Open Access

Karen Gampe

• In the adult mammalian central nervous system, two defined neurogenic regions retain the capacity to generate new neurons throughout adulthood, namely the subependymal zone (SEZ) at the lateral ventricles and the subgranular layer of the hippocampus (SGL). Adult neurogenesis consists of a whole set of events including proliferation, fate specification, migration, survival and finally synaptic integration of newly born neurons. Each of these events is controlled by the interplay of numerous factors. In this study two signalling systems were analysed with regard to their functional role in adult neurogenesis in vivo, namely the purinergic system and the growth factor EGF. Neither short- nor long-term application of the P2Y receptor agonists UTP and ADPβS and the P2Y receptor antagonist suramin into the lateral ventricle of adult mice altered cell responses as compared to vehicle controls in vivo. In contrast, analysis of the expansion rates of cultured neural stem cells (NSCs) from knockout mice revealed a strong increase in the number of NSCs from NTPDase2-/- mice, whereas cell numbers of NSCs from P2Y1-/- and P2Y2-/- mice were significantly reduced in comparison to wildtype levels. Notably, in vivo proliferation rates were potently elevated in the SGL and the SEZ of NTPDase2-deficient mice. However, in vivo proliferation in both neurogenic niches of the single receptor knockout mice P2Y1-/- and P2Y2-/- and P2Y1-/- P2Y2-/-double-knockout mice did not differ significantly from the wildtype. In mice lacking the P2Y2 receptor the survival of newly born neurons in the hippocampal granule cell layer was significantly increased. These data provide the first line of evidence that purinergic signalling is involved in the control of neural stem cells behaviour not only in vitro but also in vivo. In order to further characterise the role of epidermal growth factor (EGF) in adult neurogenesis, transit amplifying precursors (TAPs) and type B astrocytes were identified as EGF-responsive cell populations following ventricular EGF injection, whereas ependymal cells, neuroblasts and NG2-positive cells did not or only to a minor extent respond to EGF injection. These EGF-responsive cell populations were found on both, the septal as well as striatal lateral ventricle walls. Long-term ventricular EGF infusion for 6d, 1. increased cell proliferation of both ventricle walls revealing a gradient along the rostro-caudal axis, 2. altered the balance between neuronal and macroglial cell fates to generate oligodendrocyte precursors and 3. lead to an entire remodelling of the classical architecture of the SEZ.
• Die Entwicklung des zentralen Nervensystems (ZNS) von Säugern ist geprägt von Proliferation, Migration und der Differenzierung neu gebildeter Zellen. Nach der Entwicklung des ZNS gehen weite Teile des Säugerhirns in ein postmitotisches Stadium über, in dem keine Zellteilung mehr stattfindet (Brazel et al. 2003). Allerdings verbleiben im ZNS von Säugern mindestens zwei Regionen, die die Fähigkeit zur Zellproliferation im adulten Gehirn beibehalten: die subependymale Zone der Seitenventrikel (SEZ) und die subgranuläre Zone des Hippokampus (SGL) (Kempermann et al. 1997, Doetsch et al. 1997). Beide neurogene Regionen werden durch ein hoch spezialisiertes Milieu definiert, in dem ein Zusammenspiel aus multiplen Faktoren eine lebenslange kontinuierliche Nervenzellbildung ermöglicht (Riquelme et al. 2008). In diesen Nischen befinden sich langsam proliferierende, primäre Stammzellen, die eine sich schnell teilende Zellpopulation hervorbringen. Diese Zellen generieren neuronal determinierte Zellen, sogenannte Neuroblasten, die dann in ihre jeweilige Zielregion einwandern. Nach einer Selektionsphase, in der ein Teil der neu gebildeten Nervenzellen in Apoptose geht, integrieren sich die überlebenden Neuroblasten in das bestehende neuronale Netzwerk (Ming and Song 2005). Neuroblasten, die in der SEZ gebildet wurden, wandern entlang des sogenannten rostralen Migrationsstroms in die olfaktorischen Bulbi ein und differenzieren sich dort nach radialer Auswanderung zu granulären und periglomerulären Interneuronen (Mirzadeh et al. 2008). Die Neuroblasten der SGL migrieren lediglich einige Zellschichten tief von der subgranulären Schicht in die granuläre Schicht des Hippokampus, wo sie zu Körnerzellen reifen (Kempermann et al. 2004). Die adulte Neurogenese besteht demnach aus einer Folge von Ereignissen, die in Teilprozesse wie Proliferation, Determinierung, Überleben, Differenzierung und Integration der jungen Nervenzellen unterteilt werden können (Ming and Song 2005). Welche Faktoren diese einzelnen Schritte regulieren, ist bis dato nur unzureichend erkannt. Die in dieser Arbeit untersuchten purinergen Signalmechanismen über extrazelluläre Nukleotide und Wachstumsfaktorsysteme (wie der epidermale Wachstumsfaktor, EGF) stellen potentielle Kandidaten dar...