dc.contributor.author
Milenkovic, Nevena
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:06:33Z
dc.date.available
2008-04-08T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/3414
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7614
dc.description
Title page and table of contents
Introduction 5
Materials and Methods 8
Results 55
Discussion 111
References 129
Appendix 143
dc.description.abstract
I hypothesized that nerve growth factor (NGF) regulates the expression of a
specific protein or group of proteins that normally confer noxious heat
sensitivity on sensory neurons. Deprivation of NGF signaling during postnatal
development has been shown to lead to a phenotypic switch, influencing the
myelinated and unmyelinated nociceptors. To identify genes involved in
nociception, and possibly markers for physiologically distinct subpopulations
of nociceptors, the effects of ablating NGF signaling in early postnatal
development was studied. Developing mice were deprived of NGF in the early
postnatal period using a function-blocking antibody (anti-NGF). It was
expected from previous studies in the rat that temporary block of NGF
signaling during critical period would induce permanent changes in the
physiology of nociceptors. The detailed physiological analysis of cutaneous
primary sensory neurons after NGF deprivation during postnatal development
revealed a phenotypic switch in DRG neuron subpopulations. In addition, the
noxious heat sensitivity of unmyelinated nociceptors was permanently reduced.
Thus, the thermal threshold of heat sensitive polymodal C-fibers in anti-NGF
treated mice was elevated and the mice display behavioral heat hypoalgesia
compared to controls. Genes, altered in expression level following the
neonatal anti-NGF treatment, were identified using gene chip arrays. Whole
mount in situ hybridization showed a specific expression pattern for some of
the genes that were identified in gene chip experiments. This screen revealed
a few candidates genes specifically expressed in small diameter DRG cells. The
study was focused further on one of these gene c-Kit tyrosine kinase
receptor. Disruption of c-kit in mice led to a partial phenocopy of anti-NGF
treated mice, inducing even more profound noxious heat insensitivity compared
to anti-NGF treated mice. C-fibers nociceptors in c-Kit null mutants have
elevated thermal thresholds and decreased firing rates upon noxious heat
stimulation. In addition, c-Kit controls the mechanosensitivity of discrete
subpopulation of low threshold mechanoreceptors. The block of NGF signaling
during postnatal development turned out to be promising approach in search of
molecules that are regulated by its availability and involved in the
transduction of noxious stimuli. The possible role of other candidate genes in
nociception remains to be analyzed. These molecules might control the
transduction properties of distinct types of sensory neuron to thermal and
mechanical stimuli. In a complementary study a detailed analysis of the
functional properties of cutaneous mechanoreceptors and mechanonociceptors
using the in vitro skin nerve preparation was conducted. The characteristic
mechanical latency, period needed for the transduction of the mechanical
stimulus into the action potential, was determined for different fiber types.
A period of 150 ms was revealed as the minimum needed for the transduction of
the mechanical stimulus into a train of action potentials in unmyelinated
nociceptors. A strong dependence of physiological properties on temperature
was found to be specific for C-fibers. It was also shown that the
mechanosensitivity of polymodal C-fibers is lower compared to the
mechanosensitivity of heat insensitive C-fibers.
de
dc.description.abstract
Meiner Hypothese nach reguliert NGF (nerve growth factor) die Expression eines
spezifischen Proteins bzw. einer Gruppe von Proteinen, welche möglicherweise
unter normlen Bedingungen sensorischen Neuronen ihre Hitzesensitivität
verleihen. Unterdrückung des NGF-Signalweges während der postnatalen
Entwicklung führt, wie in der Literatur bereits beschrieben, zu teilweise
veränderter Rezeptordifferenzierung, die myelinisierte und nicht myelinisierte
Nozizeptoren einschließt. Die vorliegende Arbeit hat die Identifikation von
Genen, die in nozizeptive Prozesse involviert sind und als Marker für die
physiologische Unterscheidung von Subpopulationen von Nozizeptoren dienen
könnten, wie die Untersuchung fehlenden NGF-Signalings in der frühen
postnatalen Entwicklung zum Ziel. Aus adäquaten Studien an Ratten, die mit
anti-NGF-Antikörpern, welche die Funktion von NGF in der frühen postnatalen
Periode blockieren sollen, behandelt wurden resultieren unsere Erwartungen,
dass auch in der Maus die temporäre Blockierung von NGF während der frühen
postnatalen Phase zu permanenten physiologichen Veränderungen in Nozizeptoren
führt. Die detailierte physiologische Analyse primärer sensorischer Neuronen
in der Haut nach Entzug funktionellen NGF s während er frühen postnatalen
Entwicklungsphase, ergab eine phänotypische Verschiebung in speziellen
Subpopulationen von DRG-Neuronen. Außerdem wurde eine permanente Reduktion der
Hitzesensitivität nicht myelinisierter Nozizeptoren beobachtet. Die
Temperaturreizschwelle für hitzesensitive polymodale C-Fasern in Mäusen, die
neonatal mit anti-NGF behandelt worden waren, wurde ermittelt. Zudem zeigten
diese Mäuse im Vergleich zu Kontrolltieren eine Hitze-Hyperalgesie im
entsprechenden Verhaltensexperiment. Mittels Micro-Array-Experimenten wurden
Gene, die in der Folge einer Behandlung mit anti-NGF in ihrer Expression
reguliert sind identifiziert. Sogenannte Whole-Mount-insitu-Hybridisierungen
zeigten weiterhin, dass einige der Gene, die in den Micro-Array-Experimenten
identifiziert wurden, ein spezifisches Expressionsmuster in den DRG s
besitzen. Insofern wurden Kandidatengene gefunden, die spezifisch in solchen
DRG-Neuronen mit kleinen Zellkörpern exprimiert werden. Die vorliegende Arbeit
untersucht eines dieser Gene, nämlich den c-Kit-Tyrosinkinase-Rezeptor, im
Detail. Die Ausschaltung von c-kit in der Maus führte zu einer partiziellen
Phänokopie der mit anti-NGF behandelten Mäuse. Eine weiter verstärkte
Hitzeinsensitivität verglichen zu den mit anti-NGF behandelten Mäusen wurde in
Tieren beobachtet. C-Faser-Nozizeptoren in c-kit- Null-Mutanten haben erhöhte
Temperatur-reizschwellen sowie reduzierte Feuerungsfrequenzen infolge
schädlicher Hitzestimulation. Außerdem kontrolliert c-Kit die
Mechanosensitivität in einer Subpopulation von low
threshold -Mechanorezeptoren. Die Blockierung des NGF-Signalweges während der
postnatalen Entwicklungsphase ist insofern eine vielversprechende Möglichkeit,
um nach Molekülen zu suchen, die in die Transduktion schädlicher Hitzestimuli
involviert sind. Die mögliche Rolle anderer im oben beschrieben Screen
identifizierter Gene bleibt zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch zu analysieren.
Solche Moleküle könnten zum Beispiel Transduktionseigenschaften
unterschiedlicher Typen von sensorischen Neuronen auf Temperatur oder
mechanische Stimuli kontrollieren.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
nociception - NGF - cKit - heat
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Screening for nociceptor specific genes
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Fritz G. Rathjen
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Gary R. Lewin
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Dietmar Kuhl - Prof. Dr. Constance Schar
dc.date.accepted
2007-12-14
dc.date.embargoEnd
2008-04-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003625-4
dc.title.translated
Suche nach Schmerzreceptorspezifischen Genen
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
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FUDISS_thesis_000000003625
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2008/244/
refubium.mycore.derivateId
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open access