INSTITUT FÜR PHYSIOLOGIE

Forschung

Die von unserer Gruppe verfolgten Forschungs- projekte lassen sich in zwei Gruppen zusammenfassen:

a) Neurotrophin-Sekretion und synaptische Plastizität
b) Entwicklung von ZNS-Synapsen

Neurotrophine (NGF, BDNF, NT-3, NT-4) sind eine Gruppe von Proteinen, die aus Neuronen sekretiert werden und über spezialisierte Rezeptoren (Trks, p75) das Überleben und das Wachstum von Nervenzellen fördern. Neuere Befunde zeigen, daß Neurotrophine darüberhinaus die Effektivität der Signalübertragung an chemischen Synapsen verbessern. Therapeutisch versprechen die Neurotrophine wichtige Ansatzpunkte für die Therapie neurodegenerativer Krankheiten (Morbus Alzheimer, Morbus Huntington, Morbus Parkinson) zu liefern.

JoGu-Artikel (Juli 2005) zu BDNF und Morbus Hungtinton

Neurotrophin-Sekretion und synaptische Plastizität

presynkl

Aktivitätsabhängige Veränderungen in der Effizienz der Signalübertragung an chemischen Synapsen - wie z.B. Langzeitpotentierung (LTP) - werden bei Säugetieren als zelluläres Korrelat von Lern- und Gedächtnisvorgängen angesehen. In diesem Zusammenhang wird dem Protein brain-derived neurotrophic factor (BDNF) eine besondere Bedeutung zugeschrieben: es wird postuliert, daß BDNF wird an häufig aktivierten Synapsen aktivitätsabhängig ausgeschüttet wird und hierdurch synaptische Veränderungen induziert, die schließlich zu LTP führen.

(from: Lessmann & Heumann 1998)

Wir konnten zeigen, daß exogenes BDNF tatsächlich die Effizienz der Signalübertragung an glutamatbenutzenden Synapsen steigert, indem die präsynaptische Transmitterausschüttung erleichtert wird.

bdnfkl

Wir untersuchen die Mechanismen, über die Neurotrophine die Effizienz der synaptischen Übertragung modulieren. Mit Hilfe videomikroskopischer Untersuchung von GFP-markierten Neurotrophinen, die wir in kultivierten Neuronen z.B. des Hippocampus zur Expression bringen, untersuchen wir die subzelluläre Verteilung der Neurotrophine und die notwendigen synaptischen Aktivitätsmuster, die zu einer synaptischen Sekretion und Wirkung der Neurotrophine führen.

(from: Hartmann et al., 2001)

Zugehörige Publikationen:

  • I. Abidin, T. Köhler, E. Weiler, G. Zoidl, U. Eysel, V. Lessmann, T. Mittmann. Reduced presynaptic efficiency of excitatory synaptic transmission impairs LTP in the visual cortex of BDNF heterozygous mice. European Journal of Neuroscience 24:3519-3531 (2006).
  • C. Walz, K.Jungling, V. Lessmann, K. Gottmann. Presynaptic Plasticity in an Immature Neocortical Network Requires NMDA Receptor Activation and BDNF Release. Journal of Neurophysiology 96(6): 3512-3516 (2006).
  • T. Brigadski, M. Hartmann and V. Lessmann. Differential vesicular targeting and time course of synaptic secretion of the mammalian neurotrophins. Journal of Neuroscience 25(33): 7601-7614 (2005).
  • L. Gauthier, B. Charrin, M. Borrell-Pagès, F. Cordelières, J. De Mey, M. MacDonald, V. Lessmann, S. Humbert, F. Saudou. Huntingtin controls neurotrophic support and survival of neurons by enhancing BDNF vesicular transport along microtubules. Cell 118:127-138 (2004).
  • M. Malcangio and V. Lessmann. "Common thread for pain and memory synapses ?: Brain-derived neurotrophic factor and trkB receptors. Trends in Pharmacological Sciences 24(3): 116-121 (2003).
  • V. Lessmann, K. Gottmann and M. Malcangio. Neurotrophin secretion: present facts and future prospects. Progress in Neurobiology 69(5): 341-374 (2003).
  • M. Hartmann, R. Heumann, and V. Lessmann. Synaptic secretion of BDNF after high-frequency stimulation of glutamatergic synapses. EMBO J. 20(21),5887-97 (2001).
  • J. Paul, K. Gottmann and V. Lessmann. NT-3 regulates BDNF-induced modulation of synaptic transmission in cultured hippocampal neurons. NeuroReport 12(12):2635-9 (2001).
  • V. Leßmann. Neurotrophin-dependent modulation of glutamatergic synaptic transmission in the mammalian CNS. [Review]. General Pharmacology 31(5): 667-674 (1998).
  • V. Leßmann & R. Heumann. Modulation of unitary glutamatergic synapses by Neurotrophin-4/5 or Brain-derived neurotrophic factor in hippocampal microcultures: Presynaptic enhancement depends on pre-established paired-pulse facilitation. Neuroscience 86, 399-413, (1998).
  • V. Leßmann, K. Gottmann & R. Heumann. BDNF and NT-4/5 enhance glutamatergic synaptic transmission in cultured hippocampal neurons. NeuroReport 6(1), 21-25, (1994).

