THE ROLE OF OXIDATIVE STRESS IN AMPA RECEPTOR TRAFFICKING FOLLOWING ISCHEMIC STROKE

Stroke is a leading cause of disability and results in 140,000 deaths in the United States each year. Ischemic stroke occurs when blood flow to brain tissue is decreased or absent due to vessel occlusion, leading to infarction. While it is necessary to reintroduce blood flow to the infarcted area, this act also results in further damage to surrounding brain tissue by inflammation and oxidative stress, leading to delayed neuronal death within vulnerable neuronal populations, including hippocampal pyramidal neurons. During ischemia, the lack of energy available disrupts ATP-dependent processes that maintain ionic gradients, which are critical to cellular survival. Disrupting the ionic balance leads to excessive release of neurotransmitters, like glutamate, which are unable to effectively cleared from the synapses. Excessive stimulation of N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs) by glutamate is a contributing factor to delayed neuronal death, and multiple studies report that α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptors (AMPARs) also contribute to delayed neuronal death. As a result of ischemia/reperfusion, AMPARs undergo a subunit composition switch from calcium-impermeable, GluA2-containing AMPARs, to calcium-permeable, GluA2-lacking AMPARs. This allows the AMPAR to conduct calcium which, in combination with excessive NMDAR stimulation, exacerbates cell death. We determined that there is a sex difference in the trafficking of AMPARs following oxygen glucose deprivation/reperfusion (OGD/R), an in vitro model for ischemia/reperfusion. GluA2-containing AMPARs are degraded by the lysosome in a calcium-dependent manner following OGD/R in male hippocampal slices, but AMPARs are not degraded in female hippocampal slices with OGD/R. Pharmacological inhibition of NADPH oxidase 1 rescues the OGD/R-induced degradation of GluA1 and GluA2 AMPAR subunits in males. Preventing the degradation of GluA2-containing AMPARs following ischemia/reperfusion has therapeutic implications in the treatment of stroke patients, so understanding the mechanisms at play are of utmost importance. In this dissertation I will discuss how OGD/R affects AMPARs in an ex vivo aged rodent acute hippocampal slice model and the role oxidative stress plays in the trafficking of these receptors

Ultraschallbasierte Untersuchung rheologischer Eigenschaften von Polymeren für die Prozessüberwachung

Für unterschiedliche Fertigungsprozesse ist eine Überwachung der rheologischen Eigenschaften der verwendeten Materialen von großem Vorteil. So ist beispielsweise der Aushärte- beziehungsweise Polymerisationsgrad ein entscheidendes Qualitätsmerkmal der in Infusionsprozessen gefertigten Bauteile. Da die Ausbreitung von Ultraschallwellen von den rheologischen Eigenschaften des Trägermediums abhängen, lassen sich deren zeitliche Veränderungen durch Verfahren der Ultraschallprüfung verfolgen. Für die Kalibrierung der Messmethode wurde ein Sende-Empfangs Ultraschallprüfkopf in ein Rheometer mit beheizbarem Probehalter eingebaut. Eine oft verwendete Methode zur Bestimmung der rheologischen Eigenschaften ist die Laufzeitmessung bzw. die Messungen der Schallgeschwindigkeit. Die hierfür notwendige Transmissionsmessung beziehungsweise Extraktion des Rückwandechos schränkt jedoch die Anwendbarkeit in der Praxis ein. Deshalb wird anders als sonst üblich im Impuls Echo Verfahren ein Schallimpuls während der rheologischen Messung in die Probe eingekoppelt. Für die Datenverarbeitung des Ultraschallsignals werden unterschiedliche Signalmerkmale analysiert, die Zugang zu Informationen über die rheologischen Eigenschaften ermöglichen. Um diese Merkmalsextraktion zu optimieren, werden zur Bewertung und Kalibrierung der verwendeten Auswertemethodik die synchron ermittelten Messwerte des Rheometers, wie die Viskosität, herangezogen. Es konnten versuchsübergreifend hohe Korrelationen zwischen gemessener Viskosität und Signalmerkmale ermittelt werden, was das Potential einer ultraschallbasierten Überwachung rheologischer Eigenschaften verdeutlicht