Elektrophysiologische und molekularbiologische Charakterisierung der Dopamin-Autorezeptorantwort individueller dopaminerger Mittelhirnneurone der Maus (Mus musculus L.) unter Kontrollbedingungen und nach einmaliger in vivo Injektion von Kokain

Mesencephale dopaminerge Neurone der Substantia nigra (SN) und der Area tegmentalis ventralis (VTA) spielen eine bedeutende Rolle in der Pathophysiologie der Drogenabhängigkeit. Dopaminerge Projektionen von der VTA zum Nucleus accumbens, zur Amygdala und zum präfrontalen Kortex sind an den Belohnung...

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Main Author: Hetzel, Andrea
Contributors: Homberg, Uwe (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Doctoral Thesis
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2008
Subjects:
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Description
Summary:Mesencephale dopaminerge Neurone der Substantia nigra (SN) und der Area tegmentalis ventralis (VTA) spielen eine bedeutende Rolle in der Pathophysiologie der Drogenabhängigkeit. Dopaminerge Projektionen von der VTA zum Nucleus accumbens, zur Amygdala und zum präfrontalen Kortex sind an den Belohnungs- und Verstärkungseffekten der Drogen beteiligt, während die nigrostriatalen Projektionen an der Bildung von Gewohnheiten (habits) mitwirken. In vivo Injektionen von Kokain führten in Tiermodellen zu Veränderungen der glutamatergen und GABAergen Signalweiterleitung. Es ist jedoch noch unklar, ob weitere Signal-moleküle ebenfalls an der Regulation der elektrischen Aktivität dieser dopaminergen Neurone beteiligt sind. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, die Dopamin-vermittelte Autorezeptor-antwort dopaminerger Mittelhirnneurone der SN und der VTA am Tiermodell junger Mäuse (Mus musculus L.) zu untersuchen. Hiefür wurde mittels qualitativer PCR die Expression der Dopaminrezeptoren und der GIRK-Kanaluntereinheiten in einzelnen Neuronen beider Populationen nachgewiesen, um die an der Dopamin-Auto-rezeptorantwort beteiligten Komponenten molekular zu identifizieren. Zusätzlich wurde die durch Dopaminapplikation stimulierte Autorezeptorantwort der dopaminergen SN und VTA Neurone elektrophysiologisch in in vitro Hirnschnitten untersucht und charakterisiert. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit lag in der Identifikation möglicher Veränderungen der Dopamin-Autorezeptorantwort der dopaminergen SN und VTA Neurone durch eine einmalige in vivo Injektion von Kokain. Hierzu wurden molekularbiologisch das Genexpressionsmuster der D2-ähnlichen Dopaminrezeptoren und des GIRK2-Kanals mittels quantitativer real-time PCR, sowie elektrophysiologisch, mittels perforated Patch-clamp Technik, die Dopamin-Autorezeptorantwort der dopaminergen mesencephalen Neurone der SN und VTA nach einmaliger in vivo Saline- (Kontrolle) bzw. Kokaininjektion untersucht und verglichen. Die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit bestätigten, dass die dopaminergen SN und VTA Neurone hauptsächlich den D2-Dopaminrezeptor und den GIRK2-Kanal exprimieren. Hierbei wurde größtenteils eine Expression beider Spleißisoformen des D2-Dopaminrezeptors (DR-D2s und DR-D2l) in beiden Neuronenpopulationen nachgewiesen, was vermuten lässt, dass beide Isoformen an der präsynaptischen Dopamin-Autorezeptorantwort beteiligt sein könnten. Nach einer einmaligen in vivo Injektion von Kokain war die Expression der DR-D2s-, DR-D2l- und GIRK2-mRNA in den dopaminergen VTA Neuronen, nicht jedoch in den dopaminergen SN Neuronen, junger Tiere signifikant herabreguliert. Hingegen erfuhr die Expression der DR-D2s-, DR-D2l- und GIRK2-mRNA in den untersuchten dopaminergen SN und VTA Neuronen adoleszenter und adulter Tiere nahezu keine Veränderungen durch die einmalige in vivo Kokaininjektion. Der lokalen Applikation von Dopamin auf die mesencephalen dopaminergen Neurone folgte eine reversible Inhibition ihrer Spontanaktivität. Die einmalige in vivo Injektion von Kokain führte in den untersuchten dopaminergen VTA Neuronen, nicht jedoch in den untersuchten dopaminergen SN Neuronen, nach drei Tagen zu einer signifikanten Abnahme der Dopamin-vermittelten Inhibition der Spontanaktivität und somit zu einer signifikant verringerten Dopamin-Autorezeptorantwort. Zusammenfassend wurden in der vorliegenden Arbeit erstmalig frühe Kokain-induzierte Veränderungen der Dopamin-Autorezeptorantwort dopaminerger Mittel-hirnneurone identifiziert und beschrieben. Diese dramatischen Veränderungen, hervorgerufen durch eine einmalige in vivo Kokaininjektion, können möglicherweise durch die folgende verringerte Dopamin-Autoinhibition die Wirkung von Kokain in den Projektionsgebieten der dopaminergen VTA Neurone zusätzlich verstärken. Eine verringerte DR-D2-Bindung im Gehirn drogensüchtiger Tiere und Menschen ist bereits bekannt. Die Abnahme des DR-D2 in den untersuchten dopaminergen VTA Neuronen durch die einmalige Kokaingabe könnte einen Anfangspunkt in der Verringerung des DR-D2 durch die Einnahme von Drogen darstellen. Da die signifikante Kokain-induzierte Veränderung der Genexpression und der Dopamin-Autorezeptorantwort in den untersuchten dopaminergen VTA Neuronen junger Tiere, nicht jedoch in denen adoleszenter bzw. adulter Tiere nachgewiesen wurde, deuten diese Ergebnisse auf eine stärkere Anfälligkeit dieser Neurone in den jungen Mäusen auf die Gabe von Kokain hin. Dieser Effekt scheint daher stark vom Alter der Tiere während der Kokaineinnahme abhängig zu sein.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2008.0479