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as Locus coeruleus-noradrenerge System ist die primäre Quelle für zentrales corticales und subcorticales Noradrenalin. Die noradrenergen Projektionen des LC sind an der Modulation einer Vielzahl von funktionellen zentralen Abläufen beteiligt, u.a. an Aufmerksamkeitsprozessen, der Vermittlung von Stress und der Schlaf-Wach-Koordination, aber auch an der Koordination spezifischerer kognitiver Funktionen im Rahmen von Belohnungs-orientiertem Verhalten.
Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit im anatomisch-topographischen Teil durchgeführten Experimente belegen eine dichte noradrenerge Innervation des präfrontalen Cortex, des dorsalen und ventralen Hippocampus, und des Kleinhirns durch Neurone des Locus coeruleus. Innerhalb des LC sind die nach präfrontal und hippocampal projizierenden Neurone vorwiegend im dorsalen Anschnitt über die gesamte rostro-caudale Achse zu finden. Der Anteil ipsilateral gelabelter Zellen überwiegt deutlich. Coeruleocerebelläre Neurone sind innerhalb des LC sowohl in den dorsalen als auch ventralen Abschnitten, ebenfalls über die gesamte rostro-caudale Achse, zu finden. Der Anteil kontralateral gelabelter Zellen ist relativ höher als bei den anderen Projektionen.
Die im ersten elektrophysiologischen Teil der Arbeit durchgeführten Experimente belegen ein in den Grundeigenschaften ähnliches Feuerungsmuster selektiv identifizierter coeruleo-präfrontaler und coeruleo-hippocampaler Nervenzellen. Einzelne Aktionspotential-Parameter waren signifikant unterschiedlich, hinweisend auf unterschiedliche hyperpolarisierende Ströme in beiden Populationen. Eine Überprüfung des a2-Autorezeptor-Status im zweiten elektrophysiologischen Teil der Arbeit ergab ein fehlendes Ansprechen der coeruleo-präfrontalen Neurone auf a2-Blockade (im Gegensatz zu den coeruleo-hippocampalen Neuronen); dieser Befund ist vereinbar am ehesten mit fehlenden oder funktionell down-regulierten a2-Rezeptoren selektiv in nach präfrontal projizierenden Neuronen des Locus coeruleus. Hierbei handelt es sich um einen in der Literatur nicht vorbeschriebenen Befund.
The locus coeruleus (LC) contains the majority of central noradrenergic neurons sending wide projections throughout the entire CNS. The LC is considered to be essential for multiple key brain functions including arousal, attention and adaptive stress responses as well as higher cognitive functions and memory. Electrophysiological studies of LC neurons have identified several characteristic functional features such as low-frequency pacemaker activity with broad action potentials, transient high-frequency burst discharges in response to salient stimuli and an apparently homogeneous inhibition of firing by activation of somatodendritic α2 autoreceptors (α2AR). While stress-mediated plasticity of the α2AR response has been described, it is currently unclear whether different LC neurons projecting to distinct axonal targets display differences in α2AR function. Using fluorescent beads-mediated retrograde tracing in adult C57Bl6/N mice, we compared the anatomical distributions and functional in vitro properties of identified LC neurons projecting either to medial prefrontal cortex, hippocampus or cerebellum. The functional in vitro analysis of LC neurons confirmed their mostly uniform functional properties regarding action potential generation and pacemaker firing. However, we identified significant differences in tonic and evoked α2AR-mediated responses. While hippocampal-projecting LC neurons were partially inhibited by endogenous levels of norepinephrine and almost completely silenced by application of saturating concentrations of the α2 agonist clonidine, prefrontal-projecting LC neurons were not affected by endogenous levels of norepinephrine and only partially inhibited by saturating concentrations of clonidine. Thus, we identified a limited α2AR control of electrical activity for prefrontal-projecting LC neurons indicative of functional heterogeneity in the LC-noradrenergic system.
Mitochondrial cristae morphology is highly variable and altered under numerous pathological conditions. The protein complexes involved are largely unknown or only insufficiently characterized. Using complexome profiling we identified apolipoprotein O (APOO) and apolipoprotein O-like protein (APOOL) as putative components of the Mitofilin/MINOS protein complex which was recently implicated in determining cristae morphology. We show that APOOL is a mitochondrial membrane protein facing the intermembrane space. It specifically binds to cardiolipin in vitro but not to the precursor lipid phosphatidylglycerol. Overexpression of APOOL led to fragmentation of mitochondria, a reduced basal oxygen consumption rate, and altered cristae morphology. Downregulation of APOOL impaired mitochondrial respiration and caused major alterations in cristae morphology. We further show that APOOL physically interacts with several subunits of the MINOS complex, namely Mitofilin, MINOS1, and SAMM50. We conclude that APOOL is a cardiolipin-binding component of the Mitofilin/MINOS protein complex determining cristae morphology in mammalian mitochondria. Our findings further assign an intracellular role to a member of the apolipoprotein family in mammals.