Analyse morphometrischer Messungen an Astrozyten des Hippokampus von Wildtypmäusen im Vergleich zu GFAP-/- - Vimentin-/- - Mäusen

Die Forschungsergebnisse der letzten Jahre beweisen, dass die Informationsverarbeitung im ZNS auf eine ausgewogene Interaktion zwischen den Neuronen und den Astrozyten im Sinne eines funktionellen Netzwerkes angewiesen ist. Allerdings liegen nur unzureichende Erkenntnisse über den strukturellen Charakter dieser symbiotischen Beziehung vor. Zu den grundlegenden Aufgaben der Astrozyten gehört die Modulation der synaptischen Aktivität von Neuronen, Aufrechterhaltung der extrazellulären Homoöstase, Ausbildung der Blut-Hirn-Schranke, Pufferung der lokalen Kaliumkonzentration und die Synthese von Zytokinen, Wachstumsfaktoren sowie Neurotransmittern. Ein Hauptbestandteil des Zytoskelettes der Astrozyten stellen die Intermediärfilamente (z.B. GFAP, Vimentin) dar. Funktionell dienen sie dem Aufbau von Zell-Zell- Kontakten, der Stabilisierung des Zytoskelettes und der Verankerung der Zellorganellen im Zytoplasma. Charakteristisch für den strukturellen Aufbau der Astrozyten ist das GFAP, welches hauptsächlich in den Zellfortsätzen lokalisiert ist. Aktuelle Forschungen legen nahe, dass es sowohl unter physiologischen Alterungsprozessen als auch im Rahmen von pathologischen Vorgängen im ZNS (beispielsweise chronischer Alkoholabusus, Alexanderkrankheit, Ischämien und Epilepsie) zu einem prozentualen Anstieg der GFAP-Expression kommt, wobei der Einfluss dieser erhöhten GFAP-Synthese auf die Funktionsfähigkeit der Astrozyten noch nicht umfassend geklärt werden konnte. Im Zentrum dieser Dissertation steht deshalb die Fragestellung, haben Alter und Intermediärfilamente (GFAP, Vimentin) Einfluss auf Morphologie und Zellzahl der Astrozyten im Hippokampus einer Maus? Initial erfolgte die Volumenbestimmung der Astrozytendomänen mittels LSM- Aufnahmen im Reflexionsmodus sowie Vermessung nach Bearbeitung der Präparate mit der Silber Imprägnationstechnik. Die Domäne eines Astrozyten stellt das von einem Astrozyten mit Soma und allen Fortsätzen okkupierte Volumen dar. Nach der Auswahl von S100ß als immunhistochemischen Astrozytenmarker wurde die Zellzählung in entsprechenden Hippokampusarealen durchgeführt. Aus den ermittelten Daten wurde rechnerisch der Überlappungsgrad der hippokampalen Astrozytendomänen bestimmt. Von entscheidendem Interesse war dabei die Möglichkeit einer Überschneidung benachbarter Astrozytendomänen. Aus den Messungen resultiert ein ca 1,6 fach grösseres Volumen der Wildtyp-Tiere im Vergleich zu den Doppel-knock-out-Mäusen. Im Gegensatz dazu zeigten die Ergebnisse der Zellzählung sowohl in der Kontrollgruppe als auch in der Gruppe der Versuchstiere eine vergleichbare Astrozytenanzahl pro mm3. Entsprechend lag der Überlappungsfaktor bei den Doppel-Knock-out-Tieren (0,49) unter dem der Wildtyp-Tiere (0,7). Die abschließende Auswertung erbrachte in allen Untersuchungsgruppen einen Überlappungsfaktor < 1. Ausgehend von der essentiellen Bedeutung der Astrozyten für die Funktionsfähigkeit der Nervenzellen käme es z.B. im Rahmen pathologischer Prozesse, welche mit Gliazellschäden einhergehen, bei einem Überlappungsfaktor < 1 zu erheblichen Engpässen in der neuronalen Versorgung, sowie in der Kompensation äußerer Einflüsse. Die Wahrscheinlichkeit irreversibler Schädigung der Nervenzellen steigt