Entwicklung von ZNS Synapsen

synapklBrain derived neurotrophic factor (BDNF) steigert akut (d.h. innerhalb weniger Minuten) die Effizienz von glutamatbenutzenden Synapsen durch Aktivierung der sogenannten TrkB Tyrosinkinase. Langfristig führt die Versorgung von Neuronen mit BDNF und anderen Neurotrophinen zusätzlich zu einer erleichterten Bildung neuer Synapsen.

(from: Klau et al., 2001)

currkl

Mit Hilfe elektrophysiologischer Ableitungen mit der patch-clamp Technik und durch aktivitätsabhängige Anfärbung lebender Synapsen mit Hilfe von speziellen Styrylfarbstoffen (FM 4-64, FM 1-43) untersuchen wir die Effekte von Neurotrophinen und ihrer Trk Tyrosinkinaserezeptoren auf die Neubildung und Reifung von synaptischen Verknüpfungen

(from: Klau et al., 2001)

t1_filoskl

Das Verhältnis der Expressionsraten des sog. trunkierten und des "full-length" TrkB-Rezeptors für BDNF reguliert das Auswachsen dendritischer Filopodien und synaptischer "spines".

(from: Hartmann et al., 2004)

 

Zugehörige Publikationen:

  • K. Jungling, V. Eulenburg, R. Moore, R. Kemler, V. Lessmann, K. Gottmann. N-cadherin transsynaptically regulates short-term plasticity at glutamatergic synapses in embryonic stem cell-derived neurons.
    Journal of Neuroscience 26(26):6968-78.(2006).
  • M. Hartmann, T. Brigadski, K. Erdmann, B. Holtmann, M. Sendtner, F. Narz, and V. Lessmann. Truncated TrkB.T1 receptor induced outgrowth of dendritic filopodia in hippocampal neurons involves the p75 neurotrophin receptor.
    Journal of Cell Science 117(24): 5803-5814 (2004).
  • R. Mohrmann, V. Lessmann and K. Gottmann. Developmental maturation of synaptic vesicle cycling as a distinctive feature of central glutamatergic synapses. Neuroscience 117(1):7-18 (2003).
  • M. Klau, M. Hartmann, K. Erdmann, R. Heumann, and V. Lessmann. Reduced number of functional glutamatergic synapses in hippocampal neurons overexpressing full-length TrkB receptors.
    Journal of Neuroscience Research 66(3), 327-36 (2001).
  • J. Paul, K. Gottmann and V. Lessmann. NT-3 regulates BDNF-induced modulation of synaptic transmission in cultured hippocampal neurons. NeuroReport 12(12):2635-9 (2001).
  • V. Leßmann and R. Heumann. Cyclic AMP endogenously enhances synaptic strength of developing glutamatergic synapses in serum-free microcultures of rat hippocampal neurons.
    Brain Research 763, 111-122, (1997).

Letzte Änderung: 14.05.2019 - Ansprechpartner:

Sie können eine Nachricht versenden an: Webmaster
Sicherheitsabfrage:
Captcha
 
Lösung: