Wirkung genetischer und pharmakologischer Modulation der Actinpolymerisation auf die Dopamin- und Glutamat-Freisetzung im Striatum der Maus

Abstract

Störungen von striatalen Neuronen oder von Projektionen auf striatale Neurone führen zu Krankheitsbildern wie z.B. M. Parkinson und Chorea Huntington. Um die Ätiologie und Pathogenese solcher Störungen oder potentielle Therapien zu untersuchen, werden in der Grundlagenforschung seit ca. 10 Jahren genetisch veränderte Mäuse verwendet. In dieser Arbeit wurde deshalb eine Technik etabliert, mit der einzelne Striatumregionen der Maus (1,0 x 0,3 mm; Durchmesser x Dicke) in vitro funktionell, d.h. durch Quantifizierung der Dopamin- und Glutamatfreisetzung, aber (am gleichen Präparat) auch molekularbiologisch oder histologisch untersucht werden können, was eine spezifischere Aussage erlaubt als das Homogenat des gesamten Striatums. Als Anwendung der entwickelten Methode wurde die Wirkung von Actincytoskelettveränderungen auf die Ca²⁺-abhängige Neurotransmitterfreisetzung im caudaten Putamen der Maus untersucht. Diese Veränderungen wurden pharmakologisch durch das Pilzgift Cytochalasin D (-> weniger Actinfilamente) oder genetisch durch knockout des Gelsolingens bei Mäusen (-> mehr Actinfilamente) erreicht.<br /> Die Dopamin-Freisetzung im caudaten Putamen wurde in drei coronaren Schnittebenen rostral von Bregma sowie innerhalb dieser Schnittebenen dorsomedial, lateral und ventromedial untersucht. In den drei coronaren Schnittebenen stieg die durchschnittliche NMDA-induzierte Dopamin-Freisetzung von rostral nach caudal um 37% an. Auch in den drei Regionen innerhalb einer Schnittebene stieg die NMDA-induzierte Dopamin-Freisetzung von dorsolateral nach ventromedial um 186% an.<br /> Cytochalasin D führt über die Reduktion der Actinfilamente zu einer reduzierten NMDA-induzierten Dopaminfreisetzung. Die Abwesenheit von Gelsolin (Gsn), das Actinfilamente zerteilt, führt über die Akkumulation von Actinfilamenten schließlich zu einer erhöhten Dopamin-Freisetzung. Dies wurde durch vergleichende Untersuchungen an Striatumpräparaten von Gsn-/- und Gsn+/+ Mäusen gezeigt. Hintergrund dieser Effekte ist, daß NMDA- und spannungsabhängige Ca²⁺-Kanäle an Actinfilamente gekoppelt sind und bei Entkopplung durch Actinfilamentdepolymerisation ihre Leitfähigkeit weitgehend verlieren.<br /> Mit der etablierten Microdissektionstechnik am Mausgehirn und in vitro Transmitterfreisetzung können also gezielt und reproduzierbar ca. 0,25 mm³ große Regionen im Striatum der Maus funktionell auf ihre Dopamin- und Glutamatfreisetzung untersucht werden, wobei das Hirngewebe anschließend immer noch für molekularbiologische Zwecke zur Verfügung steht. Das Verfahren gestattet auch die Gewebeanalyse lokal begrenzter Schadensparadigmen wie fokaler Hirninfarktmodelle oder intrastriataler Toxininjektionen.