Effekte von NGF und GDNF auf NaV-abhängige Leitung einzelner Aktionspotentiale in kultivierten porcinen DRG-Neuriten

Fragestellung: Die Modifikationen des Tetrodotoxin (TTX)-resistenten Natriumkanals (NaV) 1.8 durch glycolytische Metabolite beeinflusst die Hyperalgesie bei diabetischer Neuropathie. Die Expression dieses NaVs wird in DRG Somata durch verschiedene Wachstumsfaktoren, insbes. nerve growth factor (NGF) und glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) beeinflusst. Der Einfluss dieser Wachstumsfaktoren auf die funktionelle Expression von NaVs in ausgewachsenen Neuriten wurde durch Calcium-Imaging nach elektrischer Stimulation der Somata untersucht.

Methodik: DRG-Somata wurden von 11 – 14 Tage alten Ferkeln isoliert und im zentralen Kompartiment einer Campenot-Kammer kultiviert. Das Auswachsen der Neurite in die lateralen Kompartimente wurde durch NGF (50 ng/ml zentrales- und 100 ng/ml laterales Kompartiment: „NGF-Neurit“) oder GDNF (50 ng/ml nur zentrales Kompartiment: „GDNF-Neurit“ und anti-NGF) stimuliert. Elektrisch induzierte Aktionspotentiale in ausgewachsenen Neuriten wurden nach 4 – 9 Tagen in Kultur mittels Calcium-Imaging abgebildet.

Ergebnisse: Elektrostimulation im zentralen Kompartiment führt zu einem transienten Anstieg der Fluoreszenz in ausgewachsenen Neuriten im Seitenkompartiment. Dieser korreliert mit der Anzahl der elektrischen Pulse (1 – 20 Hz, n = 7). Sowohl der Anstieg der intrazellulären Calciumkonzentration (Ca²⁺ _[i]) bei einzelnen Aktionspotentialen, als auch eine pulssynchrone Akkumulation und anschließende Abnahme von Ca²⁺ _[i] waren messbar. In mehr NGF-Neuriten (13/14) als GDNF-Neuriten (4/12) war unter Tetrodotoxin (TTX, 500nM) ein elektrisch induzierter Ca²⁺ _[i]-Anstieg nachweisbar.

Schlussfolgerung: Die Leitung einzelner Aktionspotentiale in kultivierten porcinen Neuriten verursacht einen transienten Anstieg von Ca²⁺ _[i]. Ursache für die erhöhte Inzidenz TTX-resistenter Leitung von Aktionspotentialen in NGF- gegenüber GDNF-Neuriten könnte eine Wachstumsfaktor-spezifische Regulation eines definierten Transcriptomes oder ein selektives Auswachsen spezifischer Neuronenpopulationen sein. Das Verständnis einer funktionellen Modulation somatosensorischer Neurone könnte zur Diagnostik und Therapie der schmerzhaften diabetischen Neuropathie beitragen.