Neuroglobin, Cytoglobin und Myoglobin in der Blindmaus Spalax ehrenbergi: Adaptation an „unterirdische Verhältnisse“

Hypoxie ist ein Zustand des Sauerstoffmangels, hervorgerufen durch fehlende Verfügbarkeit von Sauerstoff in der Umgebung eines Organismus oder durch pathologisch bedingte unzureichende Nutzbarkeit des Sauerstoffs von Geweben. Die Sensitivität gegenüber Hypoxie variiert enorm im Tierreich zwischen verschiedenen Phyla und Spezies. Die meisten Säugetiere sind nur unzureichend an niedrige Sauerstoffkonzentrationen angepasst, wohingegen einige unterirdisch lebende Säuger sehr resistent gegen Hypoxiestress sind. Um die molekulare Basis der Hypoxietoleranz zu bestimmen, wurden in der vorliegenden Arbeit Globine untersucht, die potenziell in der Lage sind, als respiratorische Proteine zur Hypoxietoleranz von Tieren beizutragen. Dazu wurde die Expression der Globine in der hypoxieresistenten, in Israel lebenden Blindmaus Spalax ehrenbergi mit der Genexpression in der hypoxiesensitiven Ratte (Rattus norvegicus) verglichen. In der vorliegenden Arbeit wurden die erst vor wenigen Jahren entdeckten Globine Neuroglobin und Cytoglobin untersucht, deren exakte physiologische Rolle noch unklar ist, und mit Daten des viel detaillierter untersuchten Myoglobins verglichen. Beim Vergleich der Expression von Cytoglobin und Neuroglobin in Spalax versus Ratte fällt auf, dass Neuroglobin und Cytoglobin bereits unter normoxischen Bedingungen auf mRNA- und Proteinebene in der Blindmaus um einen Faktor von mindesten 2 bis 3 verstärkt exprimiert werden. Bei Myoglobin (als dem Kontrollgen mit bekannter Funktion) konnte auf mRNA-Ebene eine noch weitaus stärkere Expression in Spalax vs. Ratte gefunden werden. Das übergreifende Phänomen der verstärkten Genexpression von Globinen in Spalax kann im Sinne einer Präadaptation an das unterirdische, häufig hypoxische Leben der Blindmaus interpretiert werden. Einen weiteren Hinweis auf eine besondere, spezialisierte Funktion von Neuroglobin in Spalax geben immunhistochemische Daten, die zeigen, dass Neuroglobin im Gehirn von Spalax im Gegensatz zur Ratte nicht nur in Neuronen, sondern auch in Gliazellen exprimiert wird. Dies impliziert Änderungen des oxidativen Stoffwechsels im Nervensystem der hypoxietoleranten Spezies. Die zellulären Expressionsmuster von Cytoglobin erscheinen hingegen in beiden Säugerspezies weitgehend identisch. Es wurde der Frage nachgegangen, ob und wie experimentell induzierte Hypoxie die Genexpression der Globine verändert. Dabei zeigten sich für Neuroglobin und Cytoglobin unterschiedliche Expressionsmuster. Neuroglobin wird unter diversen Sauerstoffmangelbedingungen sowohl in der Ratte als auch in Spalax auf mRNA- und Proteinebene herunterreguliert. Ein ähnliches Regulationsverhalten wurde auch für Myoglobin beobachtet. Die verminderte Expression von Neuroglobin (und evtl. auch Myoglobin) unter Hypoxie ist mit einer gezielten Verringerung der Sauerstoff-Speicherkapazität in Abwesenheit von O2 zu erklären. Ein weiterer denkbarer Grund könnte auch die allgemeine Tendenz sein, unter Hypoxie aus Energiespargründen den Metabolismus herunter zu regulieren. Cytoglobin, das bei normalen Sauerstoffbedingungen nur im Gehirn von Spalax (nicht jedoch in Herz und Leber) ebenfalls um Faktor 2 bis 3 stärker exprimiert wird als in der Ratte, ist mit einiger Sicherheit ebenfalls von adaptivem Nutzen für die Anpassung von Spalax an niedrige Sauerstoffbedingungen, wenngleich seine Funktion unklar bleibt. Unter Hypoxie wird die Cytoglobin-mRNA sowohl in Spalax als auch in der Ratte hochreguliert. Es konnte in der vorliegenden Arbeit dargelegt werden, dass die Expression von Cygb höchstwahrscheinlich durch den Transkriptionsfaktor Hif-1 gesteuert wird, der die molekulare Hypoxieantwort vieler Tierarten zentral steuert. In der vorliegenden Arbeit wurde ebenfalls die Expression von Ngb und Cygb im Gehirn des Hausschweins (Sus scrofa) untersucht. Diese Spezies diente in der Arbeit als weiterer hypoxiesensitiver Organismus sowie als biomedizinisch relevantes Modell für eine Operation an Säuglingen mit angeborenen Herzkrankheiten. Die Versuche haben gezeigt, dass die Gabe bestimmter Medikamente wie dem Immunsuppressivum FK506 zu einer erhöhten Ngb-Konzentration auf mRNA-Ebene führen kann, was potenziell im Zusammenhang mit beobachteten protektiven Effekten der Medikamentengabe während und nach der Herzoperation steht.

