Muster serotonerger Neurone in der Embryonalentwicklung von Locusta migratoria PDF
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Martha Maria Kempf Muster serotonerger Neurone in der Embryonalentwicklung von Locusta migratoria BestMasters Mit „BestMasters“ zeichnet Springer die besten Masterarbeiten aus, die an renom- mierten Hochschulen in Deutschland, Österreich und der Schweiz entstanden sind. Die mit Höchstnote ausgezeichneten Arbeiten wurden durch Gutachter zur Veröf- fentlichung empfohlen und behandeln aktuelle Themen aus unterschiedlichen Fachgebieten der Naturwissenschaften, Psychologie, Technik und Wirtschaftswis- senschaften. Die Reihe wendet sich an Praktiker und Wissenschaftler gleicherma- ßen und soll insbesondere auch Nachwuchswissenschaftlern Orientierung geben. Springer awards “BestMasters” to the best master’s theses which have been com- pleted at renowned Universities in Germany, Austria, and Switzerland. The studies received highest marks and were recommended for publication by supervisors. They address current issues from various fields of research in natural sciences, psychology, technology, and economics. The series addresses practitioners as well as scientists and, in particular, offers guidance for early stage researchers. Weitere Bände in der Reihe http://www.springer.com/series/13198 Martha Maria Kempf Muster serotonerger Neurone in der Embryonalentwicklung von Locusta migratoria Martha Maria Kempf Stuttgart, Deutschland Zugl. Abschlussarbeit zur Erlangung des 1. Staatsexamens für das gymnasiale Lehramt mit der Fächerkombination Biologie und Chemie an der Universität Ulm, u.d.T.: Martha Jedral, Muster serotonerger Neurone in der Embryonalentwicklung von Locusta migratoria ISSN 2625-3577 ISSN 2625-3615 (electronic) BestMasters ISBN 978-3-658-24961-8 ISBN 978-3-658-24962-5 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-658-24962-5 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National- bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Spektrum © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von allgemein beschreibenden Bezeichnungen, Marken, Unternehmensnamen etc. in diesem Werk bedeutet nicht, dass diese frei durch jedermann benutzt werden dürfen. Die Berechtigung zur Benutzung unterliegt, auch ohne gesonderten Hinweis hierzu, den Regeln des Markenrechts. Die Rechte des jeweiligen Zeicheninhabers sind zu beachten. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informa- tionen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Springer Spektrum ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH und ist ein Teil von Springer Nature Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, 65189 Wiesbaden, Germany Danksagung Zu Beginn möchte ich mich bei Prof. Dr. Harald Wolf für die Möglich- keit bedanken, meine Zulassungsarbeit am Institut für Neurobiologie an der Universität Ulm zu verfassen. Mein besonderer Dank gilt Dr. Torben Stemme für die ausgezeichnete Betreuung, welche mir diese Arbeit überhaupt ermöglicht hat. In erster Linie möchte ich mich für die Geduld bedanken, die nötig war, mir das Präparieren beizubringen. Außerdem bedanke ich mich für die Einfüh- rung am Fluoreszenzmikroskop und für die zahlreiche Unterstützung bei der Bestimmung des Entwicklungsstands der Embryonen und der Antikörpermarkierung der Präparate. Abschließend möchte ich mich bei allen Mitarbeitern des Instituts für die herzliche Aufnahme und die angenehme Atmosphäre bedanken. Dabei möchte ich Frederike und Janina besonders hervorheben, da sie mich beim Präparieren stets bei Laune gehalten haben. Besonderer Dank gilt auch meinen Eltern, meinem Ehemann und mei- ner Familie, die mich während des ganzen Studiums begleitet und un- terstützt haben. Inhalt Abkürzungsverzeichnis ............................................................................. IX Abbildungsverzeichnis .............................................................................. XI Tabellenverzeichnis ................................................................................. XIII Zusammenfassung .................................................................................. XV Abstract ................................................................................................... XVII 1 Einleitung ........................................................................................... 1 1.1 Phylogenie der Arthropoda ............................................................. 1 1.2 Serotonerge Neurone ...................................................................... 2 1.3 Der Modellorganismus Locusta migratoria ...................................... 4 1.3.1 Aufbau des zentralen Nervensystems .................................... 5 1.3.2 Embryonalentwicklung der serotonergen Neurone in der ventralen Ganglienkette ................................................ 8 2 Zielsetzung ....................................................................................... 11 3 Material und Methoden .................................................................... 13 3.1 Versuchstiere ................................................................................ 13 3.2 Sylgardkammern ........................................................................... 13 3.3 Präparation ................................................................................... 14 3.3.1 Well-Schalen ........................................................................ 14 3.3.2 Flat Preps ............................................................................. 