2 research outputs found
Charakterisierung peripherer Osmorezeptoren
The extracellular fluid surrounds our cells and supplies them with ions and
nutrients. Changes in extracellular fluid osmolality can affect cell
integrity, metabolism and function and under extreme conditions can have
lethal consequences. Therefore, our body strives to keep extracellular fluid
osmolality at a highly stable set-point and a divergence towards either
hypotonicity or hypertonicity triggers behavioral and humoral responses. The
underlying mechanism for detection of changes in osmolality is called
osmoreception. Osmoreceptors have been found both centrally and peripherally.
Whereas central osmoreceptors have been well studied, peripheral osmoreceptors
have received much less attention. This study is concerned with the analysis
of the effect of water-drinking and investigates the role of the sensory
innervation of the liver in peripheral osmoreception. Furthermore, the role of
the ion channel TRPV4, which has been shown to be involved in osmoreception,
is studied. The physiological stimulus for water-drinking in mice has been
assessed. To investigate activation of peripheral afferents due to water-
drinking, an animal model based on pERK immunostaining has been developed. We
observed an increase in ERK activation in hepatic neurons innervating liver
blood vessels following water-drinking, which indicated an involvement of the
liver in peripheral osmoreception. Employing Ca2+-imaging and whole-cell patch
clamp experiments we studied the osmosensitivity of DRG neurons from cervical,
thoracic and lumbar spinal regions. Thoracic neurons displayed a significantly
higher proportion of osmosensitive cells compared to neurons from other spinal
regions. By using a retrograde tracer injected in the liver, we could
visualize the liver innervating population of thoracic DRG neurons and found a
strikingly high proportion of cells from this population to be osmosensitive.
Thus, we could show the involvement of the liver in peripheral osmoreception.
Further whole-cell patch clamp experiments demonstrated, that indeed thoracic
DRG neurons and not vagal neurons of the nodose ganglia transduce hepatic
osmotic stimuli. A large part of this study was concerned with the analysis of
TRPV4 -/- mice. It was found, that upon deletion of the TRPV4 gene, water-
drinking did not increase pERK levels in hepatic afferents. The population of
osmosensitive thoracic DRG neurons from TRPV4 -/- mice was found to be
significantly decreased as shown with Ca2+ imaging and whole-cell patch clamp
experiments. These results indicated a crucial role of TRPV4 in peripheral
osmoreception.Die ExtrazellulĂ€rflĂŒssigkeit umgibt unsere Zellen und versorgt sie mit Ionen
und NĂ€hrstoffen. Eine Ănderung der OsmolalitĂ€t der ExtrazellalĂ€rflĂŒssigkeit
kann Auswirkungen auf die IntegritÀt von Zellen, ihren Metabolismus und ihre
Funktion haben und unter extremen Bedingungen kann sie sogar letale
Konsequenzen haben. Deshalb ist unser Körper sehr bestrebt, die OsmolalitÀt
der ExtrazellalĂ€rflĂŒssigkeit um einem stabilen Sollwert zu halten. Hypo- und
hypertone Abweichungen der OsmolalitÀt vom Sollwert löst hormonale- und
verhaltensspezifische Reaktionen aus, die die OsmolalitĂ€t zurĂŒck zum Sollwert
regulieren. Der zugrundeliegende Mechanismus zur Detektion von VerÀnderungen
der OsmolalitÀt heisst Osmorezeption. Osmorezeptoren wurden sowohl im
zentralen als auch im peripheren Nervensystem gefunden. Zentrale
Osmorezeptoren wurden schon relativ gut studiert, wohingegen peripheren
Osmorezeptoren wesentlich weniger Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Diese Arbeit
beschÀftigt sich mit der Analyse des Effekts von Wassertrinken und untersucht
insbesondere die Rolle der sensorischen Innervation der Leber in peripherer
Osmorezeption. Weiterhin wird die Rolle des TRPV4 Ionenkanals untersucht, von
dem bekannt ist, dass er an Osmorezeptionsprozessen beteiligt ist. Der
physiologische Stimulus des Wassertrinkens wurde gemessen. Um die Aktivierung
peripherer Afferenzen durch Wassertrinken zu untersuchen, entwickelten wir ein
Tiermodell, welches auf ImmunofÀrbungen mit pERK basiert. Nach Wassertrinken
beobachteten wir einen Anstieg an pERK in Neuronen, die hepatische BlutgefĂ€Ăe
innervieren, was auf eine Beteiligung der Leber an peripherer Osmorezeption
hindeutet. Weiterhin wurde die OsmosensitivitÀt von DRG Neuronen des
cervikalen und lumbaren Bereichs des RĂŒckenmarks, sowie des Thoraxbereiches
mittels Ca2+-Imaging und der Patch-Clamp Methode untersucht. Wir fanden einen
signifikant gröĂeren Anteil an osmosensitiven Neuronen im Thoraxbereich im
Vergleich zu anderen Bereichen des RĂŒckenmarks. Mittels hepatischer Injektion
eines retrograden Tracers konnten wir die Leber-innervierende Population an
Neuronen des Thoraxbereiches markieren und zeigen, dass ein erheblicher Anteil
dieser Poppulation osmosensitive ist, wodurch die Beteiligung der Leber an
peripherer Osmoreception nachgewiesen werden konnte. Durch weitere Patch-Clamp
Experimente wurde ausserdem gezeigt, dass nicht Neuronen der Nodose
Ganglionen, sondern des Thoraxbereiches osmotische Stimuli in der Leber
detektieren. Ein groĂer Teil dieser Arbeit beschĂ€ftigte sich mit
Untersuchungen von TRPV4 -/- MĂ€usen. Dabei beobachteten wir, dass die Deletion
des TRPV4 Genes dazu fĂŒhrt, dass die Menge an pERK in hepatischen Afferenzen
nach Wassertrinken nicht mehr ansteigt. Desweiteren war der Anteil an
osmosensitiven Neuronen des Thoraxbereiches von TRPV4 -/- Tieren deutlich
verringert, wie wir durch Ca2+ Imaging und Patch-Clamp Studien herausfanden.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass TRPV4 eine wesentliche Rolle bei der
peripheren Osmorezeption spielt