The Role of Aquaporin 4 channels and Transient Receptor Potential Vanilloid 4 channels in astrocytic swelling

Abstract

Astrocyty mají v mozku celou řadu funkcí. V ischemických podmínkách zvětšují svůj objem v důsledku zvýšeného příjmu osmolytů a jsou tedy z velké části zodpovědné za rozvoj cytotoxického edému mozku. Jsou ale také schopné regulovat svůj objem uvolňováním osmolytů společně s vodou. Tento proces je nazýván regulované snižování buněčného objemu (RVD). Za kanály, které se regulace objemu astrocytů významně účastní, jsou považovány Aquaporin 4 (AQP4) a Transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4). Cílem této diplomové práce bylo objasnit úlohu obou těchto kanálů při objemových změnách astrocytů in situ. Experimenty byly prováděny na populaci astrocytů, které byly značené zeleným flourescenčním proteinem a pocházely z AQP4-deficientních (AQP4-/- ), TRPV4-deficientních (TRPV4-/- ) a kontrolních (Ctrl) myší. Objemové změny byly vyvolány v mozkových řezech hypoosmotickým stresem a kyslíkovo-glukózovou deprivací (OGD). Data byla analyzována na základě změn intensity fluorescence v celých buňkách a v astrocytálních patkách. Při aplikaci hypoosmotického stresu jsme mezi našimi experimentálními skupinami nenašli žádné rozdíly ve zvětšování objemu buněk nebo následném snižování buněčného objemu. Naopak objemové změny vyvolané aplikací OGD se mezi jednotlivými skupinami významně lišily. Astrocyty z AQP4-/-...

Astrocytes posses a wide range of functions within the brain. In response to ischemic conditions they swell due to increased uptake of osmolytes and they are mainly responsible for cytotoxic edema formation. However, they are also able to regulate their volume by releasing osmolytes together with water via the process of regulatory volume decrease (RVD). The Aquaporin 4 (AQP4) channel and Transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) channel are suspected to be strongly involved in these processes of astrocytic volume regulation. The goal of the present diploma thesis was to clarify the role of both channels in astrocytic swelling in situ. For our experiments we used a subpopulation of green fluorescent protein-labelled astrocytes from AQP4-deficient (AQP4-/- ), TRPV4-deficient (TRPV4-/- ) and control (Ctrl) mice. Cell volume alterations were induced in acute brain slices by hypoosmotic stress or by oxygen-glucose deprivation (OGD). Data were quantified using fluorescence intensity-based approach in the whole cells and in astrocytic endfeet. Our results indicate, that there is no difference in astrocytic swelling or cell volume recovery between astrocytes from AQP4-/- , TRPV4-/- and control mice when exposed to hypoosmotic stress. On the contrary, volume changes induced by OGD varied...