dc.contributor.author
Wendt, Stefan
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:43:57Z
dc.date.available
2017-05-29T09:26:54.421Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2956
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7156
dc.description.abstract
The brain is one of the most complex organs and its functions are known to be
impaired in numerous diseases of the central nervous system (CNS). Microglial
cells are the watchmen of the brain, which sense and prevent the spread of
pathological impacts on the CNS and, thus, averting neuronal death and loss of
function. The very fact that brain diseases are a common problem in modern
society shows that microglia often fail in maintaining the physiological
functions of the CNS. Since their discovery in the 19th century, and their
description by Pío del Río Hortega in 1919, microglia have been extensively
studied under healthy and pathological conditions. However, there are
pathological events regarding the role of microglial cells which are not well
studied yet. Cortical spreading depression (CSD) is an excitotoxic event of a
self-propagating depolarizing wave and is believed to be the mechanism of the
migraine aura. It is also associated with the early phase of stroke and shares
features with epilepsy. There are reports that CSD induces microglia
activation, but so far it is not known how these cells sense CSD in the first
place. One of the hallmarks of CSD is the elevation of extracellular potassium
concentrations in the brain regions of wave propagation. Microglia express
potassium channels, which may be used to sense the neuronal depolarization. A
second major characteristic is the secretion and accumulation of extracellular
glutamate. One of the most important receptor in the induction and spread of
associated neuronal depolarization is the N-methyl-Daspartate (NMDA) receptor
- an excitatory ionotropic glutamate receptor. Whereas NMDA receptor function
is well known in neurons, it is debated and the literature is controversial as
to whether microglial cells express NMDA receptors or not. Numerous
expressions of different neurotransmitter receptors were shown for microglial
cells and a functional expression of NMDA receptors might explain how these
cells sense CSD. In the present work, an experimental model of CSD in acute
mouse brain slices was employed to study whether and how microglia sense the
direct impact of an incoming wave of neuronal depolarization. The study
demonstrates that CSD induces NMDA receptor dependent inwardly rectifying
potassium currents in microglia. However, no evidence was found for functional
expression of NMDA receptors in microglia. The results were published in the
Journal of Neuroscience, June 8, 2016 (36(23):6165-74) and the paper is shown
below.
de
dc.description.abstract
Das Gehirn ist eines der komplexesten Organe des menschlichen Körpers, dessen
Funktionen bekanntermaßen in verschiedenen Erkrankungen des zentralen
Nervensystems (ZNS) eingeschränkt sind. Mikrogliazellen nehmen pathologische
Veränderungen des ZNS war und versuchen die Ausbreitung und das Sterben von
Neuronen und den damit verbunden Funktionsverlust zu verhindern.
Hirnerkrankungen sind ein allgegenwärtiges Problem unserer Gesellschaft und
deren Existenz impliziert, dass Mikrogliazellen häufig an ihren Aufgaben
scheitern. Seit ihrer Entdeckung im 19. Jahrundert, und der nachfolgenden
Beschreibung durch Pío del Río Hortega im Jahre 1919 wurden sie umfassend
unter physiologischen und pathologischen Bedingungen studiert. Dennoch gibt es
Pathologien in denen die Rolle der Mikroglia bisher weitgehend unbekannt ist.
Die kortikale Streudepolarisierung (KSD) ist ein exzitatotoxisches Phänomen
einer sich selbst ausbreitenden Welle, welche der vorraussichtliche
Mechanismus der Migräne-Aura ist. Dieses Phänomen wird ebenfalls mit
Schlaganfall und Epilepsie in Verbindung gebracht. Studien berichten, dass
Mikrogliazellen nach einer KSD aktiviert werden. Es ist jedoch nicht bekannt,
wie die Zellen eine solche depolarisierende Welle initial wahrnehmen. Eines
der wichtigsten Merkmale der KSD ist die Erhöhung der extrazellulären
Kaliumkonzentration in den betroffenen Hirnarealen. Mikroliazellen exprimieren
verschiedene Kaliumkanäle, mit denen eine Wahrnehmung der neuronalen
Depolarisation möglich wäre. Die Anreicherung von extrazellulärem Glutamat ist
ein weiteres Merkmal der KSD. Einer der wichtigsten Rezeptoren für die
Initiierung und Ausbreitung der depolarisierenden Welle ist der N-Methyl--
Aspartat (NMDA) Rezeptor, welcher zur Klasse der ionotropen Glutamatrezeptoren
zählt. Im Gegensatz zu den gut erforschten Funktionen von NMDA Rezeptoren in
Neuronen ist die Existenz von funktionellen NMDA Rezeptoren in Mikrogliazellen
umstritten. Die Expression von verschiedenen Neurotransmitterrezeptoren wurde
bereits in Mikrogliazellen nachgewiesen, weshalb es naheliegend erscheint,
dass funktionell aktive NMDA Rezeptoren benutzt werden um die KSD von
Mikrogliazellen wahrzunehmen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein
experimentelles Modell der KSD in akuten Hirnschnitten der Maus verwendet, um
herauszufinden ob und wie Mikrogliazellen eine eintreffende depolarisierende
Welle wahrnehmen. Die Studie zeigt, dass NMDA Rezeptor abhängige
einwärtsrektifizierende Kaliumströme durch eine KSD in Mikrogliazellen
ausgelöst werden. Hierbei konnte kein Nachweis funktioneller NMDA Rezeptoren
in Mikrogliazellen erbracht werden. Die Ergebnisse wurden in der
Fachzeitschrift Journal of Neuroscience am 8 Juni 2016 (36(23):6165-74)
publiziert und der Artikel ist nachfolgend aufgeführt.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
cortical spreading depression
dc.subject
potassium currents
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Microglia sense cortical spreading depression via N-methyl-D-aspartate
receptor dependent potassium currents
dc.contributor.contact
stefan.wendt@gmx.com
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2017-06-25
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000104310-7
dc.title.translated
Kortikale Streudepolarisationen werden durch N-Methyl-D-Aspartat Rezeptor
abhängige Kaliumströme durch Mikrogliazellen wahrgenommen
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000104310
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000021138
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free
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open access