Der Einfluss von Semaphorin 3A und Semaphorin 3C auf das Wachstumsverhalten cortikaler Axone während der embryonalen Entwicklung des Gehirns

Während der embryonalen Entwicklung des Nervensystems müssen auswachsende Axone den korrekten Weg zu ihrer Zielstruktur im Gehirn finden. Verschiedene axonale Lenkungsmoleküle steuern die Navigation der wachsenden Axone. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war es, die Effekte von membrangebundenen und diffusiblen Sema3A bzw. Sema3C auf cortikale Axone genauer zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass homogen verteiltes membrangebundenes Sema3A repulsiv auf cortikale Axone wirkt. Im Gegensatz dazu, wirkte sich Sema3C attraktiv auf auswachsende cortikale Axone aus. Dass Sema3A nicht nur repulsive Effekte vermittelt, zeigten die Gradienten-Experimente. Es konnte erstmals nachgewiesen werden, dass abnehmende Sema3A-Konzentrationen die axonale Länge erhöhten. Folglich ist Sema3A als bifunktionelles axonales Lenkungsmolekül einzustufen. Diffusiblen wie membrangebundenen Sema3A-Gradienten war gemeinsam, dass sich cortikale Axone bevorzugt in Richtung der abnehmenden Gradienten orientierten. Bei Sema3C-Gradienten war die Wachstumsrichtung dagegen bevorzugt zu steigenden Sema3C-Konzentrationen gerichtet. Somit hatten Sema3A und Sema3C einen Einfluss auf die Axoninitiierung und das gerichtete Axonwachstum. Zudem konnte gezeigt werden, dass durch Bindung von Sema3C an Neuropilin 2, der Sema3C-Bindungsstelle am Semaphorin-Rezeptor, der attraktive Effekt vermittelt wurde. Erstmals wurde in dieser Arbeit die kombinatorische Wirkung von Sema3A und Sema3C untersucht. Demnach scheint die repulsive Wirkung von Sema3A über der attraktiven von Sema3C zu dominieren. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass den axonalen Lenkungsmolekülen Sema3A und Sema3C während der Entwicklung cortikaler Projektionen multiple Funktionen zugeschrieben werden können. Die vorliegende Arbeit konnte eine Beteiligung von Sema3A und Sema3C an der Axoninitiierung sowie eine Beeinflussung des axonalen Wachstumsverhaltens aufzeigen. Die in-vitro-Experimente legen aber auch nahe, dass die Axonlenkung erst durch die Integration beider Lenkungsmoleküle zur korrekten Zielstruktur führen kann