The regulation of oxidative energy metabolism in astrocytes in coordination with neuronal activity

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Das Gehirn besteht aus Neuronen und Gliazellen, unter denen die Astrozyten als wichtige Kontakt- und Interaktionsstellen zwischen Hirnparenchym und Endothel bzw. Hirnaktivität und Blutfluss gelten. Ihre Energiegewinnung erfolgt prinzipiell durch Glykolyse mit Laktatproduktion einerseits und oxidativer Phosphorylierung andererseits, die sich beide sowohl in der Menge gewonnenen ATP, als auch in der Konzentration verbrauchten Sauerstoffs unterscheiden. Um kurzfristig erhöhten energetischen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Umschaltung zwischen diesen beiden Prozessen anzunehmen. Da die bisher zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Gehirn verwendeten grossräumigen bildgebenden Verfahren (wie PET und fMRI) keine hohe räumliche bzw. zelluläre Auflösung gestatten, soll ein System der in vivo Oximetrie entwickelt werden, welches die zeitabhängige Detektion der Sauerstoffkonzentration in einzelnen Astrozyten ermöglicht. Beginnend mit ersten Messungen in Zellkultur soll am Ende in Schnittpräparaten die Auswirkung neuronaler Aktivität auf den oxidativen Metabolismus, insbesondere den Sauerstoffverbrauch, in Astrozyten registriert werden. Mit den Sauerstoffkonzentrationsmessungen in individuellen Zellen als einem readout-System sollen die Faktoren, welche den oxidativen Metabolismus in Astrozyten regulieren, und die molekularen Kaskaden, die eine Kopplung von neuronaler Aktivität mit glialen Reaktionen vermitteln, herausgefunden und analysiert werden und damit zur Interpretation der Ergebniss