Regulation of the cellular plasticity in the adult substantia nigra: effects of environmental enrichment and physical activity

Potenzial und Regulation der zellulären Plastizität der adulten Substantia nigra (SN) sind von Interesse für neue Therapiestrategien des Idiopathischen Parkinson Syndroms (IPS). Über die Neurogenität der SN wird zurzeit kontrovers diskutiert. Im neurogenen Hippocampus induzieren reizreiche Umgebung und physische Aktivität eine Steigerung der Neurogenese. In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen von reizreicher Umgebung und physischer Aktivität auf die zelluläre Plastizität in der SN adulter nativer sowie 6-OHDA lädierter Ratten, dem Tiermodell des IPS, untersucht. Es sollte geklärt werden, ob es zu Veränderungen der Proliferation von Zellen mit glialen Markern kommt und ob neuronale Vorläuferzellen bzw. dopaminerge Neurone generiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass reizreiche Umgebung und Lauftraining in nativen und in lädierten Tieren zu einer signifikanten Steigerung der Zellproliferation in der SN führten. Dabei wurde eine verstärkte Neubildung von GFAP- und NG2- exprimierenden Zellen induziert, von denen diskutiert wird, ob sie neuronales Vorläuferpotenzial besitzen. Neu gebildete Neurone wurden nicht gefunden. In weiterführenden Experimenten konnte die Funktionsrelevanz dieser Proliferationssteigerung in Form einer motorischen Verhaltenskompensation lädierter Tiere gezeigt werden. Diese Ergebnisse implizieren, dass reizreiche Umgebung und körperliche Aktivität bei IPS Patienten therapeutisch genutzt werden könnten, um über eine Stimulation des endogenen plastischen Potenzials der SN kompensatorische Effekte zu erzielen.Potential and regulation of adult nigral cellular plasticity are of interest for novel therapeutic strategies concerning the Idiopathic Parkinson´s Syndrome (IPS). The neurogenity of the Substantia nigra (SN) is discussed controversially at present. In the neurogenic hippocampus neurogenesis is increased by environmental enrichment and physical activity. In this study the effects of environmental enrichment and physical activity on cellular plasticity of the adult SN of native and 6-OHDA lesioned rats, the animal model of IPS, were investigated. This study addressed the issue of whether changes in proliferation of cells with glial markers are induced and whether neuronal precursor cells or dopaminergic neurons are generated. Environmental enrichment and physical activity lead to a significant increase of nigral cell proliferation in native and lesioned animals. An increased generation of GFAP- and NG2- expressing cells that are thought to have neuronal precursor properties was detected. However, no newborn neurons were detected. Continuative studies demonstrated a compensatory functional impact of the increased proliferation on motor behaviour of lesioned animals. These data suggest that environmental enrichment and physical activity may be useful therapeutic tools for IPS patients as they may exert compensatory effects due to stimulation of the endogenous plastic potential of the SN