Titelaufnahme

Titel
Aging- and memory-associated receptors and proteoglycans in the rodent hippocampus / submitted by Sivaprakasam Ramamoorthy
VerfasserRamamoorthy Sivaprakasam
Begutachter / BegutachterinLubec, Gert
Erschienen2015
Umfang73 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Altern / Gedaechtnis / Dopamine / Serotonin / Hippocampus / Proteoglykane
Schlagwörter (EN)Aging / memory / Dopamine / serotonin / hippocampus / proteoglycans
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-6649 Persistent Identifier (URN)
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Aging- and memory-associated receptors and proteoglycans in the rodent hippocampus [8.95 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Gedächtnis und motorische Funiktionen nehmen mit zunehmendem Alter ab. Die dafür relevanten molekularen Mechanismen und die damit assoziierten möglichen Moleküle, die für diese Einbuße verantwortlich sind, sind immer noch unklar. Es war daher das Ziel unserer ersten Studie, das altersabhängige Gedächtnis in Zusammenhang mit Serotoninrezeptoren und Dopaminrezeptoren bei Mäusen in drei unterschiedlichen Altersgruppen (3, 12 und 18 Monate) aufzuzeigen. Das altersabhängige räumliche Gedächtnis wurde mittels Morris Water Maze-Test untersucht. Wir konnten aufzeigen, dass die Dopamin-1 Rezeptor (D1R) und Dopamin2-Rezeptor (D2R) - Komplexe in den Hippocampi der Mäuse substanziell mit zunehmendem Alter reduziert waren, was mit einem schlechteren räumlichen Langzeitgedächtnis verbunden war. Wir fanden auch, dass die altersabhängige Expression von D1R und D2R in den einzelnen Hippocampus-Subregionen Cornu ammonis CA1, CA2, CA3 und Gyrus dentatus DG heterogen war. Zusätzlich war in den gesamten CA-Regionen die D1R-D2R-Kolokalisation erheblich reduziert, nicht aber in der DG-Region. Die Proteinkinase C-Isoformen (PKC), welche die D1R phophosphorylieren können, waren mit zunehmendem Alter verändert. Der Serotoninrezeptorkomplex 5-HT1AR, ein inhibierender Rezeptor, zeigte mit zunehmendem Alter eine Zunahme, während der exzitatorische Rezeptor 5-HT7R mit zunehmendem Alter abnahm. Die Rezeptoren 5-HT1AR und 5-HT7R zeigten jeweils eine negative bzw. positive Korrelation mit der Abnahme des altersabhängigen Gedächtnisses. Wir konnten daher bestätigen, dass die Dopamin- und Serotoninrezeptorkomplexe in Zusammenhang mit der altersabhängigen Verschlechterung des räumlichen Gedächtnisses stehen. Obwohl Proteoglykane die Hauptkomponenten der synaptischen extrazellulären Matrix darstellen, ist ihre Rolle für das Lernen und Gedächtnis noch nicht ausreichend untersucht. Es war deshalb das Ziel unserer zweiten Studie, die Proteoglykane des Hippocampus zu analysieren und eine Assoziation mit der Gedächtnisbildung nachzuweisen. Die Proteoglykane wurden mittels Ionenaustauscher-Chromatographie isoliert und anschließend mittels LC-MS/MS analysiert. Die damit gefundenen Proteoglykane wurden als Agrin, Amyloid-beta-A4-Protein, Brevican, Glypican-1, Neurocan, Phosphacan, Sydecan-4 und Versican identifiziert.

Hierzu wurden Ratten mittels Morris-Water-Maze-Test trainiert und die Hippocampi sechs Stunden nach einer Gedächtniserinnerung (recall) entnommen. Es zeigte sich, dass Brevican und Versican in der Membranfraktion bei der trainierten Gruppe signifikant höher war als bei der Vergleichsgruppe, sie korrelierten auch signifikant mit der Zeit, welche die Ratten im Zielquadranten verbrachten. Brevican und Versican zeigten auch eine Ko-Immunopräzipitation mit der GluR1-Untereinheit von AMPA-Rezeptoren. Der GluR1-Komplex war signifikant höher in der trainierten Gruppe, während in der Vergleichsgruppe GluR2 und GluR3 signifikant höher waren. Daraus folgt, dass wir aufzeigen konnten, dass Brevican und Versican mit AMPA-Rezeptoren interagieren und eine starke Assoziation mit der Gedächtnisbildung haben.

Zusammenfassung (Englisch)

Memory and motor functions are impaired during aging. The relevant molecular mechanisms and the associated molecules potentially underlying these impairments are still unclear. It was therefore the aim of our first study to investigate age-dependent memory by examining serotonin receptors and dopamine receptors in three different age groups (3, 12 and 18 months) of mice. Age-dependent spatial memory was studied using the Morris water maze test. We found that dopamine-1 receptor (D1R) and dopamine-2 receptor (D2R) complexes in the mouse hippocampus were substantially reduced as mice aged, and the reduction was in turn associated with impaired long-term spatial memory. We also found that age-dependent D1R and D2R expression were heterogeneous in the hippocampal subregions Cornu Ammonis CA1, CA2, CA3 and dentate gyrus (DG). In addition, D1R-D2R colocalization was considerably decreased in the entire CA regions, but not in DG region. Protein kinase C (PKC) isoforms, which can phosphorylate D1R, were altered in aging. The serotonin receptor complex 5-HT1AR, an inhibitory receptor, was increased with aging, while 5-HT7R, an excitatory receptor, was decreased with aging. 5-HT1AR and 5-HT7R abundances were respectively negatively and positively correlated with declining age-dependent memory. We thereby confirmed that dopamine and serotonin receptor complexes are linked with age-dependent decline of spatial memory. Though proteoglycans are major components of the synaptic extracellular matrix, their role in learning and memory still needs to be addressed.

Thus, the aim of our second study was to analyse hippocampal proteoglycans and their association with memory formation. Proteoglycans were isolated by anion exchange chromatography and subsequently analysed by LC-MS/MS. The proteoglycans were then identified as agrin, amyloid beta A4 protein, brevican, glypican-1, neurocan, phosphacan, syndecan-4 and versican. Rats were trained in the Morris water maze, and hippocampi were excised after 6 h memory retrieval periods. Brevican and versican in the membrane fraction were significantly higher in the trained group compared to the yoked group and were also significantly correlated with time spent by animals in the target quadrant. Brevican and versican were also co-immunoprecipitated with the GluR1 subunit of AMPA receptors. The GluR1 complex was significantly higher in the trained group, while GluR2 and GluR3 were significantly higher in the yoked group. Thus, we show that brevican and versican interact with AMPA receptors and are strongly associated with memory formation.