Einfluss der GTPase RhoA auf die axonale Regeneration und die Erholung der Funktion von Neuronen in organotypischen Kulturen

Im adulten Zentralnervensystem sind Regenerationsvorgänge sehr begrenzt. Ein Ansatz zur Förderung der axonalen Regeneration besteht in der Modifizierung intrazellulärer Signalwege, welche das Wachstum und die Regeneration von Neuriten beeinflussen. Rho-GTPasen wirken als molekulare Schalter beim Wachstum und der Retraktion von Neuriten. Die spezifische Inaktivierung eines ihrer Vertreter, RhoA, durch das C3-Fusionstoxin aus C. botulinum hat in einer in vivo Studie zur Regeneration von Neuriten geführt. Dieser Effekt sollte in der vorliegenden Arbeit in organotypischen Kokulturen von Cortex und Striatum neonataler Ratten untersucht werden. Neben der neuritenbildenden Wirkung von C3 sollte vor allem die Erholung der neuronalen Funktion anhand der striatalen Proenkephalin (PEnk)-Genexpression nachgewiesen werden. Diese wird durch corticostriatale Projektionsfasern via NMDA-Rezeptoren stimuliert. <br> <br>C3-Fusionstoxin führte jedoch bereits in intakten organotypischen Kulturen zu einer Abnahme der striatalen PEnk-Genexpression, und nach Durchtrennung corticostriataler Projektionen verhinderte es die Erholung der PEnk-Genexpression. Hier schien es sich um einen zytotoxischen Effekt von C3 auf striatale Neurone zu handeln, da die Stimulation des PEnk-Gens auch über andere Signalwege erfolglos blieb. <br>Aus diesen Ergebnissen ergab sich eine neue Fragestellung, nämlich nach der Wirkungsweise von C3 auf die striatale PEnk-Genexpression. Dazu wurden Primärkulturen dissoziierter neocorticaler und striataler Neurone untersucht: 1) In diesem Modell vermindert C3 nach NMDA-Rezeptor-Stimulation reversibel die striatale PEnk-Genexpression. 2) Die Rho-Kinase, als nachgeschalteter Effektor von RhoA, ist an diesem Effekt nicht beteiligt. 3) Die Signalwege über die Proteinkinasen A bzw. C zur Stimulation der PEnk-Genexpression werden durch C3 nicht gehemmt. Demnach ist ein spezifischer Einfluss von C3 auf die NMDA-vermittelte Stimulation der Genexpression wahrscheinlich. 4) C3 hat auf die NMDA-Rezeptor-Dichte jedoch keinen Einfluss. 5) Weiterhin bewirkt C3 weder eine Hemmung noch eine Verstärkung des neurotoxischen NMDA-Effektes auf Neurone, womit die oben genannte zytotoxische Wirkungsweise von C3 weiterhin ungeklärt bleibt. <br>Weiterführende Versuche aus der Arbeitsgruppe von Prof. Meyer zeigen über C3-Fusionstoxin einen Einfluss von RhoA auf das Membranprotein PSD95. Dieses Protein reguliert nicht nur die Verankerung von NMDA-Rezeptoren in der Zellmembran, sondern vermutlich auch einen dem NMDA-Rezeptor nachgeschalteten Signaltransduktionsweg. Es wäre denkbar, dass RhoA über diesen Weg die striatale PEnk-Genexpression beeinflusst.

Author dc:creator

• Frey, Ulrike

Contributors dc:contributor

• Meyer, Dieter K.

• RhoA
• organotypische Kultur
• neuronale Funktion
• C3-Fusionstoxin
• PEnk-Genexpression
• organotypic culture, axonal regeneration
• neuronal function

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