Molecular mechanisms of hypoxia tolerance in the phocid seal brain

• Main Author: Martens, Gerrit Alexander
• Other Authors: Geßner, Cornelia, Fabrizius, Andrej, Dobler, Susanne
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: Staats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky 2023
• Subjects: Adaptation; Transkriptomik; Lipidomik; Antioxidantien; Neurotransmission; Energiemetabolismus; 590: Tiere (Zoologie); 42.63: Tierphysiologie; Zoologie; Tierphysiologie; Molekularbiologie; Meeressäugetiere; Klappmütze; Hypoxie; ddc:590: Cystophora cristata; klappmütze; Pagophilus groenlandicus; Sattelrobbe
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:18-ediss-110287; https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/10339

Meeressäuger haben einen faszinierenden Übergang vom Land zurück in eine aquatische Umgebung durchlaufen. Verschiedene physiologische Anpassungen haben sich entwickelt, um ein Leben in der Tiefe zu ermöglichen, wie z. B. erhöhte Sauerstoffspeicher und eine tiefgreifende Tauchreaktion mit reduziertem Herzschlag (Bradykardie) und einer Einschränkung des Blutflusses zu lebenswichtigen Organen (periphere Vasokonstriktion) wie Gehirn und Herz. Dennoch werden ihre zentralen Sauerstoffvorräte bei ausgedehnten Tauchgängen erschöpft, was zu einem niedrigen Sauerstoffgehalt im Gewebe (Hypoxie) führen kann. Bemerkenswerterweise überstehen isolierte Hirnschnitte der Klappmützenrobbe (Cystophora cristata) im Vergleich zu anderen Säugetieren längere Perioden starker Hypoxie. Diese intrinsische Hypoxietoleranz des Gehirns der Klappmützenrobbe ist jedoch nicht gut untersucht. In dieser Studie wurden daher verschiedene molekulare Ziele und Signalwege analysiert wie Gehirnlipide und polare Metabolite (Kapitel I), die neuroprotektiven Gene Clusterin (CLU) und S100B (Kapitel II) sowie die Expression und Aktivität von Antioxidantien (Kapitel III), welche möglicherweise an der intrinsischen Hypoxietoleranz des Klappmützengehirns mitwirken. In einem ungezielten Lipidomik-Ansatz wurde die Lipidzusammensetzung von tieftauchenden Flossenfüßern, der Klappmützenrobbe und der Sattelrobbe (Pagophilus groenlandicus) mit terrestrischen Verwandten verglichen, dem Frettchen (Mustela putorius furo) und der Maus (Mus musculus) (Kapitel I). Eine allgemeine Zunahme von Sphingomyelin-Spezies bei adulten, jedoch nicht bei juvenilen Flossenfüßern wurde beobachtet. Die Aufrechterhaltung der axonumhüllenden Myelinscheide könnte für eine effiziente Signalübertragung im Flossenfüßergehirn erforderlich sein, entwickelt sich möglicherweise jedoch erst mit der Tauchfähigkeit. Bei der Analyse des Lipidoms von Gehirnproben der Klappmützenrobbe, die bei Hypoxie und oxidativem Stress in vitro inkubiert wurden, konnten jedoch keine Veränderungen des Lipidgehalts ...