dc.contributor.author
Maglione, Marta
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:51:14Z
dc.date.available
2011-01-07T11:28:25.768Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8504
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12703
dc.description.abstract
Cx32 and Cx47 are the major gap junction proteins expressed by
oligodendrocytes, the myelinating cells in the CNS. In addition to their role
in cell communication, the expression of these proteins is essential for the
formation and maintenance of myelin since mutations results in severe myelin
related disorders. According to previously published ultra structural studies,
oligodendrocytes in white matter exhibit gap junctions with astrocytes, but
not among each other, while in cell culture experiments oligodendrocytes form
functional gap junctions. In order to understand the basis of the myelin
related diseases caused by mutations in oligodendrocytic connexins is
necessary to determine which connexin form functional gap junction channels in
the CNS white matter. Therefore functional coupling among oligodendrocytes and
astrocytes in the corpus callosum from wildtype and different connexin-
deficient mouse lines has been investigated. In addition, the impact of Cx47
mutants associated to the human leukodistrophy Paelizeus-Merzbacher-like-
disease (PMLD) was studied using mice carrying the Cx47M282T point mutation
(Cx47M282T/M282T). Using the patch-clamp technique the gap-junction-permeable
tracer biocytin was injected into single oligodendrocytes in acute slices of
corpus callosum (postnatal day 10-15). The coupled cells in the network were
identified combining biocytin labeling with immunostaining for specific glial
cell markers. On average 61 cells were positive for the tracer detected by
biocytin labeling with fluorochrome-conjugated streptavidin. The majority of
coupled cells were positive for the oligodendrocyte marker CNPase, while only
9% expressed the astrocyte marker GFAP. A small population of cells within the
network expressed NG2 and Olig2, markers for oligodendrocyte precursors.
Oligodendrocytes are known to express Cx47, Cx32 and Cx29, astrocytes Cx43 and
Cx30. In Cx47-deficient mice, the number of coupled cells was reduced by 80%.
Deletion of Cx32 or Cx29 alone did not significantly reduce the number of
coupled cells, but coupling was completely absent in Cx47/Cx32-double-
deficient mice. Cx47-ablation completely abolished coupling of
oligodendrocytes to astrocytes. Lack of the astrocytic Cx43 resulted in a
reduction of the oligodendocytic network and in the complete loss of
oligodendrocyte precursors coupling, althought astrocytic coupling was still
present. Animals double-deficient for the astrocytic Cx43 and Cx30 showed a
significant reduction in the number of coupled cells accompanied by loss of
oligodendrocyte-to-astrocyte coupling. Also in this strain coupling to
oligodendrocyte precursors was never observed. Additionally uncoupled
oligodendrocytes could be distinguished from the coupled one by their higher
input resistance. Dye transfer experiments in mice Cx47M282T/M282T revealed
that the mutated Cx47M282T causes a loss of function in situ, since inter-
oligodendrocytic as well as oligodendrocytic-astrocytic coupling is
significantly diminished, similarly to the reduction of gap junctional
communication observed in Cx47-deficient mice. In addition homozygous
Cx47M282T do not affect Cx32 proper function. With these approaches the
present work clearly demonstrates that oligodendrocytes in white matter
directly couple to each other depending on Cx47 and Cx32 expression. In
contrast, oligodendrocyte-to-astrocyte coupling is minor, but necessary to
extend the oligodendrocytic syncytium. In addition a smaller population of
glial precursor cells belongs to the network. Altogether this study shows for
the first time that oligodendrocytes form a syncytium among each other in situ
indicating that the establishment of this network has an impact on
myelination.
de
dc.description.abstract
In Oligodendrozyten, den Myelin bildenden Gliazellen des ZNS, stellen Cx32 und
Cx47 die wichtigsten Vertreter der Connexine dar. Connexine besitzen als
molekulare Einheit der Gap Junctions neben ihrer Bedeutung für Zell-Zell-
Kommunikation eine essenzielle Rolle für die Ausbildung und Erhaltung der
Myelinscheide, denn Mutationen in Connexin Genen beim Menschen führen zu
schwerwiegenden Myelin assoziierten Krankheiten.. Elektronenmikroskopische
Untersuchungen haben gezeigt, dass Oligodendrozyten der weissen Substanz Gap
Junctions nur mit Astrozyten ausbilden, nicht aber mit anderen
Oligodendrozyten. Oligodendrozyten in Kultur hingegen bilden untereinander Gap
Junctions aus. Für ein besseres molekulares Verständnis der auf Connexin-
Mutationen beruhenden Krankheiten ist es von Bedeutung zu wissen, welche
Connexin Typen innerhalb der weißen Substanz funktionelle Gap Junctions
ausbilden können. In dieser Arbeit wurde daher die funktionelle Kopplung
zwischen Oligodendrozyten und Astrozyten im Corpus Callosum verschiedener
Connexin-defizienter Mauslinien bzw. deren Wildtypen untersucht. Desweiteren
soll die Bedeutung der Cx47M282T Punktmutation auf die Ausbildung
funktioneller Netzwerke zwischen Oligodendrozyten erforscht werden. Die
Mauslinie Cx47M282T/M282T stellt ein Modell zur Untersuchung der beim Menschen
auftretenden Leukodystrophie Paelizeus-Merzbacher-like-disease (PMLD) dar.
