Expression von Aquaporin 4 und Aquaporin 9 in glialen und neuronalen Zellkulturen des Mesencephalons und des Striatums der Maus

Hintergrund: Aquaporine (AQP) sind Wasserkanalproteine, welche eine bedeutende Rolle in der Homöostase- und Volumenregulation der Zelle spielen. Neben ausschließlich wasserpermeablen Aquaporinen wie AQP4 existieren auch Aquaglyceroporine wie AQP9, welche zusätzlich für einige Stoffwechselmetabolite (z.B. Laktat) permeabel sind. Im Zentralnervensystem werden hauptsächlich AQP4 und AQP9 exprimiert. Die Rolle dieser Aquaporine während der Entwicklung und Differenzierung bestimmter Hirngebiete ist bisher nur ansatzweise untersucht. Ebenso ist über die Expression von AQP4 und AQP9 während der Entwicklung und Faktoren, die diese regulieren, wenig bekannt. Die Aquaporin-Expression könnte unter anderem durch die Entwicklungssignale Dopamin und Östrogen reguliert werden. Hinweise hierfür werden in dieser Arbeit anhand eines Zellkulturmodells aus mesencephalem und striatalem Gewebe der Maus zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien (embryonal und postnatal) untersucht. Material und Methoden: Gliale und neuronale Zellkulturen des Mesencephalons und des Striatums der Maus wurden mit Dopamin oder Östrogen in An- bzw. Abwesenheit von Dopamin- bzw. Östrogen-spezifischen Rezeptorantagonisten behandelt. Die Analyse der AQP4- bzw. AQP9-Expression erfolgte per real-time-PCR (auf AQP-mRNA-Ebene) sowie per Western Blot und Immunzytochemie (auf AQP-Proteinebene). Ergebnisse: Dopamin führte im Striatum zu einer Hochregulation von AQP9 in Neuronen und in Gliazellen, dagegen zu einer Herunterregulation von AQP4 in Gliazellen. In mesencephalen Gliazellkulturen führte die Dopaminbehandlung zur Hochregulation von AQP9 und zu einer Herunterregulation von AQP4. In Neuronen des Mesencephalons waren die Konzentrationen von AQP4 und AQP9 unterhalb der Nachweisgrenze. Bei Östrogenbehandlung striataler Zellen zeigte sich bei Neuronen- und Gliazellen eine Herunterregulation von AQP9, während AQP4 in Gliazellen hochreguliert wurde. Diskussion: Dopamin und Östrogen modifizierten die AQP-Expression in striatalen und mesencephalen Zellkulturen. Diese Ergebnisse stützen unsere Hypothese, wonach die durch Östrogen stimulierte Zellproliferation während der Ontogenese möglicherweise die Expression von AQP4 erfordert, welche die im Verlauf von Zellteilungen auftretenden Volumenänderungen erleichtert. Das Differenzierungssignal Dopamin dagegen scheint die Expression von AQP9 und damit den Austausch von energiereichen Stoffwechselmetaboliten über die Zellmembran während der stoffwechselintensiven Phase der Zelldifferenzierung zu fördern. Bezüglich der Signaltransduktion der beobachteten dopaminergen Effekte scheinen neben D1- bzw. D2-Rezeptoren auch andere Rezeptoren (u.a. alpha2-Adrenozeptoren) bzw. Signaltransduktionswege eine Rolle zu spielen. Da frühzeitige Störungen glutamaterger und dopaminerger Transmittersysteme während der Ontogenese als Ursache einer späteren Erkrankung an Schizophrenie diskutiert werden, könnte man die Vermutung anstellen, dass auch eine dysfunktionale AQP-Expression während der Embryonalentwicklung ein Element dieser Pathogenese darstellen könnte.

Author

• Hawes, Jörg Walter Richard

Identifier

hdl:10900/45599

OAI record oai:identifier

https://publikationen.uni-tuebingen.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=mets&identifier=oai%3Apublikationen.uni-tuebingen.de%3A10900%2F45599