| Περίληψη |
Η οικογένεια πρωτεϊνών Fras1/Frem του εξωκυττάριου πλέγματος διαθέτει τέσσερα μέλη, τις Fras1, Frem1, Frem2 και Frem3 με εντοπισμό τις επιθηλιακές βασικές μεμβράνες κατά την ανάπτυξη στα ποντίκια. Σήμερα, ο ρόλος της συγκεκριμένης οικογένειας πρωτεϊνών θεωρείται η δομική και η λειτουργική σύζευξη των εμβρυϊκών επιθηλίων με το μεσέγχυμα. Ωστόσο, υπάρχουν πλέον μία σειρά από ενδείξεις για πιθανή συμβολή της Fras1 στην σωστή ανάπτυξη και λειτουργία του εγκεφάλου. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, επιχειρήθηκε ο εντοπισμός της πρωτεΐνης Fras1 στον εγκέφαλο των ποντικιών καθώς και μία πολύπλευρη ανάλυση του τελικού εγκεφάλου των Fras1-/- ποντικιών, μέσω συγκριτικής μελέτης της ανάπτυξης, της οργάνωσης και της λειτουργίας του.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα in situ υβριδοποίησης προέκυψε πως ο τελικός εγκέφαλος εμβρύων και νεαρών ποντικιών διαθέτει Fras1 μετάγραφα. Με την χρήση τριών διαφορετικών αντισωμάτων της πρωτεΐνης Fras1 έγινε εντοπισμός της αποκλειστικά κατά την εμβρυογένεση στην βασική μεμβράνη της μήνιγγας, η οποία περιβάλλει το κεντρικό νευρικό σύστημα. Το πρότυπο απόθεσης ήταν κατατετμημένο και περιορισμένο σε πολύ συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Ωστόσο, η πρωτεΐνη Fras1 δεν ανιχνεύτηκε εντός του νευρικού ιστού με τα χρησιμοποιηθέντα πρωτόκολλα.
Ακολούθως, πραγματοποιήθηκαν συγκριτικά πειράματα μελέτης της συμπεριφοράς σε φυσιολογικά NMRI και Fras1-/- ποντίκια, με σκοπό να διερευνηθεί η λειτουργικότητα νευρικών κυκλωμάτων στα συγκεκριμένα μεταλλάγματα. Τα μελετώμενα κυκλώματα ρυθμίζουν διαδικασίες όπως η έκφραση άγχους, εξαρτημένου ή μη εξαρτημένου φόβου και αναγνώριση και διάκριση αντικειμένων. Τα πειράματα εκδήλωσης άγχους και φόβου έγιναν με σκοπό την μελέτη της λειτουργίας της αμυγδαλής. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, υποθέτουμε πως ο έσω υποπυρήνας της κεντρικής αμυγδαλής είναι λειτουργικός στα Fras1-/- ποντίκια οδηγώντας στην ενορχήστρωση του φόβου. Ωστόσο, παρατηρήθηκε περιορισμένη δυνατότητα απομνημόνευσης του εξαρτημένου φόβου, διεργασία η οποία εξαρτάται από την λειτουργία του έξω βασικού συμπλέγματος της αμυγδαλής και του έξω υποπυρήνα της κεντρικής αμυγδαλής.
Η ιστολογική συγκριτική μελέτη της αμυγδαλής ανέδειξε διαταραχή και στους τρεις εξετασθέντες πυρήνες του κυκλώματος φόβου στα Fras1-/- ποντίκια, το έξω βασικό σύμπλεγμα, τον κύριο παρεμβαλλόμενο πυρήνα και την κεντρική αμυγδαλή. Οι σημαντικότερες διαταραχές καταγράφηκαν στην πρόσθια μοίρα της κεντρικής αμυγδαλής και στον κύριο παρεμβαλλόμενο πυρήνα και εντοπίστηκαν σταθερά σε όλες τις ηλικίες μετά την γέννηση. Οι ιστολογικές αποκλίσεις επιβεβαιώθηκαν με μοριακούς δείκτες, τους Ctip2, Foxp1, Foxp2 και Tbr1. Οι παραπάνω διαταραχές θα μπορούσαν να αποτελούν την κυτταρική και μοριακή αιτία στην αδυναμία της
Fras1 στην ανάπτυξη και λειτουργία του τελικού εγκεφάλου
ανάπτυξης εξαρτημένου φόβου και ρύθμιση της καταστολής του φόβου στα Fras1-/- ποντίκια.
Παράλληλα, συγκριτικά συμπεριφορικά πειράματα μνήμης και μάθησης συνέβαλαν στην μελέτη της λειτουργίας του ιππόκαμπου στα Fras1-/- ποντίκια. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν πως τα μεταλλάγματα δεν εμφανίζουν διαταραχή στην απομνημόνευση και διάκριση αντικειμένων, και συνεπώς ο ιππόκαμπός τους θεωρείται λειτουργικός. Ωστόσο, η συγκριτική ιστολογική και μοριακή ανάλυση του ιππόκαμπου αποκάλυψε μία διαφοροποίηση στην οργάνωση των υποπεριοχών του Αμμώνειου Κέρατος των Fras1-/-ποντικιών, καθώς οι CA2 και CA3 υποπεριοχές επεκτείνονται ραχιαία εις βάρος της CA1. Η ιστολογική και μοριακή ανάλυση επεκτάθηκε στον νεοφλοιό και στον απιοειδή λοβό. Στον νεοφλοιό δεν παρατηρήθηκαν ιστολογικές ή μοριακές διαφορές. Στον απιοειδή λοβό των ενήλικων Fras1-/- ποντικιών καταγράφηκε μία μείωση στην παρουσία των parvalbumin θετικών ενδονευρώνων.
Ολοκληρώνοντας, πειράματα με BrdU ανέδειξαν μία ελαφρά καθυστέρηση στην ανάπτυξη των εγκεφάλων κατά την εμβρυογένεση σταFras1-/- ποντίκια καθώς και διαταραχές στην μετανάστευση των νευρώνων κατά τα ύστερα εμβρυϊκά αναπτυξιακά στάδια του εγκεφάλου των συγκεκριμένων ποντικιών.
Ανακεφαλαιώνοντας, η πρωτεΐνη Fras1 εντοπίστηκε αποκλειστικά στην βασική μεμβράνη της μήνιγγας και όχι εντός του νευρικού ιστού. Ωστόσο, τα Fras1-/- ποντίκια διαθέτουν διαταραγμένη διαμόρφωση του ιππόκαμπου και κάποιων εκ των πυρήνων της αμυγδαλής. Τα αίτια των διαταραχών θα μπορούσαν να οφείλονται σε προβλήματα κατά την μορφογένεση του εγκεφάλου. Επιπλέον, εντοπίστηκαν διαταραχές σε συμπεριφορές ενήλικων Fras1-/- ποντικιών, οι οποίες εξαρτώνται από την σωστή λειτουργία της αμυγδαλής.
|
Η συμβολή της εξωκυττάριας πρωτεΐνης Fras1 στην ανάπτυξη και λειτουργία του τελικού εγκεφάλου στα ποντίκια
