Die Rolle von P2Y1 und AMPA Rezeptoren bei der Plastizität von Astrozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Lohr
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279354007

Perisynaptische Astrozyten detektieren präsynaptisch freigesetzte Neurotransmittermoleküle und reagieren mit Calciumsignalen über eine Vielzahl von Rezeptoren, wie z. B. metabotrope und ionotrope Glutamatrezeptoren sowie Purinozeptoren. Calciumsignale in Astrozyten bewirken die Freisetzung von sog. Gliotransmittern, was vermutlich zur synaptischen Plastizität beiträgt. Im beantragten Projekt zielen wir darauf ab, den Beitrag astrozytärer Glutamat- und Purinrezeptoren zur zeitlich-räumlichen Verteilung von Calciumsignalen in Astrozyten und zur Plastizität von Astrozyten aufzuschlüsseln. Folgende Hypothesen werden verfolgt:a) Metabotrope und ionotrope Glutamatrezeptoren sowie P2Y1 Purinozeptoren vermitteln unterschiedliche Muster lokaler und globaler Calciumsignale in Astrozyten,b) Neuron-Astrozyten-Kommunikation unterliegt synaptischer Plastizität, hervorgerufen durch tetanische StimulationUm diese Hypothesen zu bearbeiten, verwenden wir transgene Mäuse mit astrozytenspezifischer Deletion von AMPA bzw. P2Y1 Rezeptoren. Wir kombinieren diese astrozytenspezifischen Transgenen mit lasergerichteter Stimulation wie die Photoaktivierung von caged Calcium und caged IP3, um den Effekt der Stimulation speziell von Astrozyten auf die Plastizität der Astrozyten und auf neuronale Eigenschaften zu untersuchen. Wir verwenden den olfaktorischen Bulbus als Modellsystem, da er als Ganzes (in toto), d. h. mit intaktem neuronalem Netzwerk, untersucht werden kann, im Gegensatz z. B. zu hippokampalen Hirnschnitten. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Konzentrierung der synaptischen Bereiche in den zellkörperfreien Glomeruli, in denen sich astrozytären Ausläufern deutlich vom Hintergrund abheben und somit ideal fluoreszenzmikroskopisch untersucht werden können. Die Ergebnisse der Studie werden unser Verständnis darüber, wie Astrozyten in neuronale Netzwerke und Informationsverarbeitung wie Geruchswahrnehmung integriert sind, erweitern. Sie werden zeigen, dass Astrozyten keinesfalls passive Elemente des Nervensystems mit bestenfalls homeostatischen Funktionen sind, sondern maßgeblich an der Informationsverarbeitung und an Hirnfunktionen beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen