{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:1697"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:1697","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Das axonale Regenerationspotential von Purkinje-Zellen in organotypischen Gewebekulturen des Kleinhirns","abstract":"Die Purkinje-Zellen des Kleinhirns gehören zu den Nervenzellen im adulten ZNS, die eine Schädigung ihrer Nervenfasern in vivo normalerweise gut überleben, aber niemals eine spontane Regenerationsantwort oder gar eine Reinnervation ihrer Zielzellen zeigen. Um die Eigenschaften dieses Nervenzelltyps nach einer Axotomie besser zu untersuchen, wurden organotypische Gewebekulturen des Kleinhirns von Maus und Ratte als in vitro-Läsionsmodell etabliert und die Reaktion der Purkinje-Zellen und ihrer Axone nach Verletzung analysiert. Der Vergleich von reifen Gewebekulturen mit Befunden zum adulten Kleinhirn in vivo zeigte übereinstimmend ein Überleben der Purkinje-Zellen nach einer Läsion aber keine Sprossungs- oder Regenerationsantwort ihrer Axone. Weitere \"organotypische\" Eigenschaften wie Organisation und Morphologie der Schnittkulturen bestätigten die Eignung dieses in vitro-Modells für Untersuchungen zum axonalen Regenerationspotential der Purkinje-Zellen. Es konnte festgestellt werden, dass die Regenerationsfähigkeit der Purkinje-Zellfasern mit zunehmendem postnatalen Alter des Kleinhirns bzw. mit längerer Kultivierung in vitro innerhalb eines relativ schmalen Zeitfensters (P5-7 bzw. DIV4-6) endet. Die früh postnatale Wachstumskapazität unreifer Purkinje-Zellen korrelierte dabei mit der Expression des wachstumsassoziierten Proteins CAP23 in den auswachsenden Nervenfortsätzen. Daneben konnte nachgewiesen werden, dass andere Nervenfaserpopulationen des Kleinhirns sowohl im unreifen als auch im reifen Gewebe das Potential besitzen, über eine mechanische Läsion zu wachsen. Der Versuch einer extrinsischen Stimulation der Regenerationsantwort durch verschiedene experimentelle Ansätze blieb ohne Erfolg. Weder durch die Mikrotransplantation primärer Schwann-Zellen noch olfaktorischer Hüllzellen in die Läsionsstelle konnte das Regenerationsvermögen reifer Purkinje-Zellaxone in Gewebekulturen wesentlich gesteigert werden; lediglich eine schwache Sprossungsantwort der lädierten Axone war damit zu erzielen. Obwohl die Ergebnisse nicht zum erwünschten Ziel der Regeneration von Purkinje-Zellaxonen führten, konnten durch die verschiedenen Untersuchungen wichtige Erkenntnisse gewonnen werden. Die axonale Regeneration anderer Kleinhirnnervenzellen in reifen Gewebekulturen nach Verletzung spricht gegen die Annahme einer hemmenden Läsionsbarriere des Narbengewebes durch reaktive Gliazellen und anderer inhibitorischer Moleküle. Die gleichfalls fehlende Regenerationsantwort nach Mikrotransplantation mit einem permissiven und neurotrophen Gliasubstrat spricht vielmehr für die Annahme, dass der Verlust der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellen auf den Mangel an intrinsischen Determinanten des axonalen Wachstums zurückzuführen sein könnte. Dabei scheint eine mässig starke Expression eines wachstumsassoziierten Proteins wie CAP23 allein nicht zur Induktion axonalen Wachstums auszureichen. Möglicherweise lässt sich aber durch die Kombination verschiedener wachstumsfördernder Moleküle in einer relativ hohen Konzentration eine Induktion der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellaxone erzielen. Die in der vorliegenden Dissertationsarbeit erzielten Ergebnisse ergänzen die bisherigen Befunde zum axonalen Regenerationspotenzial von Purkinje-Zellfasern im Kleinhirn nach einer Verletzung. Durch weitere Untersuchungen der Mechanismen, die für das axonale Wachstumspotenzial unreifer Purkinje-Zellen bzw. für den Verlust der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellfasern verantwortlich sind, lassen sich sehr wahrscheinlich auch wichtige Erkenntnisse über die Prozesse gewinnen, die allgemein zu einem Wachstum von Axonen führen und damit künftig auch die Regeneration adulter Nervenzellfasern verschiedener ZNS-Regionen nach einer Verletzung ermöglichen könnte.","abstract_html":"Die Purkinje-Zellen des Kleinhirns gehören zu den Nervenzellen im adulten ZNS, die eine Schädigung ihrer Nervenfasern in vivo normalerweise gut überleben, aber niemals eine spontane Regenerationsantwort oder gar eine Reinnervation ihrer Zielzellen zeigen. 