Rolle der Two-Pore-Kanäle in der astroglialen Mechanosensitivität und Regulierung des Wasserhaushalts

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Michael Grimm
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530169710

Bei Säugetieren wird der Wasserhaushalt durch physiologische Prozesse wie Appetit auf Salz oder Durst sowie durch renale Sekretion oder Rückresorption von Na+ oder Wasser aufrechterhalten, wobei die Neuropeptide Vasopressin (VP) und Oxytocin (OT) eine entscheidende Rolle spielen. Letztere werden zentral in den paraventrikulären und supraoptischen Kernen des Hypothalamus gebildet. Diese Kerne sind für die Regulierung des Wasser-Mineral-Gleichgewichts von entscheidender Bedeutung, da sie einerseits osmotische Veränderungen in extrazellulären Flüssigkeiten wahrnehmen können, andererseits Inputs von anderen Bereichen der Lamina terminalis circumventricularis erhalten, um Flüssigkeitsungleichgewichte wahrnehmen. Aktuelle Studien weisen darauf hin, dass Astrozyten die primären Sensoren für osmotische Veränderungen im Gehirn sind. Trotz dieser primären physiologischen Bedeutung ist unser Wissen über die in Astrozyten exprimierten Osmorezeptoren nach wie vor begrenzt, insbesondere in Bezug auf Dehydratation/hyperosmotischen Stress. Die Fähigkeit, auf die Aktivierung mechanosensitiver Kanäle mit einem zytosolischen Ca2+ Anstieg zu reagieren, der zu morphologischen Veränderungen führt, die die Aktivität der VP- und OT-Neuronen modulieren, ist ein aktueller Forschungsfokus. In diesem Zusammenhang sind Lysosomen als lokale Ca2+-Quelle an der astroglialen Aktivierung beteiligt. Jüngste Ergebnisse belegen, dass Endolysosomen als Osmosesensoren fungieren können, da sie ihr Volumen als Reaktion auf das Anschwellen oder Schrumpfen von Zellen auf osmotische Veränderungen hin anpassen können. Kürzlich haben wir festgestellt, dass lysosomale Ca2+-permeable Two-pore Kanäle (TPCs) als Schlüsselkomponenten bei der Kontrolle der VP- und OT-Sekretion fungieren. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass TPCs über einen noch zu klärenden Mechanismus an der durch Hyperosmolarität ausgelösten Modulation der neuronalen Aktivität von VP und OT beteiligt sind. Da unsere aktuellen Daten darauf hindeuten, dass TPCs an den Ca2+-Erhöhungen der hypothalamischen Astrozyten beteiligt sind, postulieren wir, dass sie eine wichtige Komponente der mechanosensitiven Maschinerie, die die Osmosensitivität der Astroglia reguliert, darstellen. Um diese Hypothese zu überprüfen, schlagen wir Folgendes vor: 1. In vitro die Verteilung und die mechanosensitiven Funktionen von TPCs in isolierten Astrozyten zu charakterisieren durch einerseits hochauflösende Imaging-Verfahren, zum anderen durch direkte Messung der Mechanosensitivität der endolysosomalen Kanäle mit der endolysosomalen patch-clamp Technik. 2. In vivo die Bedeutung astroglialer TPCs bei der VP/OT-gesteuerten physiologischen Kontrolle des Wasserhaushalts, der Wasseraufnahme und der damit verbundenen Mechanismen zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird die Wasseraufnahme zusammen mit der in-vivo-Darstellung der OT- und VP-Freisetzung unter hyperosmotischen Stressbedingungen bei Mäusen, bei denen die astroglialen TPCs entfernt wurden, evaluiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortlich: Jose-Manuel Cancela, Ph.D.
• Kooperationspartner: Glenn Dallerac, Ph.D.