Mithilfe der Patch-Clamp Technik wurden Oligodendrozyten in akuten
Hirnschnittpräparaten des Corpus Callosums 10-15 Tage alter Mäuse mit dem Gap-
Junction permeablen Indikatorfarbstoff Biocytin gefüllt. Zur Darstellung der
gekoppelten Zellen wurde eine immunhistochemische Färbung des
Indikatorfarbstoffes Biocytin mit Fluorchrom-konjugierten Streptavidin mit
spezifischen Färbungen für Gliazellen kombiniert (CNPase zur Darstellung von
Oligodendrozyten, GFAP zur Darstellung von Astrozyten). Die durch Biocytin
markierten Netzwerke bestanden im Mittel aus 61 gekoppelten Zellen, wovon 77%
den Oligodendrozytenmarker CNPase exprimierten, 9% GFAP-positiv waren und 14%
weder CNPase noch GFAP exprimierten. Ca. 50 % der Zellen aus der zuletzt
genannten Gruppe exprimierten Olig2, einige wenige waren positiv für NG2,
beides Marker für Oligodendrozyten-Vorläufer. Es ist bekannt, dass
Oligodendrozyten Cx47, Cx32 und Cx29, Astrozyten hingegen die Connexine Cx43
undCx30 exprimieren In Cx47-defizienten Mäusen war die Anzahl der gekoppelten
Zellen um 80% reduziert. Während die Deletion von Cx32 oder Cx29 nicht zu
einer messbaren Reduktion der gekoppelten Zellen führte, war die Kopplung der
Zellen in Cx47/Cx32-doppelt defizienten Mäusen vollständig aufgehoben. In
Cx47-defizienten Tieren war die Kopplung zwischen Astrozyten und
Oligodendrozyten komplett aufgehoben. Das Fehlen des astrozytären Cx43 führte
zu einer Reduktion der Oligodendrozyten-Kopplung und zu einem kompletten
Verlust der Kopplung innerhalb der Oligodendrozyten-Vorläuferzellen, wogegen
die Kopplung der Astrozyten nicht beeinträchtigt war. In Tieren, denen sowohl
astrozytäres Cx43 und Cx30 fehlte, war die Anzahl der gekoppelten Zellen
deutlich reduziert und die Kopplung zwischen Oligodendrozyten und Astrozyten
komplett aufgehoben. In dieser Mauslinie wurde auch niemals eine Kopplung
zwischen Oligodendrozyten-Vorläuferzellen beobachtet. Desweiteren ließen sich
(bei dieser Mauslinie) ungekoppelte von gekoppelten Oligodendrozyen anhand
ihres höheren elektrischen Eingangswiderstandes unterscheiden. Mithilfe von
Dye-Transfer Experimenten an Cx47M282T/M282T Mäusen konnte gezeigt werden,
dass die CxM282T Mutation zu einem Funktionsverlust in situ führt, denn in
diesem Modell war sowohl die Kopplung zwischen Oligodendrozyten als auch
zwischen Oligodendrozyten und Astrozyten deutlich verringert, und somit
vergleichbar mit den an den Cx47-defizienten Mäusen gefunden Ergebnissen. Die
Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Oligodendrozyten der weißen Substanz
direkt untereinander gekoppelt sind, und diese Kopplung von der Expression des
Cx47 und Cx32 abhängt. Im Gegensatz dazu ist die Kopplung zwischen Astrozyten
und Oligodendrozyten wesentlich schwächer ausgeprägt, aber wiederum notwendig
für die Ausbildung des Syncytiums aus Oligodendrozyten. Desweiteren konnte
gezeigt werden, dass auch eine kleinere Population von Vorläuferzellen ist in
das Netzwerk eingebunden ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen zum ersten
mal, dass die Olgodendrozyten untereinander ein funktionelles Netzwerk
ausbilden können und dass dieses von Bedeutung für die Myelinisierung ist.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
oligodendrocyte
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Role of the oligodendrocytic connexin47 in CNS myelination
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. H. Kettenmann
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. K.-A. Nave
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. R. Dermietzel
dc.date.accepted
2010-10-18
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000019709-8
dc.title.translated
Die Rolle des oligodendrozytischen Connexins47 während der Myelinisierung des
ZNS
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000019709
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000008506
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open access