Rolle der olfaktorischen Hüllgliazellen bei der Axonregeneration im Riechnerv der Maus
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes war es, Calciumsignale in spezialisierten Gliazellen des Riechsystems, sog. olfaktorischen Hüllgliazellen (olfactory ensheathing cells; OEC), zu charakterisieren und die Mechanismen von Calciumwellen im Synzytium dieser Gliazellen zu untersuchen. Hierzu wurde zunächst ein Präparat entwickelt, das im Wesentlichen aus einer intakten Hemisphere des Bulbus olfactorius der Maus besteht und im Gegensatz zu üblichen Hirnschnittpräparaten weitestgehend unverletztes Gewebe beinhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass OECs im äußeren Bereich des „Nerve layer“ auf Applikation von Neurotransmitter und neuronaler Aktivität mit Calciumsignalen antworten, wohingegen OECs im inneren Nerve layer nicht auf diese Stimulationen reagierten. Vielmehr generierten sie spontan bei Raumtemperatur Calciumwellen, die über mehr als hundert Zellen hinweg weitergeleitet wurden. Bei Temperaturen über 30°C blieben diese Calciumwellen aus. Calciumsignale in OECs des äußeren Nerve layer während elektrischer Stimulation der sensorischen Axone waren auf ektopischer vesikulärer Freisetzung von ATP und Glutamat entlang der Axone zurückzuführen. Diese Calciumsignale führten zu Konstriktion von benachbarten Blutgefäßen, was die Beteiligung der OECs an neurovaskulärer Kopplung demonstriert. In tiefer gelegenen Laminae des Bulbus olfactorius, wie der Glomerularschicht, vermitteln Calciumsignale in Astrozyten neurovaskuläre Kopplung. In diesen Astrozyten kann GABA über die Aktivierung von GABA-Transportern Calciumsignale auslösen. GABA-Transporter nutzen die Energie des einwärtsgerichteten Na+-Gradienten über der Zellmembran, um GABA zusammen mit Na+ ins Zellinnere zu transportieren. Die dadurch ansteigende intrazelluläre Na+-Konzentration verringert den Na+-Gradienten, was zur Abschwächung der Effizienz des Na+-Ca2+-Austauschers führt. Der verringerte Ca2+-Transport führt zu einer moderaten Calciumerhöhung in den Astrozyten, wodurch calciuminduzierte Calciumfreisetzung über IP3-Rezeptoren ausgelöst wird und Calciumsignale mit hoher Amplitude generiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2009). GABA uptakedependent Ca2+ signaling in olfactory bulb astrocytes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 17570-17575
Doengi M, Hirnet D, Coulon P, Pape HC, Deitmer JW & Lohr C
- (2010). Ectopic vesicular neurotransmitter release along sensory axons mediates neurovascular coupling via glial calcium signaling. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107, 15258-15263
Thyssen A, Hirnet D, Wolburg H, Schmalzing G, Deitmer JW, Lohr C
- (2011). Extrasynaptic neuron-glia communication: The how and why. Comm Integr Biol 4, 109-111
Lohr C, Thyssen A & Hirnet D
- (2012). Temperature-dependent calcium-induced calcium release via InsP3 receptors in mouse olfactory ensheathing glial cells. Cell Calcium 52, 113-123
Stavermann M, Buddrus K, St John JA, Ekberg JA, Nilius B, Deitmer JW, Lohr C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ceca.2012.04.017) - (2013). Spatial and developmental heterogeneity of calcium signaling in olfactory ensheathing cells. GLIA 61, 327-337
Thyssen A, Stavermann M, Buddrus K, Doengi M, Ekberg JA, St John JA, Deitmer JW, Lohr C
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/glia.22434)
