Neuronale Progenitorzellen (NPCs) sind die Quelle für neue Neurone und Gliazellen im adulten Gehirn. Die meisten NPCs finden sich in der subventrikulären Zone (SVZ) und der subgranulären Schicht des Gyrus Dentatus, wo sie zur Plastizität des Gehirns beitragen. Um ihr Reparaturpotential im Gehirn zu nutzen, ist es von großer Wichtigkeit die Moleküle zu identifizieren, welche Wachstum, Migration und Differenzierung regulieren. Kaliumkanäle sind vielversprechende Kandidatenmoleküle für die Regulation der NPCs. Sie sind wichtige Komponenten in der Signaltransduktion und besitzen eine hohe Diversität. Somit sind sie ideal um komplexe Vorgänge wie Proliferation und Differenzierung zu steuern. Zum heutigen Zeitpunkt gibt es nur wenige Arbeiten über die Distribution der Kaliumkanäle auf den NPCs und ihren Einfluss auf die Proliferation dieser Zellen. In dieser Arbeit wurde die Expression ausgewählter spannungsgesteuerter (Kv) Kaliumkanäle, einwärtsgleichrichtender (Kir) Kaliumkanäle und Tandemporenkaliumkanäle (K2P) auf NPCs in der SVZ adulter Mäuse analysiert. Die mittels Immunhistochemie gewonnenen Daten wurden in vitro bestätigt und durch Western Blots ausgewählter Kaliumkanäle ergänzt. Im Microarray wurde darüber hinaus die Genexpression der Kanäle untersucht. Selektierte Kaliumkanalkandidaten wurden durch semispezifische Kaliumkanalblocker gehemmt und hiernach das Proliferationsverhalten der NPCs im Proliferationsassay getestet. Somit gelang eine umfangreiche Expressionsanalyse verschiedener Kaliumkanäle auf neuronalen Vorläuferzellen. Hierbei zeigte sich ein differenziertes Expressionsmuster der Kanäle auf den Nestin-positiven Vorläuferzellen der SVZ, den DCX-positiven frühen Neuronen der SVZ sowie den subependymalen Zellen. Ähnliche Daten zeigten sich auch im Neurosphärenassay. Die Expression einzelner Kaliumkanäle wie Kir6.1, Kir3.2, Kv1.6 und Kir2.4 zeigte hierbei ein besonders interessantes Expressionsmuster. Weiterhin fand sich der Trend, dass die Proliferation der NPCs durch Zugabe von Tertiapin, einem Blocker des Kanals Kir3.2, gehemmt werden konnte. Diese Ergebnisse legen eine Rolle der Kaliumkanäle für die komplexe Regulation von Proliferation und Differenzierung der NPCs nahe. Es werden jedoch weitere Studien benötigt um diese Beziehung besser zu verstehen und so geben die Ergebnisse dieser Arbeit Anstöße für neue, vielversprechende Herangehensweisen.
Neural progenitor cells (NPCs) are a source of new neurons and glia in the adult brain. Most NPCs reside in the forebrain subventricular zone (SVZ) and in the subgranular zone of the dentate gyrus where they contribute to the plasticity of the adult brain. To use their potential for repair it is essential to identify the molecules that regulate their growth, migration and differentiation. Potassium channels are promising molecular candidates for NPC regulation as they are important components of signal transduction and their diversity is ideal to cover the complex functions required for cell proliferation and differentiation. There is increasing evidence that potassium channels influence cell growth and neurogenesis, however, very little is known regarding potassium channel distribution in NPCs and their influence on the proliferation of NPCs. In this thesis the expression of a variety of voltage- gated (Kv), inwardly rectifying (Kir) and two-pore (K2P) potassium channels was explored in the SVZ of adult mice. The data obtained by immunocytochemical analysis were confirmed in neurosphere cultures. Furthermore Western blots for selected potassium channels as well as microarrays analyzing the gene expression of potassium channels were performed in the neurosphere cultures. Selected potassium channels were functionally disabled using semi specific potassium channel blockers. In the proliferation assay the influence of these blockers on the cell proliferation was tested. This thesis is a comprehensive analysis of the expression of potassium channels on neural progenitor cells. It reveals a differential expression pattern of potassium channels in nestin- positive SVZ precursor cells, early SVZ doublecortin-positive neurons and (sub)ependymal cells. These data were confirmed in the neurosphere cultures. Some potassium channel proteins, such as Kir6.1, Kir3.2, Kv1.6 und Kir2.4, showed an interesting expression pattern. Furthermore the trend was shown that Tertiapin, a blocker of the potassium channel Kir3.2 could inhibit the proliferation of the NPCs. These data suggest a role of potassium channels in the complex regulation of NPC proliferation and differentiation. Further studies are required to elucidate the relationship between potassium channels and neurogenesis in the SVZ. The results of this thesis promise to provide new approaches for regulating NPC proliferation or migration in the brain.
