Der Einfluss von SynCAM1 auf die Stabilisierung synaptischer Spineseine in vivo Analyse
Der Einfluss von SynCAM1 auf die Stabilisierung synaptischer Spines
eine in vivo Analyse
Dokument öffnen (28.1MB)Art der Hochschulschrift
DissertationPrüfungsdatum
10.12.2015Datum der Veröffentlichung
05.01.2016Erstgutachter
Stein, ValentinZweitgutachter
Witke, WalterMetadaten
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Inhalt
Die Verknüpfung von Nervenzellen durch Synapsen ist essentiell für die Funktion des Gehirns. Unnatürliche synaptische Strukturen sind dabei ein Merkmal neurodegenerativer Erkrankungen. Für therapeutische Ansätze und zum Verständnis der Arbeitsweise des Gehirns sind Untersuchungen zur Entstehung und Stabilität von Synapsen unerlässlich, da der zugrundeliegende Mechanismus nur unvollständig verstanden ist.
Zelladhäsionsproteine wie das Immunglobulin-Protein SynCAM1 (Synaptic cell adhesion molecule 1) sind mögliche Regulatoren für die Entwicklung und Stabilität von Synapsen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von SynCAM1 auf die Bildung und Stabilität von dendritischen Spines untersucht.
Mit Hilfe der Zwei-Photonen-Mikroskopie wurden in vivo Aufnahmen von Spines im Cortex im Abstand von einigen Tagen bis zu Monaten durchgeführt, um den Lebenszyklus einzelner Spines zu verfolgen. Dazu wurde ein Zwei-Photonen-Mikroskop konzipiert und aufgebaut, mit dem anschließend die in vivo Aufnahmen durchgeführt wurden.
Um zu untersuchen, ob das Zelladhäsionsmolekül SynCAM1 einen Einfluss auf die Bildung und Stabilität von Synapsen hat, wurden sowohl SynCAM1flag überexprimierende als auch SynCAM1 Knockout-Mäuse analysiert. Dieses Vorgehen erlaubt die Betrachtung von Spines unter einem erhöhten SynCAM1 Proteinlevel sowie in Abwesenheit von SynCAM1. In beiden Mauslinien wurde die dynamische Änderung der dendritischen Spines ermittelt und verglichen. Dazu wurde die Anzahl der neugebildeten Spines, der Verlust bestehender Spines sowie die Stabilität von Spines mit Hilfe selbstgeschriebener Software ausgewertet.
In den SynCAM1flag Überexpressionstieren zeigte sich dabei, dass Spines stabiler sind und eine verlängerte Lebensdauer haben. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines wird außerdem durch die Überexpression von SynCAM1flag verringert. Gleichzeitig haben neugebildete Spines infolge der SynCAM1flag Überexpression eine erhöhte Überlebenschance. Letztendlich führt die Überexpression von SynCAM1 zum Anstieg der Spinedichte. Interessanterweise verbleibt die Spinedichte erhöht auch nachdem die SynCAM1flag Überexpession wieder abgeschaltet wurde.
Die SynCAM1 Knockout-Mäuse liefern dazu komplementäre Ergebnisse. Die Spines der SynCAM1 Knockout-Tiere sind deutlich instabiler und haben eine verminderte Lebensdauer. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines der Knockout-Tiere ist ferner stark erhöht. Weiterhin ist die Überlebensrate von neugebildeten Spines vermindert. Überdies ist die Spinedichte der SynCAM1 Knockout-Tiere verringert.
Aus den gemachten Beobachtungen lässt sich schlussfolgern, dass SynCAM1 eine Schlüsselrolle in der Entwicklung und Stabilität von Spines übernimmt. Es konnte in dieser Arbeit der direkte Zusammenhang vom Expressionslevel eines synaptischen Adhäsionsproteins mit der Stabilität von dendritischen Spines in vivo nachgewiesen werden.
Zusammenfassend belegen die vorgestellten Ergebnisse einen starken Einfluss von SynCAM1 auf die Lebensdauer und Entwicklung von Spines. Damit konnte SynCAM1 als wichtiger Mediator für die Bildung und den Erhalt von Synapsen im Gehirn identifiziert werden.
Zelladhäsionsproteine wie das Immunglobulin-Protein SynCAM1 (Synaptic cell adhesion molecule 1) sind mögliche Regulatoren für die Entwicklung und Stabilität von Synapsen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von SynCAM1 auf die Bildung und Stabilität von dendritischen Spines untersucht.
