Wilms, Karina : Eine elektrophysiologische Studie zum Einfluss von Serotonin, den 5-HT-Rezeptoragonisten 8-OH-DPAT und DOI sowie dem Neuropeptid CCK-8S auf die Entladungsrate neostriataler Neurone narkotisierter Ratten

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Kapitel 6. Zusammenfassung

An mit Urethan narkotisierten männlichen „Wistar“-Ratten erfolgte die extrazelluläre Einzelableitung der Aktionspotenziale von insgesamt 159 striatalen Neuronen. Mit Hilfe einer Mehrkanalelektrode wurden in die Nähe der Zellen mikroiontophoretisch verschiedene Substanzen appliziert (Serotonin, der 5-HT1A-Rezeptoragonist 8-OH-DPAT, der 5-HT2A/2C-Rezeptoragonist DOI, die 5-HT1A-Rezeptorantagonisten WAY 100635 und S-UH 301, der 5-HT2A/2C-Rezeptorantagonist Ketanserin sowie das Neuropeptid CCK-8S) und deren Einfluss auf die Entladungsrate der striatalen Neurone geprüft. Nach Anfärbung der untersuchten Neurone sowie anschließender Fixierung der entnommenen Rattenhirne konnte postexperimentell an Frontalschnitten die Lokalisation der Neurone, orientierend am histologischen Atlas von Paxinos und Watson (1986), bestimmt und damit indirekt die mögliche Verteilung der 5-HT1A- sowie der 5-HT2A/2C-Rezeptorsubtypen innerhalb des Striatum nachvollzogen werden.

Bezug nehmend auf die Fragestellungen im Kapitel 2 stellten sich folgende Ergebnisse in dieser Studie heraus.

1. Von den insgesamt 99 mit Serotonin untersuchten striatalen Neuronen antworteten 35 mit einer signifikanten Erhöhung und 12 mit einer signifikanten Verminderung der Entladungsraten. Damit zeigte sich eine Gesamtresponsivitätsrate von 47,5 %.

2. Der 5-HT1A/7-Rezeptoragonist 8-OH-DPAT induzierte an 39 der insgesamt 110 mit diesem Agonisten geprüften Neuronen eine signifikante Änderung der Entladungsraten, wobei hierbei, wie bei Serotonin auch, die Aktivierung im Vordergrund stand (n = 26).

An 53 Neuronen, die sowohl mit 8-OH-DPAT als auch mit Serotonin getestet worden waren, erfolgte die Gegenüberstellung der jeweiligen Effekte während der frühen bzw. späten Antwortperioden, wobei sich für beide Perioden signifikante Spearmansche Korrelationskoeffizienten ergaben, mit einer besonders hohen Signifikanz in den späten Antwortphasen (p < 0,001). Die Korrelation der Serotonin-induzierten mit den 8-OH-DPAT-induzierten Effekten, die deutlicher in den späten Perioden zu beobachten war, spricht dafür, dass die Serotonin-induzierten Wirkungen zum Teil über 5-HT1A-Rezeptoren vermittelt waren. An 15 der 53 sowohl mit Serotonin als auch mit 8-OH-DPAT untersuchten Neurone induzierten


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beide Substanzen einen Effekt, wobei hier in 80 % der Fälle eine Aktivierung durch beide Agonisten auftrat.

An insgesamt 20 8-OH-DPAT-responsiven Neuronen wurde mindestens einer der beiden 5-HT1A-Rezeptorantagonisten WAY 100635 bzw. S-UH 301 getestet, wobei an 17 (85 %) dieser 20 Nervenzellen die jeweilige 8-OH-DPAT-induzierte Wirkung blockiert wurde.

Die Effekte, die Serotonin an 5 Neuronen hervorrief, wurden in 2 Fällen durch WAY 100635 und/oder S-UH 301 blockiert.

Im Gegensatz zu Serotonin und 8-OH-DPAT führte DOI nur an insgesamt 14 (21,2 %) von 66 Neuronen zu einer Antwort, wobei 8 davon supprimiert und 6 aktiviert wurden. Des Weiteren ergab sich hinsichtlich der Effekte der 42 sowohl mit DOI als auch mit Serotonin getesteten Neurone, im Vergleich zur gemeinsam mit 8-OH-DPAT und Serotonin untersuchten Population, für die späten Antwortperioden ein weitaus geringerer und gleichzeitig nichtsignifikanter Korrelationskoeffizient r, d.h. diese Effekte in den späten Phasen ähnelten sich nicht. Für die frühen Perioden konnte ein signifikantes r ermittelt und damit eine Korrelation der Serotonineffekte mit den DOI-Effekten aufgezeigt werden, d.h. die frühen Serotonin-induzierten Antworten könnten teilweise 5-HT2A/2C-Rezeptor-vermittelt gewesen sein. Nur 6 dieser 42 Neurone reagierten auf beide Substanzen, wobei allerdings 5 davon gleichartige Antworten (4 Aktivierungen, eine Hemmung) aufwiesen.

An 2 von insgesamt 3 durch DOI gehemmten Neuronen führte die Applikation von Ketanserin zu einer Blockierung der jeweiligen DOI-Antworten.

