Die Bedeutung glialer Calciumsignale für die Entwicklung der Glomeruli im Antennallobus des Tabakschwärmers Manduca sexta

• Applicant: Professor Dr. Christian Lohr
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2001 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5336308

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

Ziel des Projektes war es, Calciumsignale in Gliazellen des Antennallobus des Tabakschwärmers Manduca sexta zu messen und zu charakterisieren, sowie die Bedeutung der Calciumsignale für die Entwicklung des Antennallobus zu untersuchen. Während der Metamorphose des Tabakschwärmers Manduca sexta führt Aktivität der Riechrezeptorneurone zur Freisetzung von Acetylcholin im Antennallobus. Acetylcholin aktiviert nikotinische Acetylcholinrezeptoren der Gliazellen, wodurch die Gliazellmembran depolarisiert. Depolarisation öffnet spannungsabhängige Calciumkanäle der Gliazellen, der folgende Calciumeinstrom aktiviert CaMK IIa. Dadurch wird die Migration der Gliazellen initiiert bzw. aufrechterhalten. Die Migration der Gliazellen ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung des Antennallobus. Unterbrechung der Wechselwirkungen zwischen Riechrezeptoraxonen und Gliazellen bzw. der Calciumsignale in den Gliazellen führt zur Inhibition der Migration von Gliazellen und verhindert somit die Reifung des Antennallobus. Das hier vorgestellte Modell ist eines der wenigen Beispiele, in denen die Rolle von Calciumsignalen bei Neuron-Glia-Wechselwirkungen von der Entstehung der Calciumsignale bis hin zur Konsequenz für die Entwicklung des Nervensystems detailliert aufgeschlüsselt ist. In einem zweiten Typ von Gliazellen im Riechsystem von Manduca sexta, den sogenannten olfactory ensheathing cells (OECs), wird die Kommunikation zwischen Axonen und Gliazellen nicht durch Neurotransmitter, sondern durch eine Erhöhung der extrazellulären Kaliumkonzentration vermittelt. Dies steht im Gegensatz zu OECs im Riechsystem der Maus, wo Rezeptoraxone Glutamat und ATP als Neurotransmitter entlassen und metabotrope Rezeptoren der OECs aktivieren. Aktivierung der Rezeptoren führt zur intrazellulären Calciumfreisetzung aus Calciumspeichern.

Publications

• (2003). Monitoring neuronal calcium signalling using a new method for ratiometric confocal calcium imaging. Cell Calcium 34, 295-303
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  Lohr C, Heil JE & Deitmer JW
  
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  Lohr C & Deitmer JW
  
• (2011). Extrasynaptic neuron-glia communication: The how and why. Comm Integr Biol 4, 109-111
  Lohr C, Thyssen A & Hirnet D