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Die in der vorliegenden Dissertationsarbeit erzielten Ergebnisse ergänzen die bisherigen Befunde zum axonalen Regenerationspotenzial von Purkinje-Zellfasern im Kleinhirn nach einer Verletzung. Durch weitere Untersuchungen der Mechanismen, die für das axonale Wachstumspotenzial unreifer Purkinje-Zellen bzw. für den Verlust der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellfasern verantwortlich sind, lassen sich sehr wahrscheinlich auch wichtige Erkenntnisse über die Prozesse gewinnen, die allgemein zu einem Wachstum von Axonen führen und damit künftig auch die Regeneration adulter Nervenzellfasern verschiedener ZNS-Regionen nach einer Verletzung ermöglichen könnte.","Purkinje cells of the cerebellum survive axotomy in vivo but never show spontaneous axonal regeneration or a reinnervation of their target cells. To examine the regenerative potential of this nerve cell type after axotomy, an in vitro lesion model using organotypic cultures of the cerebellum of the mouse and rat was established, and the reaction of the Purkinje cells and their axons after an injury was analyzed. In mature slice cultures, the findings were similar to the situation in the adult cerebellum in vivo. The survival of the Purkinje cells after an axonal lesion was good, but no sprouting or regeneration of their axons was detectable. Further characteristics of organotypic slice cultures, such as the cellular organization and differentiation, confirmed the suitability of this in vitro model for investigations of the axonal regenerative potential of Purkinje cells. It could be shown that the regenerative ability of the Purkinje axons ends within a relatively narrow time window (P5-7 and/or DIV4-6) with increasing postnatal age of the cerebellum and/or increasing the time of cultivation in vitro. The good early postnatal growth capacity of immature Purkinje cells correlated with the expression of the growth-associated protein CAP23 in neuronal processes. Further, it could be shown that various nerve fiber populations of the cerebellum possessed the potential to grow across an injury site both in immature and mature slice cultures. Attempts to stimulate axonal regeneration by different experimental approaches were unsuccessful. Neither microtransplantation of primary Schwann cells nor of olfactory ensheathing cells into the lesion site could substantailly increase the regenerative ability of Purkinje cell axons in slice cultures. Although the results did not achieve the desired axonal regeneration of Purkinje cells, important conclusions were won by the investigations. The axonal regeneration of various cerebellar nerve cells in mature organotypic cultures after injury across the lesion speaks against the presumed presence of a barrier or scar at the lesion site formed by reactive glial cells or by the presence of inhibitory molecules. Rather, the failure of axonal regeneration even after microtransplantation with a permissive and neurotrophic glial substrate speaks for the loss of the axonal growth potential of injured Purkinje cells owing to the lack of intrinsic molecules that promote axonal growth. A moderate expression of growth-associated proteins, such as CAP23, seems not to be sufficient for the induction of robust axonal growth. Possibly, however, an induction of the regenerative ability of lesioned Purkinje cell axons might be obtained by combining different growth-promoting molecules in relatively high concentrations. The results obtained in this doctoral thesis confirm and go beyond past findings about the axonal regeneration potential of Purkinje cells of the cerebellum after injury. Further investigations are needed to reveal the mechanisms responsible for the good axonal growth potential of immature Purkinje cells and/or for the loss of potential for axonal regeneration in mature Purkinje cells. An improved understanding of the mechanisms that determine the regenerative potential of Purkinje cells is likely to yield information that would make it possible in the future to generally stimulate the regeneration of axons from diverse areas after an injury of the adult CNS."