Auf ein gehäuftes Vorkommen von 5-HT2A/2C-Rezeptoren an striatalen Zellen, wie dies in vorangegangenen Studien beschrieben wurde (Palacios et al., 1990; Pazos et al., 1985; Wolf und Schutz, 1997), lässt sich mit den genannten Resultaten in dieser Studie nicht schließen.

Jedoch kann ein Vorhandensein von 5-HT1A-Rezeptoren innerhalb des Striatum der Ratte, trotz der meist negativen Hinweise dahingehend (Julius, 1991; Palacios et al., 1990; Pazos und Palacios, 1985), aufgrund der Ergebnisse in dieser Studie in hohem Maße angenommen werden.

Auch lässt sich eine gleichzeitige Anwesenheit mehrerer Serotonin-Rezeptorsubtypen an einigen Neuronen in dieser Studie vermuten.

3. Es konnte beobachtet werden, dass die durch Serotonin aktivierten Neurone (n = 35) größtenteils die ventromedialen striatalen Bereiche bevorzugten. Betrachtet man die supprimierte Neuronenpopulation (n = 12), so zeigte sich eine relativ gleichmäßige Verteilung über das gesamte Striatum.


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In keiner der drei Teilgebiete (rostraler, mittlerer, kaudaler Teil) zeigte sich ein signifikanter Verteilungsunterschied der Serotonin-responsiven zu den nichtresponsiven Neuronen.

Letzteres galt ebenfalls für die mit 8-OH-DPAT getestete Population.

Es lässt sich somit vermuten, dass 5-HT1A-Rezeptoren eher einer diffusen striatalen Verteilung unterliegen.

Die DOI-responsiven Neurone zeigten eine leichte Präferenz des rostralen und des kaudalen striatalen Bereichs, der jedoch, aufgrund des sehr geringen Stichprobenumfanges, statistisch nicht verifiziert werden konnte. Deshalb lässt sich die Mutmaßung über eine bevorzugte rostrale und kaudale Verteilung der 5-HT2A/2C-Rezeptoren im Striatum nur mit Vorsicht äußern.

Von den 71 sowohl mit Serotonin als auch mit CCK-8S untersuchten Neuronen waren, unabhängig von der jeweiligen Responsivität, die meisten (n = 43) im rostralen und die wenigsten (n = 11) im kaudalen Striatum lokalisiert. Trotzdem zeigten die responsiven Neurone dieser Population eine eher diffuse Verteilung über alle Regionen des Striatum.

4. In den drei Populationen, die mit Serotonin, 8-OH-DPAT bzw. DOI getestet worden waren, wiesen jeweils ca. 50 % der Zellen Grundaktivitäten von = ?1 Imp./s auf und waren damit als sehr langsam einzuschätzen.

Etwas weniger als zwei Drittel der mit Serotonin (64,6 %) und 8-OH-DPAT (64,5 %) sowie 72,7 % der mit DOI untersuchten Populationen könnten, aufgrund ihrer geringen Spontanentladungsraten von jeweils = 2 Imp./s, medium-spiny Neurone gewesen sein. Die übrigen Neurone, deren jeweilige Grundaktivität > 2 Imp./s betrug (schnelle Neurone), gehörten vermutlich zur Gruppe der großen cholinergen Interneurone.

Eine statistisch gesicherte Abhängigkeit der Ansprechbarkeit der Neurone auf die verabreichten Substanzen von der Höhe der jeweiligen Ruheentladungsrate (= 2 Imp./s [langsame Rate] bzw. > 2 Imp./s [schnelle Rate]) konnte in keiner der drei oben genannten Hauptpopulationen nachgewiesen werden. Die Grundaktivität der durch Serotonin aktivierten Zellen war allerdings signifikant geringer als die der gehemmten Zellen.

5. Von den 84 mit dem Neuropeptid CCK-8S geprüften striatalen Neuronen wurden 22 (26,2 %) aktiviert und 11 (13,1 %) gehemmt.

An 71 der 84 Neurone wurde zusätzlich Serotonin appliziert und dessen Effekt sowohl allein als auch in Koapplikation mit CCK-8S geprüft. Dabei konnte beobachtet werden, dass unter den responsiven Neuronen sowohl bei der jeweiligen alleinigen als auch der gemeinsamen Gabe


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beider Substanzen die Aktivierung überwog. Jedoch war die Gesamtresponsivitätsrate bei der Koapplikation von Serotonin und CCK-8S, im Vergleich zur alleinigen Gabe, geringer, was auch durch einen signifikanten Chi2-Test und durch die Ergebnisse des Wilcoxon-Tests bestätigt werden konnte.

Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass besonders die hemmenden Effekte, welche durch die separate CCK-8S- bzw. Serotonin-Gabe hervorgerufen worden waren, während der Koapplikation abgeschwächt oder sogar umgekehrt wurden.

Aus diesen Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass sowohl CCK-8S als auch Serotonin in der Lage sind, die Ansprechbarkeit eines Neurons auf verschiedene Weise zu modulieren. Ob und in welchem Maße dieses letztgenannte Ergebnis eine therapeutische Relevanz zur Behandlung bestimmter Erkrankungen, bei denen Störungen im Striatum mit ursächlich sind, hat, bleibt zu erforschen.


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Mon Nov 18 16:00:16 2002