Mit Hilfe der Zwei-Photonen-Mikroskopie wurden in vivo Aufnahmen von Spines im Cortex im Abstand von einigen Tagen bis zu Monaten durchgeführt, um den Lebenszyklus einzelner Spines zu verfolgen. Dazu wurde ein Zwei-Photonen-Mikroskop konzipiert und aufgebaut, mit dem anschließend die in vivo Aufnahmen durchgeführt wurden.
Um zu untersuchen, ob das Zelladhäsionsmolekül SynCAM1 einen Einfluss auf die Bildung und Stabilität von Synapsen hat, wurden sowohl SynCAM1flag überexprimierende als auch SynCAM1 Knockout-Mäuse analysiert. Dieses Vorgehen erlaubt die Betrachtung von Spines unter einem erhöhten SynCAM1 Proteinlevel sowie in Abwesenheit von SynCAM1. In beiden Mauslinien wurde die dynamische Änderung der dendritischen Spines ermittelt und verglichen. Dazu wurde die Anzahl der neugebildeten Spines, der Verlust bestehender Spines sowie die Stabilität von Spines mit Hilfe selbstgeschriebener Software ausgewertet.
In den SynCAM1flag Überexpressionstieren zeigte sich dabei, dass Spines stabiler sind und eine verlängerte Lebensdauer haben. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines wird außerdem durch die Überexpression von SynCAM1flag verringert. Gleichzeitig haben neugebildete Spines infolge der SynCAM1flag Überexpression eine erhöhte Überlebenschance. Letztendlich führt die Überexpression von SynCAM1 zum Anstieg der Spinedichte. Interessanterweise verbleibt die Spinedichte erhöht auch nachdem die SynCAM1flag Überexpession wieder abgeschaltet wurde.
Die SynCAM1 Knockout-Mäuse liefern dazu komplementäre Ergebnisse. Die Spines der SynCAM1 Knockout-Tiere sind deutlich instabiler und haben eine verminderte Lebensdauer. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines der Knockout-Tiere ist ferner stark erhöht. Weiterhin ist die Überlebensrate von neugebildeten Spines vermindert. Überdies ist die Spinedichte der SynCAM1 Knockout-Tiere verringert.
Aus den gemachten Beobachtungen lässt sich schlussfolgern, dass SynCAM1 eine Schlüsselrolle in der Entwicklung und Stabilität von Spines übernimmt. Es konnte in dieser Arbeit der direkte Zusammenhang vom Expressionslevel eines synaptischen Adhäsionsproteins mit der Stabilität von dendritischen Spines in vivo nachgewiesen werden.
Zusammenfassend belegen die vorgestellten Ergebnisse einen starken Einfluss von SynCAM1 auf die Lebensdauer und Entwicklung von Spines. Damit konnte SynCAM1 als wichtiger Mediator für die Bildung und den Erhalt von Synapsen im Gehirn identifiziert werden.
Klassifikation (DDC)
500 NaturwissenschaftenKörber, Nils: Der Einfluss von SynCAM1 auf die Stabilisierung synaptischer Spines : eine in vivo Analyse. - Bonn, 2016. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-42395
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-42395
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Zelladhäsionsproteine wie das Immunglobulin-Protein SynCAM1 (Synaptic cell adhesion molecule 1) sind mögliche Regulatoren für die Entwicklung und Stabilität von Synapsen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von SynCAM1 auf die Bildung und Stabilität von dendritischen Spines untersucht.
Mit Hilfe der Zwei-Photonen-Mikroskopie wurden in vivo Aufnahmen von Spines im Cortex im Abstand von einigen Tagen bis zu Monaten durchgeführt, um den Lebenszyklus einzelner Spines zu verfolgen. Dazu wurde ein Zwei-Photonen-Mikroskop konzipiert und aufgebaut, mit dem anschließend die in vivo Aufnahmen durchgeführt wurden.
Um zu untersuchen, ob das Zelladhäsionsmolekül SynCAM1 einen Einfluss auf die Bildung und Stabilität von Synapsen hat, wurden sowohl SynCAM1flag überexprimierende als auch SynCAM1 Knockout-Mäuse analysiert. Dieses Vorgehen erlaubt die Betrachtung von Spines unter einem erhöhten SynCAM1 Proteinlevel sowie in Abwesenheit von SynCAM1. In beiden Mauslinien wurde die dynamische Änderung der dendritischen Spines ermittelt und verglichen. Dazu wurde die Anzahl der neugebildeten Spines, der Verlust bestehender Spines sowie die Stabilität von Spines mit Hilfe selbstgeschriebener Software ausgewertet.
