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Molekulare Mechanismen zur Steuerung tangentialer Zellwanderungen im embryonalen Gehirn der Maus

Flunkert, Stefanie :
Molekulare Mechanismen zur Steuerung tangentialer Zellwanderungen im embryonalen Gehirn der Maus.
[Online-Edition: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5424]
Technische Universität , Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

Official URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5424

Abstract

Während der embryonalen Entwicklung des Gehirns der Maus erreichen neuronale Vorläuferzellen entweder über radiale oder tangentiale Wanderung ihre Zielgebiete. Bei der tangentialen Wanderung ziehen die Zellen entlang der pialen Oberfläche, wobei sie weite Strecken zurücklegen können. Das Ziel dieser Arbeit war es, Mechanismen tangentialer Wanderungen im embryonalen Gehirn der Maus aufzuklären. Dabei wurden die Untersuchungen exemplarisch am posterioren extramuralen Wanderungsstrom (pes) des Rhombencephalons durchgeführt. Zur grundlegenden Untersuchung des pes stand die YT-PhPax6-tTA-transgene Mäuselinie zur Verfügung, mit der eine gezielte GFP-Markierung der Pax6-positiven Zellen dieser Wanderung realisiert werden konnte. Mit Hilfe dieser transgenen Mäuselinie wurden Transplantations-, Kollagenkokulturexperimente sowie Überexpressionsstudien am pes durchgeführt. Zusätzlich wurden Expressionstudien zur Identifizierung von Proteinen erstellt, die Einfluß auf die Wanderungen des Rhombencephalons nehmen könnten. Über den Verlauf des pes konnte gezeigt werden, daß die Zellen nicht entlang von andersartig gebildeten Fortsätzen wandern. Zudem hat die homogen strukturierte Bodenplatte, vermutlich über Netrin-1, eine anziehende Wirkung auf die Zellen. Die anziehende Wirkung wird jedoch aufgehoben, sobald diese Zellen die Bodenplatte gekreuzt haben. Nach der Kreuzung wirkt entweder die Flügelplatte anziehend oder/und die Bodenplatte abstoßend auf die wandernden Zellen, so daß diese ihre kontralateralen Zielgebiete erreichen können. Ferner konnte für diese Wanderung der Unc5H3 Rezeptor als „dependence receptor“ bestätigt werden. Daneben kommt dem Rezeptor während des Einwanderns der Zellen in das Parenchym möglicherweise eine Funktion bei der Zielerkennung zu. Außerdem konnten EphA3, EphA7 und EphrinB1 als mögliche regulatorische Proteine der tangentialen Wanderungen des Rhombencephalons identifiert werden. Zusätzlich wurde erstmals ein direkter Vergleich der Expressionsmuster von Netrin-1 und seinen Rezeptoren DCC, Neogenin und Unc5H1-4 durchgeführt, der eine wahrscheinliche Aufgabe dieser Proteine nicht nur für die tangentialen Wanderungen im Rhombencephalon sondern auch für tangentiale und radiale Wanderungen im Telencephalon belegt. Durch diese Untersuchungen konnten erstmals grundlegende Mechanismen des pes geklärt, sowie Proteine, die in tangentialen Wanderungen involviert sind, identifiziert werden.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2005
Creators: Flunkert, Stefanie
Title: Molekulare Mechanismen zur Steuerung tangentialer Zellwanderungen im embryonalen Gehirn der Maus
Language: German
Abstract:

