Axonale Wegfindung des N. accessorius

• Antragsteller: Professor Dr. Ruijin Huang
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404081011

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Nervus accessorius hat zwei Wurzeln, eine radix interna (cranialis) und eine radix externa (spinalis). Die radix externa wird im Englischen als spinal accessory nerve (SAN) bezeichnet, da ihre Axone das zervikale Rückenmark seitlich verlassen und entlang des Rückenmarks nach kranial in die Schädelhöhle aufsteigen. Die Axone des SAN trennen sich vom cranialen Anteil des N. accesorius im Foramen jugulare, um die Muskeln des oberflächlichen Nackens und Rückens zu innervieren. Während der embryonalen Entwicklung des SAN sind zwei Phasen des Axonwachstums zu unterscheiden: (1) zunächst wachsen die Axone des SAN longitudinal entlang des spinalen Neuralrohrs, der embryonalen Anlage des zervikalen Rückenmarks, um dann (2) quer abzubiegen und transversal durch den ersten Somiten zu wachsen, der das Foramen jugulare bildet. In diesem Projekt hatten wir uns zum Ziel gesetzt, diese beiden Phasen der Axogenese des SAN zu untersuchen. Wir beobachteten, dass nach Entfernung der Neuralleistenzellen im Bereich des zervikalen Neuralrohres SAN-Axone von ihrer longitudinalen Richtung abwichen. Die Entfernung sensorischer Ganglien führte dazu, dass das transversale Auswachsen der SAN-Axone auf Höhe der ersten Somiten unterblieb. Die Funktion sensorischer Ganglien als Regulatoren des transversalen Auswachsens konnten wir auch dadurch bestätigen, dass heterotop transplantierte Ganglien das heterotop transversale Auswachsen von SAN-Axonen induzierten. Die Hemmung der Expression von Neuropilin- und Plexin-Genen in SAN-Neuronen durch Elektroporation von shRNA-Konstrukten führt zu Defaszikulation und Abweichung der SAN-Axone von ihrer normalen Route. Des Weiteren zeigten Co-Kultur-Experimente, dass sensorische Ganglien das Auswachsen motorischer Axone über neurotrophe Faktoren wie Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) und Nervenwachstumsfaktor (NGF) fördern. Das axonale Auswachsen sensorischer Ganglienzellen wird hingegen durch FGF8 aus Pharyngealbögen stimuliert. Basierend auf den Ergebnissen dieses Projekts können wir ein Bild von der Wegfindung der SAN-Axone skizzieren. Die Neuralleistenzellen fungieren als Grenzposten und bilden einen Tunnel seitlich entlang des Neuralrohrs. Die SAN-Axone können ausschließlich innerhalb des Tunnels projizieren. Das Semaphorin/Plexin/Neuropilin-Signalsystem vermittelt die Interaktion zwischen SAN-Axonen und Neuralleistenzellen. Es bleibt unklar, warum sie nur kranial projizieren. Erst auf Höhe des ersten Somiten werden die SAN-Axone durch das sensorische Ganglion vom Nervus vagus aus dem Tunnel heraus geleitet. Dabei könnten sensorische Axone als Leitschiene für die SAN-Axone dienen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• BDNF and NGF signals originating from sensory ganglia promote cranial motor axon growth. Poster Presentation in the Meeting Avian Model System in Paris Pasteur Institute.
  Lianlian Li et al.
  
• BDNF and NGF signals originating from sensory ganglia promote cranial motor axon growth. Experimental Brain Research, 238(1), 111-119.
  Li, Lianlian; Pu, Qin; Hintze, Maik; Wang, Yong; Eckhardt, Matthias; Gieselmann, Volkmar; Tiemann, Inga; Qi, Xufeng; Cai, Dongqing; Wang, Jianlin & Huang, Ruijin