Regulation der Expression des Glutamattransporters GLT-1 in Astrozyten durch Dopamin

Abstract

Für die regelrechte Ausbildung des nigrostriatalen Systems ist eine zeitlich und räumlich koordinierte Interaktion verschiedener Entwicklungssignale erforderlich, zu denen unter anderem die Neurotransmitter Dopamin und Glutamat zählen. Eine Verschiebung der ontogenetischen Konzentrationen an Dopamin und Glutamat wird als ursächlich bei einigen Erkrankungen des neurologischen und psychiatrischen Formenkreises diskutiert, so bei ALS (Amyotrophe Lateralsklerose) und ADHD (Attention Deficit and Hyperactivity Disorder).

Striatale Astrozyten exprimieren einen Dopamin D5- Rezeptor und repräsentieren somit Zielzellen für Dopamin. Darüber hinaus sind Astrozyten in der Lage, Ca++-abhängig Glutamat auszuschütten und könnten so möglicherweise die Verfügbarkeit von extrazellulärem Glutamat dopaminabhängig regulieren.

In dieser Arbeit wurden Veränderungen des astrozytären Expressionsmuster des Glutamattransporters GLT- 1 unter dopaminerger Stimulation untersucht. Astrogliale Kulturen aus dem Striatum und Mesencephalon neugeborenber balb/c- Mäuse wurden 7 Tage lang mit Dopamin [10-4 M bzw. 10-5 M] und den Dopaminrezeptorantagonisten SCH 33290 (D1-Antagonist) und Sulpirid (D2-Antagonist), jeweils in der Konzentration 10-6 M behandelt. Die Konzentrationen an GLT-1 wurden sowohl auf Ebene der mRNA als auch des Proteins bestimmt.

Transkriptional zeigte sich eine Reduktion an GLT-1 mRNA, die über den Dopamin D1- Rezeptor vermittelt wurde. Translational wurde ebenfalls ein Rückgang des GLT-1 Proteins beobachtet, der jedoch weder durch Dopamin D1- Rezeptorantagonisten noch durch D2- Antagonisten hemmbar war. In weiterführenden Experimenten könnten alternative Signaltransduktionswege untersucht werden, so z. B. Interaktionen zwischen Dopamin und Endothelinen, Wachstumsfaktoren oder dem Adenosin A2A- Rezeptor.

Die transkriptionale, D1- vermittelte Reduktion an GLT- 1 lässt sich nicht in Einklang mit der aktuellen Studienlage bringen, da der D1- Rezeptor auf adulten Astrozyten die Konzentration an GLT- 1 erhöht. Daher muss bei oben geschilderten Experimenten von einem entwicklungsspezifischen Phänomen ausgegangen werden.

Diese Ergebnisse legen die Schlussfolgerung nahe, dass Dopamin die Verfügbarkeit von Glutamat während der striatalen Ontogenese kontrollieren könnte.

A temporally and spatially coordinated interaction between different neurotransmitters, among them dopamine and glutamate, is essential for the adequate development of neural circuits within the striatum. Disequilibrium of these transmitters during ontogenesis is reputedly involved in the pathogenesis of neurological and psychiatric disorders, e.g. ADHD (Attention Deficit and Hyperactivity Disorder) and ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis).

Striatal astrocytes express a dopamine D5- receptor and thus qualify as target cells for dopamine. Furthermore, astrocytes are able to release glutamate in a calcium-dependent manner and could possibly regulate the availability of glutamate via dopamine.

In this study, changes in the astrocytic expression pattern of the glutamate transporter GLT-1 under dopaminergic stimulation were examined. Therefore, astroglial cultures from the striatum and mesencephalon of new-born balb/c-mice were treated with Dopamin [10-4 M resp. 10-5 M] and the dopamine-receptor antagonists SCH 33290 (D1- antagonist) and Sulpirid (D2- antagonist), each concentrated 10-6 M. The concentration of GLT- 1 was determined for mRNA as well as protein .

On the transcriptional level, a D1- mediated reduction of GLT-1 was registered. As for the protein, the GLT- 1 reduction was also evident, but could not be inhibited by either D1- or D2- antagonists. Further experiments would be needed to enlighten the possibility of alternative pathways, such as interactions betweeen dopamine and endothelins, growth factors or the adenosine A2A- receptor.

The transcriptional, D1-mediated reduction of GLT-1 does not match with current studies that describe an increase of GLT-1 on adult astrocytes under dopaminergic D1 stimulation. As a consequence, the results above have to be considered as ontogenetically specific.

These findings imply that dopamine might regulate the availability of glutamate during striatal ontogenesis.