dc.contributor.author
Kikic, Dana
dc.date.accessioned
2018-06-07T20:26:43Z
dc.date.available
2010-06-28T07:53:14.807Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6850
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-11049
dc.description.abstract
Tryptophan hydroxylase (TPH) catalyzes the rate-limiting step of the synthesis
of serotonin. Recently, it was discovered that in mammals, serotonin synthesis
is initiated by two distinct tryptophan hydroxylases, TPH1 and TPH2. It was
postulated that TPH1 is responsible for serotonin synthesis in peripheral
tissues, whereas TPH2 synthesized serotonin within the central nervous system.
By genetically ablating TPH2, we created mice (Tph2-/- mice) which lack
serotonin in the central nervous system. Thus, we confirmed that the majority
of central serotonin is generated by TPH2. Tph2-/- mice can be born and
survive until adulthood. Depletion of serotonin signaling in the brain leads
to growth retardation and 50% of lethality in the first four weeks of
postnatal life. The role of central serotonin in autonomous processes is
revealed. Telemetric monitoring revealed more extended daytime sleep,
suppressed respiration, altered body temperature control and decreased blood
pressure and heart rate during nighttime in Tph2-/- animals. The importance
the central serotonin exerts on hypothalamo-pituitary axis (HPA) was also
highlighted during the course of the study. The full spectrum of physiological
changes caused by dysfunctional HPA requires further investigation and will be
done on our model. Tph2-/- females, despite being fertile and producing milk,
exhibit impaired maternal care leading to poor survival of their pups. TPH2
derived serotonin has a modulatory role in the brain, and is not essential for
adult life. It is, however, involved in the regulation of behavioral and
autonomic pathways. We developed and characterized an efficient protocol of
serotonergic differentiation from embryonic stem cells (ESC) during the course
of the study. We proved the reproducibility of the system in different
laboratories and confirmed the possibility of standardization of ESC
differentiation. The protocol will be used to eventually select a pure
population of 5-HT neurons differentiated in vitro. These neurons may be re-
introduced in the brain of Tph2-/- mice, opening an exciting possibility of
cell replacement therapy for central serotonergic system. An additional goal,
the discovery of unknown genes involved in the serotonergic development and
profiling of serotonergic phenotype, might also be achieved.
de
dc.description.abstract
Tryptophan-Hydroxylase (TPH) katalysiert den geschwindigkeitsbestimmenden
Schritt bei der Synthese von Serotonin. Vor kurzem wurde entdeckt, dass die
Serotoninsynthese bei Säugetiere von 2 bestimmten Tryptophan-Hydroxylasen,
TPH1 und TPH2, ausgelöst wird. Es wurde angenommen, dass TPH1 für die
Serotoninsynthese in peripheren Geweben zuständig ist, wohin gegen TPH2
Serotonin im zentralen Nervensystem synthesiert. Durch die genetische
Abtragung von TPH2 gelang es uns Mäuse (Tph2-/- Mäuse), denen Serotonin im
zentralen Nervensystem fehlte, zu schaffen und hierdurch zu bestätigten, dass
der Großteil des zentralen Serotonins von TPH2 erzeugt wird. Tph2-/- Mäuse
können geboren werden und bis zum Erwachsenenalter überleben. Der Schwund von
Serotoninsignalen im Gehirn führt allerdings zu Wachstumsrückstand und 50%
Letalität in den ersten 4 Wochen nach der Geburt. Während der Dauer unserer
Arbeit ist es uns gelungen, die Funktion des zentralen Serotonins in
eigenständigen Prozessen zu enthüllen. Durch telemetrisches Monitoring konnten
wir ausgedehnte Tagesschlaf, unterdrückte Atmung, veränderte
Körpertemperaturkontrolle und verminderten Blutdruck und Herzschlag, währen
der Nachzeit, bei Tph2-/- -Tieren beobachten. Zusätzlich gelang es uns die
Wichtigkeit des zentralen Serotonins für die Hypothalamo-hypophysäre
Schilddrüsen-Achse (HPA), im Laufe unserer Untersuchung hervorzuheben. Um das
volle Spektrum der physiologischen Veränderungen, verursacht durch eine
dysfunktionale HPA, zu erfassen, werden weitere Untersuchung benötigt, welche
auf der Basis unseres Modells stattfinden sollen. Von TPH2 stammendes
Serotonin hat eine regulierende Rolle im Gehirn und ist nicht essentielle fürs
Erwachsenenleben. Allerdings ist es involviert in die Regulierung von
Verhalten und autonomen Nervenbahnen. Tph2-/- Weibchen weisen, trotz Ihrer
Fruchtbarkeit und er Fähigkeit Milch zu produzieren, geminderte
Mutterinstinkte auf, welche zu einer niedrigen Überlebensrate Ihrer Jungen
führt. Im Laufe meiner Arbeit entwickelten und charakterisierten wir eine
effiziente Methode, zur serotoninergen Differenzierungen embryonaler
Stammzellen (ES-Zellen). Wir belegten die Reproduzierbarkeit des Systems und
bestätigten die Möglichkeit der Standardisierung von ES-Zellen-
Differenzierung. Unsere Methode wird schlussendlich genutzt werden um eine
reine Population von 5-HT Neuronen im Reagenzglas zu selektieren. Diese
Neuronen können dann in das Gehirn von Tph2-/- Mäusen evtl. wiedereingesetzt
werden und so eine vielversprechende Möglichkeit zur Therapie des zentralen
serotonergen Systems eröffnen. Ein zusätzliches Ziel, die Entdeckung
unbekannter Gene, involviert in die serotonerge Entwicklung und die
Profilierung serotonerger Phänotypen, könnte so ebenso erreicht werden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Tryptophan Hydroxylase
dc.subject
knock-out mouse
dc.subject
embryonic stem cells
dc.subject
serotonergic differentiation
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::572 Biochemie
dc.title
Targeting the tryptophan hydroxylase 2 gene for functional analysis in mice
and serotonergic differentiation of embryonic stem cells
dc.contributor.firstReferee
Prof. Michael Bader
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Udo Heinemann
dc.date.accepted
2009-08-13
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000016750-6
dc.title.translated
Gezielte Veränderung des Tryptophanhydroxylase 2 Gens zur funktionellen
Analyse in Mäusen und für die serotonerge Differenzierung von embryonalen
Stammzellen
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000016750
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000007329
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access