Expression Klassischer Cadherine und ð-Protocadherine in der sich entwickelnden Retina des Frettchens

Etzrodt, Johannes

Hintergrund: In diversen Prozessen der Morphogenese der Tiere spielen Cadherine eine wichtige Rolle. Diese Superfamilie von calciumabhängigen Adhäsionsmolekülen nimmt entscheidende Funktionen während der Proliferation, Migration und Differenzierung etlicher Zelltypen wahr. Darüber hinaus sind insbesondere die Familie der klassischen Cadherine und die δ-Protocadherine in essentielle Mechanismen der Neurogenese involviert. Die transmembranären Glykoproteine tragen durch ihre vorwiegend homophile Zell-Zell-Bindung über diverse Signalkaskaden zum Aussprossen von Neuriten, zu axonaler Wegfindung und Zielerkennung, zur Synaptogenese sowie zur synaptischen Plastizität bei. Zu den am besten erforschten Teilen des zentralen Nervensystems der Säugetiere gehört die Retina. Die in klaren Schichten mit unterschiedlichen Zelltypen organisierte Neuroretina bietet als embryonale Ausstülpung des Prosenzephalons eine hervorragende Möglichkeit, die Neurogenese zu studieren. Obwohl die Histologie der Neuroretina bis dato fast vollständig bekannt ist, liegen ihre molekularen Entstehungsmechanismen noch weitgehend im Dunkeln. Frühere Expressionsanalysen und Funktionsverluststudien belegen, dass Cadherine eine entscheidende Rolle bei der Retinogenese spielen. Insbesondere die Funktionen einiger klassischer Cadherine und δ-Protocadherine wurden während der Retinogenese in Zebrafisch, Krallenfrosch, Huhn und Maus untersucht. Doch bis heute gibt es keine detaillierte Expressionsstudie von mehr als einer Handvoll Cadherine in der Retina und nur wenige Cadherine wurden über die gesamte Retinogenese einer Säugetierspezies betrachtet. Anhand des Modelltieres Frettchen zeigt die vorliegende Arbeit erstmals die Expression von 15, zum großen Teil bisher unbeschriebenen Cadherinen in verschiedenen Entwicklungsstadien der Säugetierretina. Methodik: Die Expression von 7 klassischen Cadherinen und 8 δ-Protocadherinen wird mittels In-situ-Hybridisierung in der sich entwickelnden Retina verschiedener Frettchen untersucht. Dazu werden 7 charakteristische Entwicklungsstadien von der frühen embryonalen bis hin zur adulten Neuroretina ausgewählt. Mittels PCR mit spezifischen und degenerierten Primern können Digoxigenin-markierte mRNA-Sonden gegen CDH4, CDH6, CDH7, CDH8, CDH11, CDH14, CDH20, PCDH1, PCDH7, PCDH8, PCDH9, PCDH10, PCDH11, PCDH17 und PCDH18 des Frettchens gewonnen werden. Thionin- und Hoechst-Kernfärbungen werden ebenfalls durchgeführt. Ergebnisse und Schlussfolgerung: Alle untersuchten Cadherine zeigen eine Expression in jeweils unterschiedlichen Zellpopulationen zu verschiedenen Entwicklungsperioden der Neuroretina von Embryonalstadien bis zum adulten Frettchen. Durch ihre differentielle Expression markieren die Cadherine retinale Schichten, Zellpopulationen und deren Subpopulationen, die jedoch mit der angewandten Methodik nicht vollständig identifiziert werden können. Die Expressionsmuster antizipieren histogenetische Veränderungen, welche später in Kernfärbungen und Nissl-Färbungen sichtbar werden. Die gefundenen Expressionsmuster ähneln den schon beschriebenen Mustern in anderen Spezies, was auf konservierte Funktionen der Cadherine hindeutet. Da die Expression auch nach dem Abschluss der Histogenese und nach dem Öffnen der Augen bis hin zum adulten Tier persistiert, ist davon auszugehen, dass sich die Funktionsbereiche der Cadherine in der Retina nicht auf Proliferation, Migration und Differenzierung beschränken. Vielmehr dürfen – gemäß den Vorkenntnissen über die Funktion einiger Cadherine – Beiträge zur neuronalen Netzwerkbildung, synaptischen Plastizität und auch zu dauerhaften Stoffwechselprozessen diskutiert werden. Die räumlich und zeitlich streng regulierte Expression der untersuchten Cadherine weist auf einen kombinatorischen, Cadherin-basierten, adhäsiven Code hin, der die Morphogenese sowie eventuell auch spätere Funktionen der Neuroretina des Frettchens entscheidend steuert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit bieten damit eine Grundlage für zukünftige Experimente, die Cadherin-assoziierte morphogenetische Ereignisse in der Retinogenese der Säugetiere untersuchen.

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Etzrodt, Johannes: Expression Klassischer Cadherine und ð-Protocadherine in der sich entwickelnden Retina des Frettchens. 2011.

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