002/stem.3232)
  • Adult Neurogenesis and Stroke: A Tale of Two Neurogenic Niches. Front Neurosci. 2021 Aug 10;15:700297
    Ceanga M, Dahab M, Witte OW, Keiner S
    (See online at https://doi.org/10.3389/fnins.2021.700297)
  • Microgliamediated phagocytosis of apoptotic nuclei is impaired in the adult murine hippocampus after stroke. Glia. 2021 Aug;69(8):2006-2022
    Rudolph M, Schmeer CW, Günther M, Woitke F, Kathner-Schaffert C, Karapetow L, Lindner J, Lehmann T, Jirikowski G, Witte OW, Redecker C, Keiner S
    (See online at https://doi.org/10.1002/glia.24009)
  • Sepsis promotes gliogenesis and depletes the pool of radial glia like stem cells in the hippocampus. Exp Neurol. 2021 Apr;338:113591
    Bluemel P, Wickel J, Grünewald B, Ceanga M, Keiner S, Witte OW, Redecker C, Geis C, Kunze A
    (See online at https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2020.113591)
 
 

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