Während der embryonalen Entwicklung des Gehirns der Maus erreichen neuronale Vorläuferzellen entweder über radiale oder tangentiale Wanderung ihre Zielgebiete. Bei der tangentialen Wanderung ziehen die Zellen entlang der pialen Oberfläche, wobei sie weite Strecken zurücklegen können. Das Ziel dieser Arbeit war es, Mechanismen tangentialer Wanderungen im embryonalen Gehirn der Maus aufzuklären. Dabei wurden die Untersuchungen exemplarisch am posterioren extramuralen Wanderungsstrom (pes) des Rhombencephalons durchgeführt. Zur grundlegenden Untersuchung des pes stand die YT-PhPax6-tTA-transgene Mäuselinie zur Verfügung, mit der eine gezielte GFP-Markierung der Pax6-positiven Zellen dieser Wanderung realisiert werden konnte. Mit Hilfe dieser transgenen Mäuselinie wurden Transplantations-, Kollagenkokulturexperimente sowie Überexpressionsstudien am pes durchgeführt. Zusätzlich wurden Expressionstudien zur Identifizierung von Proteinen erstellt, die Einfluß auf die Wanderungen des Rhombencephalons nehmen könnten. Über den Verlauf des pes konnte gezeigt werden, daß die Zellen nicht entlang von andersartig gebildeten Fortsätzen wandern. Zudem hat die homogen strukturierte Bodenplatte, vermutlich über Netrin-1, eine anziehende Wirkung auf die Zellen. Die anziehende Wirkung wird jedoch aufgehoben, sobald diese Zellen die Bodenplatte gekreuzt haben. Nach der Kreuzung wirkt entweder die Flügelplatte anziehend oder/und die Bodenplatte abstoßend auf die wandernden Zellen, so daß diese ihre kontralateralen Zielgebiete erreichen können. Ferner konnte für diese Wanderung der Unc5H3 Rezeptor als „dependence receptor“ bestätigt werden. Daneben kommt dem Rezeptor während des Einwanderns der Zellen in das Parenchym möglicherweise eine Funktion bei der Zielerkennung zu. Außerdem konnten EphA3, EphA7 und EphrinB1 als mögliche regulatorische Proteine der tangentialen Wanderungen des Rhombencephalons identifiert werden. Zusätzlich wurde erstmals ein direkter Vergleich der Expressionsmuster von Netrin-1 und seinen Rezeptoren DCC, Neogenin und Unc5H1-4 durchgeführt, der eine wahrscheinliche Aufgabe dieser Proteine nicht nur für die tangentialen Wanderungen im Rhombencephalon sondern auch für tangentiale und radiale Wanderungen im Telencephalon belegt. Durch diese Untersuchungen konnten erstmals grundlegende Mechanismen des pes geklärt, sowie Proteine, die in tangentialen Wanderungen involviert sind, identifiziert werden.

Place of Publication: Darmstadt
Publisher: Technische Universität
Uncontrolled Keywords: Unc5, Netrin, Neogenin, Stammhirn, tangentiale Zellwanderung, rhombische Lippe, Ephrin
Divisions: 10 Department of Biology
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Official URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5424
Referees: Layer, Prof. Dr. Paul and Wässle, Prof. Dr. Heinz
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 30 November 2004
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
During the embryonic development of the mouse brain essentially all neuronal progenitor cells migrate from their place of birth in the ventricular zone towards their target areas where they settle and differentiate. Two modes of migration are known: radial and tangential neuronal cell migration. Tangentially migrating neurons travel long distances parallel to the pial surface, whereas radially migrating neurons travel along processes of radial glia. The aim of this work was to clarify the mechanisms of tangential neuronal migration in the embryonic mouse. This study focussed on the posterior extramural migration stream (PES). A YT-PhPax6-tTA transgene mouse line was used to selectively label all Pax6 positive cells of this migration stream with GFP (green fluorescent protein). To investigate properties of migrating cells, transplantations, collagen cocultures and overexpression studies were performed. In addition, expression studies were used to identify genes, which may influence rhombencephalic cell migrations. My results demonstrate that neuronal precursors in the PES migrate autonomousely and not along preexisting fibers. Cells are attracted by the floor plate. Transplantation experiments show that the attractive signal in the floor plate is distributed homogenously along the rostro-caudal axis. The responsiveness to the attractive signal is lost once migrating neurons have crossed the midline. Collagen coculture experiments and expression studies suggest that the attractive signal in the floor plate is at least partly mediated by Netrin-1 and its receptors. Overexpression of the Netrin-1 receptor Unc5H3 in migrating PES cells resulted in apoptosis providing further evidence that this receptor acts as “dependence receptor”. Alongside the receptor is important for the correct migration of the cells from the pial surface into the parenchym to recognise their targets. In addition the proteins EphA3, EphA7 and EphrinB1 were identified to possibly regulate the tangential migrations in the rhombencephalon. Accessorily a direct accord of the expression patterns of Netrin1 and its receptors DCC, neogenin and Unc5H1-4 was carried out. The results suggest a possible role of these proteins not only for tangential migration in the rhombencephalon but also for tangential and radial migration in the telencephalon. Taken together, these studies provide for the first time insight to general mechanisms underlying tangential brain stem cell migrations. In addition, potential candidates were identified mediating guidance cues of tangentially migrating PES neurons.English
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