In den SynCAM1flag Überexpressionstieren zeigte sich dabei, dass Spines stabiler sind und eine verlängerte Lebensdauer haben. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines wird außerdem durch die Überexpression von SynCAM1flag verringert. Gleichzeitig haben neugebildete Spines infolge der SynCAM1flag Überexpression eine erhöhte Überlebenschance. Letztendlich führt die Überexpression von SynCAM1 zum Anstieg der Spinedichte. Interessanterweise verbleibt die Spinedichte erhöht auch nachdem die SynCAM1flag Überexpession wieder abgeschaltet wurde.
Die SynCAM1 Knockout-Mäuse liefern dazu komplementäre Ergebnisse. Die Spines der SynCAM1 Knockout-Tiere sind deutlich instabiler und haben eine verminderte Lebensdauer. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines der Knockout-Tiere ist ferner stark erhöht. Weiterhin ist die Überlebensrate von neugebildeten Spines vermindert. Überdies ist die Spinedichte der SynCAM1 Knockout-Tiere verringert.
Aus den gemachten Beobachtungen lässt sich schlussfolgern, dass SynCAM1 eine Schlüsselrolle in der Entwicklung und Stabilität von Spines übernimmt. Es konnte in dieser Arbeit der direkte Zusammenhang vom Expressionslevel eines synaptischen Adhäsionsproteins mit der Stabilität von dendritischen Spines in vivo nachgewiesen werden.
Zusammenfassend belegen die vorgestellten Ergebnisse einen starken Einfluss von SynCAM1 auf die Lebensdauer und Entwicklung von Spines. Damit konnte SynCAM1 als wichtiger Mediator für die Bildung und den Erhalt von Synapsen im Gehirn identifiziert werden.},
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Zelladhäsionsproteine wie das Immunglobulin-Protein SynCAM1 (Synaptic cell adhesion molecule 1) sind mögliche Regulatoren für die Entwicklung und Stabilität von Synapsen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von SynCAM1 auf die Bildung und Stabilität von dendritischen Spines untersucht.
Mit Hilfe der Zwei-Photonen-Mikroskopie wurden in vivo Aufnahmen von Spines im Cortex im Abstand von einigen Tagen bis zu Monaten durchgeführt, um den Lebenszyklus einzelner Spines zu verfolgen. Dazu wurde ein Zwei-Photonen-Mikroskop konzipiert und aufgebaut, mit dem anschließend die in vivo Aufnahmen durchgeführt wurden.
Um zu untersuchen, ob das Zelladhäsionsmolekül SynCAM1 einen Einfluss auf die Bildung und Stabilität von Synapsen hat, wurden sowohl SynCAM1flag überexprimierende als auch SynCAM1 Knockout-Mäuse analysiert. Dieses Vorgehen erlaubt die Betrachtung von Spines unter einem erhöhten SynCAM1 Proteinlevel sowie in Abwesenheit von SynCAM1. In beiden Mauslinien wurde die dynamische Änderung der dendritischen Spines ermittelt und verglichen. Dazu wurde die Anzahl der neugebildeten Spines, der Verlust bestehender Spines sowie die Stabilität von Spines mit Hilfe selbstgeschriebener Software ausgewertet.
In den SynCAM1flag Überexpressionstieren zeigte sich dabei, dass Spines stabiler sind und eine verlängerte Lebensdauer haben. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines wird außerdem durch die Überexpression von SynCAM1flag verringert. Gleichzeitig haben neugebildete Spines infolge der SynCAM1flag Überexpression eine erhöhte Überlebenschance. Letztendlich führt die Überexpression von SynCAM1 zum Anstieg der Spinedichte. Interessanterweise verbleibt die Spinedichte erhöht auch nachdem die SynCAM1flag Überexpession wieder abgeschaltet wurde.
Die SynCAM1 Knockout-Mäuse liefern dazu komplementäre Ergebnisse. Die Spines der SynCAM1 Knockout-Tiere sind deutlich instabiler und haben eine verminderte Lebensdauer. Der Anteil Filopodia-ähnlicher Spines der Knockout-Tiere ist ferner stark erhöht. Weiterhin ist die Überlebensrate von neugebildeten Spines vermindert. Überdies ist die Spinedichte der SynCAM1 Knockout-Tiere verringert.
Aus den gemachten Beobachtungen lässt sich schlussfolgern, dass SynCAM1 eine Schlüsselrolle in der Entwicklung und Stabilität von Spines übernimmt. Es konnte in dieser Arbeit der direkte Zusammenhang vom Expressionslevel eines synaptischen Adhäsionsproteins mit der Stabilität von dendritischen Spines in vivo nachgewiesen werden.
Zusammenfassend belegen die vorgestellten Ergebnisse einen starken Einfluss von SynCAM1 auf die Lebensdauer und Entwicklung von Spines. Damit konnte SynCAM1 als wichtiger Mediator für die Bildung und den Erhalt von Synapsen im Gehirn identifiziert werden.},
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