BrainMaps.org - Interactive High-Resolution Digital Brain Atlases and Virtual Microscopy

BrainMaps.org is an interactive high-resolution digital brain atlas and virtual microscope that is based on over 20 million megapixels of scanned images of serial sections of both primate and non-primate brains and that is integrated with a high-speed database for querying and retrieving data about brain structure and function over the internet. Complete brain datasets for various species, including Homo sapiens, Macaca mulatta, Chlorocebus aethiops, Felis catus, Mus musculus, Rattus norvegicus, and Tyto alba, are accessible online. The methods and tools we describe are useful for both research and teaching, and can be replicated by labs seeking to increase accessibility and sharing of neuroanatomical data. These tools offer the possibility of visualizing and exploring completely digitized sections of brains at a sub-neuronal level, and can facilitate large-scale connectional tracing, histochemical and stereological analyses.

Chronic spontaneous activity generated in the somata of primary nociceptors is associated with pain-related behavior after spinal cord injury.

Mechanisms underlying chronic pain that develops after spinal cord injury (SCI) are incompletely understood. Most research on SCI pain mechanisms has focused on neuronal alterations within pain pathways at spinal and supraspinal levels associated with inflammation and glial activation. These events might also impact central processes of primary sensory neurons, triggering in nociceptors a hyperexcitable state and spontaneous activity (SA) that drive behavioral hypersensitivity and pain. SCI can sensitize peripheral fibers of nociceptors and promote peripheral SA, but whether these effects are driven by extrinsic alterations in surrounding tissue or are intrinsic to the nociceptor, and whether similar SA occurs in nociceptors in vivo are unknown. We show that small DRG neurons from rats (Rattus norvegicus) receiving thoracic spinal injury 3 d to 8 months earlier and recorded 1 d after dissociation exhibit an elevated incidence of SA coupled with soma hyperexcitability compared with untreated and sham-treated groups. SA incidence was greatest in lumbar DRG neurons (57%) and least in cervical neurons (28%), and failed to decline over 8 months. Many sampled SA neurons were capsaicin sensitive and/or bound the nociceptive marker, isolectin B4. This intrinsic SA state was correlated with increased behavioral responsiveness to mechanical and thermal stimulation of sites below and above the injury level. Recordings from C- and Aδ-fibers revealed SCI-induced SA generated in or near the somata of the neurons in vivo. SCI promotes the entry of primary nociceptors into a chronic hyperexcitable-SA state that may provide a useful therapeutic target in some forms of persistent pain.

Determination of ages and fossil Coleoptera fauna from eight sites in the London region

These data sets report the fossil beetle assemblages identified from the Mesolithic to Late Bronze Age at eight sites in the London region. All but one of the study sites are within 2 km of the modern course of the Thames. The sites produced 128 faunal assemblages that yielded 218 identified species in 41 families of Coleoptera (beetles).  Beetle faunas of Mesolithic age indicate extensive wetlands near the Thames, bordered by rich deciduous woodlands. The proportion of woodland species declined in the Neolithic, apparently because of the expansion of wetlands, rather than because of human activities. The Early Bronze Age faunas contained a greater proportion of coniferous woodland and aquatic (standing water) species. An increase in the dung beetle fauna indicates the presence of sheep, cattle and horses, and various beetles associated with crop lands demonstrate the local rise of agriculture, albeit several centuries after the beginnings of farming in other regions of Britain. Late Bronze Age faunas show the continued development of agriculture and animal husbandry along the lower Thames. About 33% of the total identified beetle fauna from the London area sites have limited modern distributions or are extinct in the U.K. Some of these species are associated with the dead wood found in primeval forests; others are wetland species whose habitat has been severely reduced in recent centuries. The third group is stream-dwelling beetles that require clean, clear waters and river bottoms.

Patterns of prehistoric human mobility in Polynesia indicated by mtDNA from the Pacific rat

Human settlement of Polynesia was a major event in world prehistory. Despite the vastness of the distances covered, research suggests that prehistoric Polynesian populations maintained spheres of continuing interaction for at least some period of time in some regions. A low level of genetic variation in ancestral Polynesian populations, genetic admixture (both prehistoric and post-European contact), and severe population crashes resulting from introduction of European diseases make it difficult to trace prehistoric human mobility in the region by using only human genetic and morphological markers. We focus instead on an animal that accompanied the ancestral Polynesians on their voyages. DNA phylogenies derived from mitochondrial control-region sequences of Pacific rats (Rattus exulans) from east Polynesia are presented. A range of specific hypotheses regarding the degree of interaction within Polynesia are tested. These include the issues of multiple contacts between central east Polynesia and the geographically distinct archipelagos of New Zealand and Hawaii. Results are inconsistent with models of Pacific settlement involving substantial isolation after colonization and confirm the value of genetic studies on commensal species for elucidating the history of human settlement.

The ecology and sociology of the Norway rat /

Bibliography: p. 285-288.