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Das axonale Regenerationspotential von Purkinje-Zellen in organotypischen Gewebekulturen des Kleinhirns","The potential for axonal regeneration of Purkinje cells in organotypic cultures of the cerebellum"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Fischbach, Karl-Friedrich"],"dc:creator":["Del Turco, Domenico"],"dc:description.abstract":["Die Purkinje-Zellen des Kleinhirns gehören zu den Nervenzellen im adulten ZNS, die eine Schädigung ihrer Nervenfasern in vivo normalerweise gut überleben, aber niemals eine spontane Regenerationsantwort oder gar eine Reinnervation ihrer Zielzellen zeigen. 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Die axonale Regeneration anderer Kleinhirnnervenzellen in reifen Gewebekulturen nach Verletzung spricht gegen die Annahme einer hemmenden Läsionsbarriere des Narbengewebes durch reaktive Gliazellen und anderer inhibitorischer Moleküle. Die gleichfalls fehlende Regenerationsantwort nach Mikrotransplantation mit einem permissiven und neurotrophen Gliasubstrat spricht vielmehr für die Annahme, dass der Verlust der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellen auf den Mangel an intrinsischen Determinanten des axonalen Wachstums zurückzuführen sein könnte. Dabei scheint eine mässig starke Expression eines wachstumsassoziierten Proteins wie CAP23 allein nicht zur Induktion axonalen Wachstums auszureichen. Möglicherweise lässt sich aber durch die Kombination verschiedener wachstumsfördernder Moleküle in einer relativ hohen Konzentration eine Induktion der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellaxone erzielen. Die in der vorliegenden Dissertationsarbeit erzielten Ergebnisse ergänzen die bisherigen Befunde zum axonalen Regenerationspotenzial von Purkinje-Zellfasern im Kleinhirn nach einer Verletzung. Durch weitere Untersuchungen der Mechanismen, die für das axonale Wachstumspotenzial unreifer Purkinje-Zellen bzw. für den Verlust der Regenerationsfähigkeit reifer Purkinje-Zellfasern verantwortlich sind, lassen sich sehr wahrscheinlich auch wichtige Erkenntnisse über die Prozesse gewinnen, die allgemein zu einem Wachstum von Axonen führen und damit künftig auch die Regeneration adulter Nervenzellfasern verschiedener ZNS-Regionen nach einer Verletzung ermöglichen könnte.","Purkinje cells of the cerebellum survive axotomy in vivo but never show spontaneous axonal regeneration or a reinnervation of their target cells. 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The good early postnatal growth capacity of immature Purkinje cells correlated with the expression of the growth-associated protein CAP23 in neuronal processes. Further, it could be shown that various nerve fiber populations of the cerebellum possessed the potential to grow across an injury site both in immature and mature slice cultures. Attempts to stimulate axonal regeneration by different experimental approaches were unsuccessful. Neither microtransplantation of primary Schwann cells nor of olfactory ensheathing cells into the lesion site could substantailly increase the regenerative ability of Purkinje cell axons in slice cultures. Although the results did not achieve the desired axonal regeneration of Purkinje cells, important conclusions were won by the investigations. The axonal regeneration of various cerebellar nerve cells in mature organotypic cultures after injury across the lesion speaks against the presumed presence of a barrier or scar at the lesion site formed by reactive glial cells or by the presence of inhibitory molecules. Rather, the failure of axonal regeneration even after microtransplantation with a permissive and neurotrophic glial substrate speaks for the loss of the axonal growth potential of injured Purkinje cells owing to the lack of intrinsic molecules that promote axonal growth. A moderate expression of growth-associated proteins, such as CAP23, seems not to be sufficient for the induction of robust axonal growth. Possibly, however, an induction of the regenerative ability of lesioned Purkinje cell axons might be obtained by combining different growth-promoting molecules in relatively high concentrations. 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