15 3.4 Immuncytochemische Markierung ................................................. 15 3.4.1 Präinkubation mit 5-HTP ....................................................... 16 3.4.2 Fixierung ............................................................................... 16 3.4.3 Permeabilisierung ................................................................. 16 3.4.4 Blocken ................................................................................. 17 VIII Inhalt 3.4.5 Antikörpermarkierung ........................................................... 17 3.4.6 Aufklaren und Eindecken ...................................................... 18 3.5 Auswertung ................................................................................... 18 4 Ergebnisse ....................................................................................... 19 4.1 Immuncytochemischer Nachweis von 5-HT .................................. 20 4.1.1 Konsistent auftretende 5-HT-Detektionen ............................. 20 4.1.2 Ausnahmen bei der 5-HT-Detektion ..................................... 26 4.2 Präinkubation mit 5-HTP und immuncytochemischer Nachweis von 5-HT ....................................................................................... 28 4.2.1 Konsistent auftretende 5-HT-Detektionen nach 5-HTP- Präinkubation ........................................................................ 28 4.2.2 Ausnahmen bei der 5-HT-Detektion nach 5-HTP- Präinkubation ........................................................................ 33 4.3 Immuncytochemischer Nachweis der TPH ................................... 34 5 Diskussion ....................................................................................... 39 5.1 Kriterien für die Identität serotonerger Neurone ............................ 39 5.2 Muster serotonerger Neurone in der ventralen Ganglien- kette des Embryos ........................................................................ 42 5.3 Funktionen serotonerger Neurone im ZNS ................................... 48 5.4 Phylogenetische Zuordnung ......................................................... 50 5.5 Diskussion möglicher Fehlerquellen .............................................. 54 5.6 Schlussfolgerung ........................................................................... 57 Literaturverzeichnis .................................................................................. 59 Anhang ....................................................................................................... 65 A 1 Reagenzien und Hersteller ............................................................ 65 A 2 Färbeprotokolle ............................................................................. 66 A 3 Ergebnisse der immuncytochemischen Markierung ...................... 68 Abkürzungsverzeichnis 5-HT 5-Hydroxytryptamin (Serotonin) 5-HTP 5-Hydroxytryptophan AF488 Alexafluor 488 AG Abdominalganglion Cy-3 Carbocyanin 3 DAPI 4,6-Diamidin-2-Phenylindol DOPA Dihydroxyphenylalanin ENS Enterisches Nervensystem GMC Ganglion-Mutter-Zelle MG Mesothorakalganglion MTG Metathorakalganglion NB Neuroblast PBS Phosphate Buffered Saline (Phosphatgepufferte Salzlösung) PG Prothorakalganglion TG Terminalganglion TPH Tryptophan-Hydroxylase ZNS Zentrales Nervensystem Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Muster serotonerger Neurone der ventralen Ganglienkette bei Heuschrecken. ........................................ 7 Abbildung 2: Links: Schematische Zeichnung des ZNS eines Embryos von L. migratoria mit Entwicklungsstand 30%. Mitte: Muster der Neuroblasten (NB) des Segments A 4. Rechts: Entwicklungslinie des schwarz markierten NB 7-3 .. 8 Abbildung 3: Durchschnittliche Anzahl der posterioren Clusterzellen mit schwacher Immunreaktivität gegen Serotonin ohne vorherige 5-Hydroxytryptophan-Präinkubation .. ................ 23 Abbildung 4: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen konsistent auftretender Zellen mit Immunreaktivität gegen Serotonin bei Embryonen mit 55-60% und 61-75% Entwicklungs- stand. ................................................................................. 24 Abbildung 5: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen konsistent auftretender Neurone mit Immunreaktivität gegen Serotonin bei Embryonen mit 76-80% bis 91-95% Entwicklungsstand ............................................................. 25 Abbildung 6: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen der Metathorakalganglien, sowie der kondensierten Abdominalganglien 1-3 mit gekennzeichneten nicht konsistent auftretenden serotonergen Neuronen ............... 27 Abbildung 7: Durchschnittliche Anzahl der posterioren Clusterzellen mit schwacher Immunreaktivität gegen Serotonin der Thorakalganglien nach 5-Hydroxytryptophan- Präinkubation ..................................................................... 31 Abbildung 8: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen konsistent auftredender Zellen mit Immunreaktivität gegen Serotonin nach Präinkubation mit 5-Hydroxytryptophan .... 32 Abbildung 9: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen mit gekennzeichneten, nicht konsistent auftretenden Zellen mit Immunreaktivität gegen Serotonin in den Thorakalganglien nach Präinkubation mit 5- Hydroxytryptophan ............................................................. 34 Abbildung 10: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen konsistent detektierter Zellen mit Immunreaktivität gegen Trypto- phan-Hydroxylase. ............................................................. 36
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