Glutamaterge Synapsen an visuellen Neuronen von (bdnf-/-)-Mäusen nach biolistischer Transfektion mit bdnf
Final Report Abstract
Das Projekt konzentrierte sich auf das Ziel, den Einfluß von BDNF auf die entwicklungsabhängige Regulation der NMDA-Rezeptoren (NR) in den visuellen Schichten des Colliculus superior (CS) zu klären. Dazu sollten Neurone von (bdnf-/-)-Mäusen biolistisch mit bdnf transfiziert werden. Wir entschieden uns, uns nicht auf die Mechanismen der BDNF-induzierten Aufregulation der NR zu beschränken, sondern auch die Auswirkungen der postulierten glutamatergen Aufregulierung auf die Entwicklung und Aktivität von GABAergen Synapsen zu charakterisieren. BDNF-induzierte Signale gelten ja als wichtigstes Bindeglied in der homöostatischen Regulierung der neuronalen Aktivität, so dass trotz gegenteiliger Berichte in der Literatur unserer Meinung nach auch eine BDNF-induzierte Abregulierung inhibitorischer Synapsen infolge der glutamatergen Aufregulierung in Betracht kam. Durch BDNF-Expression in singulären postsynaptischen Neuronen auf dem Hintergrund des völligen Fehlens von BDNF war es in der Tat möglich, die Rolle von BDNF als retrograder synaptischer Botenstoff an glutamatergen Synapsen darzustellen. Experimente wurden entweder sowohl an Neuronen des CS (Hirnschnitte und Kulturpräparate) als auch an Hippocampusneuronen (low density cultures) durchgeführt, letzteres insofern als es um mehr basal zellbiologische Fragestellungen ging. Statt der biolistischen Transfektion wurde die inzwischen im Labor etablierte Effectene-Methode gewählt. Durch Vergleich von WT- und KO-Präparaten, diffusen und lokalen BDNF-Wirkungen, sowie den Einsatz einer Reihe spezifischer Rezeptorblocker konnten wir dann zwischen direkten von indirekten BDNF-Wirkungen unterscheiden. Ganz klar waren inhibitorische Synapsen von der glutamatergen Aufregulierung betroffen, ebenso das Längenwachstum der postsynaptischen Dendriten. Last not least, haben wir herausgefunden, dass BDNF und Nerve growth factor (NGF) sowohl hinsichtlich der Balance von exzitatorischen und inhibitorischen synaptischen Eingängen, als auch bezüglich des Dendritenwachstums Gegenspieler sind. Die insgesamt 8 Publikationen haben, so hoffen wir, mehr Licht in die ziemlich komplexen Konzepte der Neurotrophininduzierten Entwicklungsplastizität gebracht. Allerdings ist das Thema keineswegs erschöpft.
Publications
- (2002) Postsynaptic action of BDNF on GABAergic synaptic transmission in the superficial layers of the mouse superior colliculus. J Neurophysiol 88: 595-603
Henneberger C, Juttner R, Rothe T, Grantyn R
- (2003) GABA(A) receptor activity and PKC control inhibitory synaptogenesis in CNS tissue slices. Mol Cell Neurosci 23: 600-613
Meier J, Akyeli J, Kirischuk S, Grantyn R
- (2004) Development and use-dependent modification of synaptic connections in the visual layers of the rodent superior colliculus. In: The Superior Colliculus (Hall WC, Moschovakis A, eds), pp 173-210. CRC Press
Grantyn R, Jüttner R, Meier J
- (2005) Brain-derived neurotrophic factor modulates GABAergic synaptic transmission by enhancing presynaptic glutamic acid decarboxylase 65 levels, promoting asynchronous release and reducing the number of activated postsynaptic receptors. Neuroscience 135: 749-763
Henneberger C, Kirischuk S, Grantyn R
- (2005) Effects of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) on glial cells and serotonergic neurones during development. J Neurochem 92: 616-627
Djalali S, Holtje M, Grosse G, Rothe T, Stroh T, Grosse J, Deng DR, Hellweg R, Grantyn R, Hortnagl H, Ahnert-Hilger G
- (2005) GluR- and TrkB-mediated maturation of GABA receptor function during the period of eye opening. Eur J Neurosci 21: 431-440
Henneberger C, Juttner R, Schmidt SA, Walter J, Meier JC, Rothe T, Grantyn R
- (2005) NGF controls dendrite development in hippocampal neurons by binding to p75NTR and modulating the cellular targets of Notch. Mol Biol Cell 16: 339-347
Salama-Cohen P, Arevalo MA, Meier J, Grantyn R, Rodriguez-Tebar A
- (2006) Altered balance of glutamatergic/GABAergic synaptic input and associated changes in dendrite morphology after BDNF expression in BDNF-deficient hippocampal neurons. J Neurosci 26: 7189-7200
Singh B, Henneberger C, Betances D, Arevalo MA, Rodriguez-Tebar A, Meier JC, Grantyn R
- (2006) Notch and NGF/p75NTR control dendrite morphology and the balance of excitatory/inhibitory synaptic input to hippocampal neurones through Neurogenin 3. J Neurochem 97:1269-1278
Salama-Cohen P, Arevalo MA, Grantyn R, Rodriguez-Tebar A
