Genetisches Tracing septohippocampaler Projektionen

Abstract

Der Hippocampus hat eine zentrale funktionelle Rolle beim Lernen, dem Abruf von Gedächtnisinhalten und der räumlichen Orientierung. Diese Kognitionsprozesse basieren auf einem komplexen Zusammenspiel einer Vielzahl erregender und hemmender hippocampaler Neurone und assoziierten Strukturen. Dabei ist seit geraumer Zeit bekannt, dass Projektionsneurone des medialen Septum-diagonalen Band von Broca Komplex (MSDB) im basalen Vorderhirn wesentlich zur Funktionalität dieses hippocampalen Neuronennetzwerks beitragen. Diese modulatorischen Projektionsneurone des MSDB können nach dem freigesetzten Neurotransmitter in eine cholinerge, GABAerge und glutamaterge Untergruppe unterteilt werden und projizieren über ein septohippocampales Fasersystem in den Hippocampus. Bisher angewandte anatomische Tracingmethoden zur Untersuchung ihrer Faserverteilung und der hippocampalen Zielstrukturen erlaubten jedoch keine eindeutige Unterscheidung der drei Projektionssysteme, bzw. der hippocampalen Innervationsziele. Eine von unserer Arbeitsgruppe angewandte genetische Tracingmethode ermöglicht hingegen eine spezifische Markierung definierter Neuronentypen des MSDB und ihrer septohippocampalen Projektionen mittels viraler Transduktion transgener Mauslinien. Die vorliegende Arbeit konnte mittels immunhistochemischer Färbungen und konfokaler Fluoreszenzmikroskopie zeigen, dass (1) der genetische Ansatz zur spezifischen Transduktion und Markierung cholinerger, bzw. GABAerger Neuronenpopulationen des MSDB führte, (2) deren axonale Projektionen ein areal- und laminaspezifisches Verteilungsmuster im Hippocampus aufweisen und (3) GABAerge Projektionsneurone putativ GABAerge Interneurone im Hippocampus kontaktieren und dabei präferentiell Interneurone des CA3 Areals im Vergleich zum Gyrus dentatus innervieren. Diese Ergebnisse bestätigen und erweitern unsere Kenntnisse über die septohippocampale Interaktion. Aufbauend auf diesen morphologisch-anatomischen Analysen ermöglichen weitergehende optogenetische Methoden mittels des identischen Versuchsansatzes eine spezifische Analyse der funktionellen, septohippocampalen Interaktion. Diese Kenntnisse werden wesentlich zu unserem Verständnis der funktionellen Grundlagen hippocampal-vermittelter Kognitionsprozesse und ihrer pathologischen Zustände, wie der Alzheimer’schen Demenz beitragen.