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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-71116
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2017/7111/


Purinerge Modulation neuronaler Aktivität im Bulbus olfactorius der Maus

Purinergic modulation of neuronal activity in the mouse olfactory bulb

Rotermund, Natalie

pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Elektrophysiologie , Neurophysiologie , Hausmaus , Riechkolben
Freie Schlagwörter (Deutsch): Mitralzelle , Neuromodulation , purinerg , Bulbus olfactorius , ATP
Freie Schlagwörter (Englisch): mitral cell , neuromodulation , purinergic signalling , Bulbus olfactorius , adenosine
Basisklassifikation: 42.17
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Lohr, Christian (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 28.11.2014
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 06.10.2017
Kurzfassung auf Deutsch: Der Bulbus olfactorius bildet den ersten Ort einer zentralnervösen Analyse von olfaktorischen Reizen. Eingehende Geruchsinformationen werden hier prozessiert und anschließend über Projektionsneurone, die sogenannten Mitral- und tufted-Zellen, an höhere Hirnzentren weitergeleitet. Hierbei ist bisher jedoch weitgehend ungeklärt, durch welche Mechanismen die Verarbeitung der sensorischen Informationen beeinflusst werden kann. Die vorliegende Dissertation beschreibt erstmals eine purinerge Neuromodulation im Bulbus olfactorius der Maus. Das purinerge Transmittersystem ist einzigartig in seiner Komplexität, da nicht nur ATP sondern auch seine Hydrolyseprodukte ADP und Adenosin spezifische Rezeptoren aufweisen und neuromodulatorisch wirksam sind. Mit Hilfe elektrophysiologischer Methoden, calcium imaging und histologischen Untersuchungen wurden im Rahmen dieser Arbeit folgende Erkenntnisse gewonnen:

I Die Photolyse von caged-ATP führt zu einer erhöhten Netzwerkaktivität im Bulbus olfactorius. Eine lokale Photolyse von caged-ATP in der glomerulären Schicht ist hierbei ausreichend um diesen Effekt zu erzielen.

II Der Effekt von ATP auf Neurone des olfaktorischen Bulbus ist P2Y1-Rezeptor-vermittelt und führt zu einer Exzitation von Mitralzellen.

III Adenosin ist ebenfalls neuromodulatorisch im Bulbus olfactorius wirksam.

IV Durch die Öffnung von Kaliumkanälen bewirkt Adenosin eine A1-Rezeptor-vermittelte Hyperpolarisation von Mitralzellen.

V Adenosin verringert die neuronale Netzwerkaktivität im Bulbus olfactorius durch eine verminderte Aktivität von Mitralzellen. Zusätzlich vermindert Adenosin die rekurrente Inhibition von Mitralzellen, durch eine verminderte Glutamatausschüttung seitens der Mitralzelle.

VI Adenosin verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis des Mitralzell-output, der durch Stimulation olfaktorischer Rezeptorneurone generiert wird.

Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen damit einen Einfluss von ATP/ADP und Adenosin auf die integrativen Eigenschaften von Neuronen des olfaktorischen Bulbus nach. Eine purinerge Neuromodulation könnte durch die beschriebenen Prozesse zu einer differenzierten Verarbeitung von Geruchsinformationen im Bulbus olfactorius beitragen.
Kurzfassung auf Englisch: The olfactory bulb is the first station of odor information processing. Integrated odor information is subsequently send to higher brain areas by the projection neurons of the olfactory bulb, mitral and tufted cells. The present dissertation describes for the first time a purinergic neuromodulation in the bulbus olfactorius of mice. The purinergic transmitter system is unique with regard to its complexity, as not only ATP, but also its hydrolysis products ADP and adenosine, exhibit specific receptors and are neuromodulatory effective. Using electrophysiological methods, calcium imaging, and histologic studies, the following insights were gained in the course of this thesis:

I Photolysis of caged-ATP increases the network activity in the olfactory bulb. A local photolysis of caged ATP in the glomerular layer is sufficient to achieve this effect.

II The effect of ATP on olfactory bulb neurons is P2Y1 receptor mediated and leads to an excitation of mitral cells.

III Adenosine is also neuromodulatory effective in the olfactory bulb.

IV Adenosine causes an A1-receptor-mediated hyperpolarization of mitral cells by opening of potassium channels.

V Adenosine reduces the neuronal network activity in the olfactory bulb by reducing the spontaneous firing activity of mitral cells. Additionally adenosine reduces the recurrent inhibition of mitral cells by means of a reduced glutamate release from mitral cells.

VI Adenosine improves the signal-to-noise ratio for olfactory receptor-neuron-depending mitral cell output.

Accordingly, the results of this thesis provide evidence for an influence of ATP/ADP and adenosine on the information processing properties of olfactory bulb neurons. Through the outlined mechanisms a purinergic neuromodulation possibly serves for a differentiated processing of olfactory information in the olfactory bulb.

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