Der Nucleus arcuatus (ARC) des Hypothalamus spielt eine wichtige Rolle im Rahmen der neuroendokrinen Kontrolle der Adenohypophyse sowie der zentralen Homöostase des Energiehaushaltes bei Säugetieren. Neurone und Gliazellen des ARC sind aufgrund der lokal durchlässigen endothelialen Blut-Hirn Schranke für zirkulierende Hormone des Energiestoffwechsels erreichbar. An der Integration afferenter neuronaler und humoraler Signale im Bereich des ARC scheint neben Glutamat, GABA sowie zahlreichen Neuropeptiden auch neuronal synthetisiertes ATP als purinerger Neuromodulator beteiligt zu sein. So liegen für den ARC von Maus und Ratte erste Hinweise auf eine funktionelle Expression purinerger P2-Rezeptoren vor. Diese lassen sich in zwei "Familien" einteilen: die ionotropen P2X-Rezeptoren (P2X1 - P2X7) sowie die metabotropen P2Y-Rezeptoren. Im Rahmen der Promotionsarbeit erfolgte daher eine detaillierte Charakterisierung ionotroper P2X-Rezeptoren im ARC der Ratte anhand einer de novo zu etablierenden neuroglialen Primärzellkultur dieses Kerngebietes. Die mittels immunzytochemischer Markierungen in Neuronen der ARC-Primärkultur aus neonatalen Rattengehirnen aufgezeigte Expression ARC-spezifischer Neuropeptide [Proopiomelanocortin (=POMC), Neuropeptid Y (=NPY), Neurotensin (=NT), Somatostatin] und deren Kolokalisation mit Tyrosinhydroxylase (TH) spiegelt das typische Transmitter coding für den ARC adulter Ratten wieder. Zudem konnte der immunzytochemische Nachweis des P2X2-Purinozeptors (P2X2R) in Neuronen und des P2X4R in Mikrogliazellen der ARC-Primärzellkultur demonstriert werden. Auf mRNA-Ebene ermöglichte die qRT-PCR Analyse den Nachweis für die Expression von P2X2R, P2X4R, P2X6R sowie eingeschränkt P2X3R in der Primärkultur. Kompetitive Verdrängungsstudien an einer isolierten Plasmamembranfraktion des Hypothalamus sowie semiquantitative autoradiographische Studien auf der Ebene des ARC adulter Ratten, unter Benutzung des purinozeptorspezifischen Radioliganden [35S]dATP&
#945;S sowie unmarkierter P2XR-Agonisten und -Antagonisten, ergaben Hinweise auf die Expression der Subtypen P2X2R, P2X3R und P2X7R für den Gesamthypothalamus respektive P2X2R und/oder P2X3R für den ARC.Die pharmakologische Charakterisierung der P2X-Rezeptorsubtypen einzelner Neurone und Astrozyten der ARC-Primärkultur erfolgte durch die mikrospektrofluorimetrische Analyse (Fura-2) der intrazellulären Kalziumkonzentration ([Ca2+]iz). Beide Zelltypen zeigten bei Superfusionsstimulation mit den Purinozeptoragonisten ATP bzw. 2-MeSATP transiente intrazelluläre Kalziumsignale. Es wurden Versuchsreihen durchgeführt zur Ermittlung: [1] einer Dosis-Wirkungsbeziehung (nachweisbar), [2] möglicher Desensibilisierungseffekte bei repetitiver Stimulation (Einteilung der Zellen in zwei Gruppen), [3] der Bedeutung von extra- vs. intrazellulärem Kalzium für die Signale (Unterschied zwischen Neuronen und Gliazellen), sowie [4] des Einflusses der Inkubationstemperatur. Durch den Einsatz subtypspezifischer Agonisten (BzATP, alpha,beta-meATP) sowie generalisierter P2R- (Suramin, PPADS) und subtypspezifischer P2XR-Antagonisten (RB-2, TNP-ATP, PSB-1011) in Suppressionsexperimenten konnte die funktionelle Expression ionotroper Purinozeptoren mit P2X2R-ähnlichen Charakteristika in neuropeptidergen (POMC, NPY, NT) bzw. dopaminergen Neuronen sowie Astrozyten der ARC-Primärkultur postuliert werden.Auf Grund der Resultate der qRT-PCR, der Immunzytochemie sowie vor allem der detaillierten pharmakologischen Charakterisierung funktionell exprimierter P2X-Rezeptoren kann für Neurone und Astrozyten des ARC die Prävalenz eines funktionellen P2X2-Purinozeptors postuliert werden.
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