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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-51541
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2011/5154/


Untersuchung des Spine Apparates in hippocampalen Spines unter dem Einfluss von Estradiol

Examination of the spine apparatus in hippocampal Spines under the influence of estradiol

Disteldorf, Erik

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SWD-Schlagwörter: Hippocampus , Estradiol
Freie Schlagwörter (Deutsch): Spine Apparat, Synaptopodin
Freie Schlagwörter (Englisch): Spine Apparatus, Synaptopodin
Basisklassifikation: 44.34
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Rune, Gabriele (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.03.2011
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 16.06.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Der Spine Apparat ist ein Spine-spezifisches Zellorganell, das in 80% aller reifen „Mushroom- Spines“ vorkommt, aber nur in 20% aller Spines. Es ist davon auszugehen, dass der Spine Apparat ein Spine-spezifischer Kalziumspeicher ist. Synaptopodin ist ein Aktin-assoziiertes Protein, das eng mit dem Spine Apparat assoziiert ist. In der Synaptopodin-Knockout-Maus fehlen Spine Apparate. In vorausgegangenen Untersuchungen in der Arbeitsgruppe Rune und Mitarbeiter konnte gezeigt werden, dass Estradiol und auch der Aromatasehemmer Letrozol zu einer Herunterregulation des Proteins Synaptopodin führt. In der vorliegenden Doktorarbeit konnte die enge Assoziation von Synaptopodin an den Spine Apparat bestätigt werden. In hippocampalen Schnittkulturen war der Anteil Spine Apparate-tragender Spines sowohl nach Estradiol als auch nach Letrozol signifikant verringert. Eine Entleerung der Speicher in den Kulturen durch Thapsigargin, welches verhindert, dass Kalzium in die internen Speicher wieder zurück gepumpt wird, hatte zur Folge, dass die Spine Apparate sich vergrößerten. Dieser Befund untermauerte die Rolle des Spine Apparats als interner Kalziumspeicher. Ein durch Übererregung induzierten Spineverlust, der mit einer reduzierten Estradiolsynthese der Kulturen einherging, ließ sich durch Estradiol wieder aufheben, nicht jedoch der Verlust an Spine Apparat tragenden Spines. Dagegen ließ sich ein durch Letrozol hervorgerufenen Verlust von Spine Apparat tragenden Spines durch Thapsigargin wieder aufheben.
Die Ergebnisse unsere Experimente zeigen, dass der Spine Apparat ein dynamisches Zellorganell ist. Die Ergebnisse nach Behandlung mit Thapsigargin unterstreichen die Funktion des Spine Apparates als interner Kalziumspeicher. Die Reduktion der Spine Apparat-tragenden Spines sowohl nach Letrozol als auch nach Estradiol lassen vermuten, dass Estradiol durch einen bereits bekannten Kalzium-induzierten Kalziumrelease (CIC) aus dem Spine Apparat die Aromatase hemmt und sich auf dieser Weise der scheinbare Widerspruch erklären lässt. Letztendlich zeigen die Ergebnisse auch, dass Estrogen-induzierte Spinebildung nur dünne aber nicht reife Spines betrifft.
Kurzfassung auf Englisch: The spine apparatus is a spine-specific cell organelle, found in 80% of all mature mushroom spines, but in only 20% of all spines. It is expected that the spine apparatus is a spine-specific calcium store. Synaptopodin is an actin-associated protein that is closely associated with the spine apparatus. Synaptopodin knockout mice lack the spine apparatus. In previous investigations by Rune and coworkers, it could be shown that treatment with estradiol and the aromatase-inhibitor letrozole lead to a downregulation of synaptopodin in hippocampal spines. In this thesis the close association of synaptopodin and the spine apparatus can be confirmed. In hippocampal slice cultures, the proportion of spines containing a spine apparatus are both significantly reduced if treated with either estardiol or letrozole. A drain of the internal calcium stores in the cultures by thapsigargin, which prevents calcium to be pumped back into the internal stores, was followed by an enlargement of the spine apparatus. This finding underscored the role of the spine apparatus as an internal calcium store.
A hippocampal Spine loss due to experimental overexcitation, which was associated with a reduced Estradiolsynthese by the cultured cells, was rescued by estradiol treatment. This rescue did not implicate the spine apparatus containing spines. In contrast, a letrozole-induced loss of spine apparatus bearing spines was rescued by thapsigargin treatment.
The results of our experiments show that the spine apparatus is a dynamic organelle. The results after treatment with thapsigargin emphasize the function of the spine apparatus as an internal calcium store. The reduction of the spine apparatus-carrying spines both after letrozole and after estradiol suggests that estradiol could trigger a well-known calcium-induced calcium release (CIC) from the spine apparatus, which could lead to an inhibition of the aromatase and thus explain in this way the apparent contradiction. Finally, the results also show that estrogen-induced spine formation only affect thin but not mature spines.


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