Die Entwicklung der weißen Substanz des Kleinhirns als instruktive Nische für GABAerge Interneurone

Abstract

Während der Entwicklung des Cerebellums wandern die Vorläufer seiner inhibitorischen Interneurone durch die sich entwicklende weiße Substanz. Diese dient als instruktive Nische für die Differenzierung jener anhand ihrer Expression von Pax-2 identifizierbaren Interneuronvorläuferzellen. Die auf diese Pax-2⁺ Zellen einwirkende Signale sind bislang nicht bekannt. In meiner Arbeit untersuchte ich immunhistochemisch murine Cerebella zu unterschiedlichen Entwicklungszeitpunkten, um die zelluläre Zusammensetzung der weißen Substanz zu charakterisieren und somit die Mechanismen, die die außergewöhnliche Differenzierung der Pax-2⁺-Zellen ermöglichen, tiefer zu ergründen. Dazu verglich ich die räumliche Verteilung migrierender Pax-2⁺-Zellen mit anhand verschiedener Differenzierungsmarker identifizierter glialer Zellen sowie mit der Lokalisation proliferierender Zellen. Ich konnte zeigen, dass früh migrierende Pax-2⁺-Zellen die weiße Substanz verließen, ehe dort die meisten von mir analysierten glialen Marker exprimiert wurden. Eine Ausnahme dazu bildeten Iba-1⁺ Mikrogliazellen, die ich bereits dem Tag der Geburt in der weißen Substanz nachweisen konnte. Im weiteren Verlauf kommen später migrierende Pax-2⁺-Zellen mit einer zunehmenden Zahl reifender Glia in Kontakt. Abhängig vom Zeitpunkt ihrer Migration sind Pax-2⁺-Zellen also mit einer sich dynamisch verändernden Umgebung konfrontiert. Ich konnte zudem zeigen, dass reifende Glia Pax-2⁺-Zellen nicht aus der weißen Substanz verdrängen. Außerdem stellte ich fest, dass Astroglia in den tiefen Kernen des Kleinhirns GFAP-negativ sind. Auf den migrierenden Pax-2⁺-Zellen ließ sich im Gegensatz zu proliferierenden Körnerzellvorläufern kein P75NTR nachweisen. Dementsprechend müsste eine eventuelle Wirkung von sonic hedgehoc auf Pax-2⁺-Zellen von P75^NTR unabhängig sein. Hier beobachtete anterioposteriore Unterschiede in der Entwicklung der weißen Substanz, die sich insbesondere anhand der lokalen Reifung von Astro- und Oligodendrocyten zeigte, können nicht nur für das Verständnis der Entwicklung des Cerebellums wichtig sein, sondern auch für die Pathologie und Therapie verschiedener Erkrankungen. Meine Untersuchungen grenzen die möglichen Quellen der Einflussfaktoren, welche die einzigartige Neuroplastizität verursachen, ein. Die Expression von Signalmolekülen, die die Pax2⁺-Zellen beeinflussen können, sollten zeitlich mit der Expression der von mir charakterisierten Markern korrelieren.

In the developing cerebellum, the nascent white matter (WM) serves as an instructive niche for cerebellar cortical inhibitory interneurons. As their Pax2 expressing precursors transit the emerging WM, their laminar fate is programmed. The source(s) and nature of the signals involved remain unknown. Here, we used immunocytochemistry to follow the cellular maturation of the murine cerebellar WM during this critical period. During the first few days of postnatal development, when most Pax2 expressing cells are formed and many of them reach the cerebellar gray matter, only microglial cells can be identified in the territories through which Pax2 cells migrate. From p4 onward, cells expressing the oligodendrocytic or astrocyte markers, CNP-1, MBP or GFAP, started to appear in the nascent WM. Expression of macroglial markers increased with cerebellar differentiation, yet deep nuclei remained GFAP-negative at all ages. The progressive spread of maturing glia did not correlate with the exit of Pax2 cells from the WM, as indicated by the extensive mingling of these cells up to p15. Whereas sonic hedgehog-associated p75^NTR expression could be verified in granule cell precursors, postmitotic Pax2 cells are p75^NTR negative at all ages analyzed. Thus, if Pax2 cells, like their precursors, are sensitive to sonic hedgehog, this does not affect their expression of p75^NTR. Our findings document that subsequently generated sets of Pax2 expressing precursors of inhibitory cerebellar interneurons are confronted with a dynamically changing complement of cerebellar glia. The eventual identification of fate-defining pathways should profit from the covariation with glial maturation predicted by the present findings.