Regulation neuronaler Zellmigration und des Neuritenwachstums durch den Botenstoff Stickstoffmonoxid (NO) in der embryonalen Heuschrecke
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wir haben in diesem Projekt die Hypothese untersucht, dass die Freisetzung des Botenstoffs NO eine Rolle als Regulator der Entwicklung des enterischen Nervensystems eines Insekts übernimmt. Das übersichtlich gebaute enterische Nervensystem des Heuschreckenembryos entwickelt sich aus neurogenen Zonen des Stomodeums und bildet durch Zellwanderungsprozesse Ganglien und verzweigte Nervenzellplexus auf dem Darm. Der embryonale Darm setzt NO frei, welches als transzellulärer Botenstoff in den enterischer Neuronen die cGMP Synthese stimuliert. Dieser Signalweg ist essenziell für die Zellmigration auf dem Darm. In einem "gain of function" Experiment konnten wir zeigen, dass die Hemmung des CO synthetisierenden Enzyms Hämoxygenase, die Wanderung der enterischen Neuronen beschleunigt. Das zelluläre Expressionsmuster der synthetisierenden Enzyme und die Ergebnissen chemischer Manipulation intakter Embryonen implizieren für den Botenstoffs CO eine Funktion als antagonistischer Modulator der NO Signalbahn. Damit haben wir mit CO einen atypischen gasförmigen Modulator von neuronalen Wanderungsprozessen in die Entwicklungsbiologie des Nervensystems eingeführt. Da neuronale Migration und axonales Wachstum in der embryonalen Entwicklung durch NO stimuliert werden, wurde untersucht, ob NO auch bei Regenerationsprozessen als ein positiver Faktor wirken kann. Basierend auf Vorarbeiten, die eine prinzipielle Regenerationsfahigkeit des Zentralnervensystems der Heuschrecke zeigten, konnte die NO/cGMP Signaltransduktion als positiver Regulator der axonalen Regeneration identifiziert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Bicker G (2005) Stop and Go with NO: nitric oxide as a regulator of cell motility in simple brains. BioEssays 27: 495-505.
- Bicker G (2007) Pharmacological approaches to nitric oxide signalling during neural development of locusts and other model insects. Arch Insect Biochem Physiol 64: 43-58.
- Pätschke A, Bicker G, and M Stern (2004) Axonal regeneration of proctolinergic neurons in the central nervous system of the locust. Brain Res Dev Brain Res 150: 73-76.
- Stern M and G Bicker. (2008) Nitric oxide regulates neuronal regeneration in an insect embryonic CNS. Dev Neurobiol 68: 295-308
- Stern M, Knipp S, and G Bicker (2007) Embryonic differentiation of serotonin-containing neurons in the enteric nervous system of the locust (Locusta migratoria) J Comp Neurol 501: 38-51
