Das Repulsive Guidance Molecule RGMa in der Entwicklung und Regeneration der entorhino-hippocampalen Formation

Abstract

In dieser Arbeit wurde das kürzlich gefundene repulsive guidance molecule (RGMa) charakterisiert. Dieses ist zuvor im retino-tectalen System von Hühnern studiert worden, wo es selektiv das Auswachsen temporaler, nicht aber nasaler Fasern hemmt und im Auswachs- und Streifenassay zu einem Kollaps der Wachstumskolben führte. Die Zielsetzung dieser Arbeit beinhaltete den generalisierbaren Nachweis von RGMa und einer gleichartigen Wirkung auch im ZNS von Nagetieren als einen weiteren Schritt zur vollständigeren Charakterisierung dieses Leitmoleküls. Es wurden mittels Immunhistochemie und in-situ-Hybridisierung Studien zur Distribution im Hirn durchgeführt und darauffolgend in vitro assays, die die Rolle und Funktion von RGMa im entorhino-hippocampalen System während der Entwicklung und nach entorhinaler Cortexläsion untersuchten. Insgesamt konnte am Beispiel der entorhinalen Projektion gezeigt werden, dass RGMa ein potenter Hemmer von neuronalem Auswachsen ist und eine spezifische Wirkung auf die laminäre Anordnung im Hippocampus hat. Dadurch, dass das entorhino-hippocampale Modell allgemein als beispielhaft für die Entwicklung des ZNS anerkannt wird, lassen sich aus dieser Arbeit Rückschlüsse auf die Wirkung von RGMa im menschlichen ZNS ziehen, wo eine Distribution des Proteins bereits nachgewiesen wurde.

In the developing dentate gyrus, afferent fiber projections terminate in distinct laminas. This relies on an accurately regulated spatiotemporal network of guidance molecules. Here, we have analyzed the functional role of the glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored repulsive guidance molecule RGMa. In situ hybridization in embryonic and postnatal brain showed expression of RGMa in the cornu ammonis and hilus of the hippocampus. In the dentate gyrus, RGM immunostaining was confined to the inner molecular layer, whereas the outer molecular layers targeted by entorhinal fibers remained free. To test the repulsive capacity of RGMa, different setups were used: the stripe and explant outgrowth assays with recombinant RGMa, and entorhino-hippocampal cocultures incubated either with a neutralizing RGMa antibody (Ab) or with the GPI anchor-digesting drug phosphatidylinositol-specific phospholipase C. Entorhinal axons were clearly repelled by RGMa in the stripe and outgrowth assays. After disrupting the RGMa function, the specific laminar termination pattern in entorhino-hippocampal cocultures was lost, and entorhinal axons entered inappropriate hippocampal areas. Our data indicate an important role of RGMa for the layer-specific termination of the perforant pathway as a repulsive signal that compels entorhinal fibers to stay in their correct target zone. During neuronal repair in the postlesional area after entorhinal cortex lesion the RGMa protein is upregulated indicating anewal of its role as inhibitor of axonal growth of entorhinal fibers.