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Chemogenetic modulation of the dorsal raphe
enhancing motor recovery after ischemic stroke in a photothrombotic mouse model
Livia Noelle Wieland
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Drug Discovery and Development
Betreuer*in
Marietta Zille
DOI
10.25365/thesis.76968
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25842.59609.922285-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Schlaganfall ist eine der Hauptursachen für Mortalität und Behinderung weltweit, wobei motorische Beeinträchtigungen zu den häufigsten und belastendsten Folgen gehören. Die Wiederherstellung motorischer Funktionen ist nach einem Schlaganfall oft begrenzt, und viele Patienten bleiben trotz rehabilitativer Maßnahmen auf Unterstützung angewiesen. Neuroplastizität spielt dabei eine entscheidende Rolle, da das Gehirn sich neu organisiert, um den Funktionsverlust zu kompensieren. Jüngste Forschungen deuten darauf hin, dass Serotonin eine Schlüsselrolle bei der Neuroplastizität spielt und der dorsale Raphe-Kern (DRN) mit seinen umfangreichen serotonergen Projektionen entscheidend zur Modulation dieser neuroplastischen Prozesse beitragen könnte. Diese vorliegende Studie zielte darauf ab, zu untersuchen, ob die gezielte Modulation der serotonergen Übertragung im DRN die Wiederherstellung motorischer Funktionen nach einem Schlaganfall in einem photothrombotischen Mausmodell verbessern kann. Wir stellten die Hypothese auf, dass eine Erhöhung der serotonergen Übertragung vom DRN die kortikale Neuroplastizität fördert und dadurch und dadurch die Wiederherstellung motorischer Funktionen erleichtert. Um diese Hypothese zu testen, entwickelten wir ein chemogenetisches Mausmodell zur selektiven Aktivierung serotonerger Neuronen im DRN mittels Designerrezeptoren (DREADDs: Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs), die ausschließlich durch Designerdrogen aktiviert werden, und validierten dessen Wirksamkeit durch cFOS-Aktivierung im DRN sowie DRN-assoziierte Verhaltensbewertungen im Elevated-Plus-Maze- und Open-Field-Test. Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Aktivierung der serotonergen Übertragung im DRN mittels des hM3Dq Designerrezeptors die Wiederherstellung motorischer Funktionen, insbesondere bei Aufgaben, die Koordination und Geschicklichkeit erfordern, förderte. Dies deutet darauf hin, dass die Verstärkung der serotonergen Aktivität im DRN die Reorganisation motorischer Netzwerke erleichtert, möglicherweise durch Förderung der Neuroplastizität. Unser chemogenetischer Ansatz bietet ein wertvolles Modell zur Untersuchung der Rolle von Serotonin bei der Schlaganfall-Rehabilitation und könnte auch Anwendungen in anderen Krankheitsmodellen finden. Erkenntnisse aus dieser Studie könnten den Weg für gezieltere neuromodulatorische Behandlungen ebnen, die die Wiederherstellung motorischer Funktionen für Schlaganfallpatienten verbessern könnten.
Abstract
(Englisch)
Stroke is one of the primary causes for mortality and disability globally, with motor impairments being among the most common and debilitating consequences. Motor recovery after stroke is often limited, with many patients remaining dependent on assistance despite rehabilitative efforts. Neuroplasticity plays a crucial role in post-stroke recovery, with the brain reorganizing itself to compensate for lost function. Recent research suggests that serotonin plays a key role in neuroplasticity, and the dorsal raphe nucleus (DRN), with its extensive serotonergic projections, may be crucial in modulating these neuroplastic processes. This study aimed to investigate whether targeted modulation of serotonergic transmission in the DRN can enhance motor recovery following a stroke in a photothrombotic mouse model. We hypothesized that increasing serotonergic transmission from the DRN would promote cortical neuroplasticity, facilitating improved motor recovery. To test this hypothesis, we developed a chemogenetic mouse model to selectively activate DRN serotonergic neurons using Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs (DREADDs) and validated its effectiveness through cFOS activation in the DRN and DRN-related behavioral assessments in the elevated plus maze and open field test. Our findings demonstrated that activating DRN serotonergic transmission using the hM3Dq DREADD promoted motor recovery, particularly in tasks requiring coordination and skilled walking. This suggests that enhancing serotonergic activity in the DRN facilitates the reorganization of motor networks, potentially by promoting neuroplasticity. Our chemogenetic approach offers a valuable model for investigating the role of serotonin in stroke recovery and may also have applications in studying other disease models beyond stroke rehabilitation. Insights from this study may pave the way for more targeted neuromodulatory treatments that can improve functional outcomes for stroke patients.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Ischämischer Schlaganfall Wiederherstellung Motorischer Funktionen Neuroplastizität Dorsaler Raphe-Kern DRN Chemogenetik
Schlagwörter
(Englisch)
Ischemic Stroke Motor Recovery Neuroplasticity Dorsal Raphe Nucleus DRN Chemogenetics
Autor*innen
Livia Noelle Wieland
Haupttitel (Englisch)
Chemogenetic modulation of the dorsal raphe
Hauptuntertitel (Englisch)
enhancing motor recovery after ischemic stroke in a photothrombotic mouse model
Paralleltitel (Deutsch)
Chemogenetische Modulation der dorsalen Raphe
Paralleluntertitel (Deutsch)
Verbesserung der motorischen Erholung nach ischämischem Schlaganfall in einem photothrombotischen Mausmodell
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
61 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Marietta Zille
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein. Allgemeines
AC Nummer
AC17360697
Utheses ID
73308
Studienkennzahl
UA | 066 | 606 | |