Identification of changes in membrane properties of astrocytes in a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis

Abstract

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive neurological disorder of the central nervous system characterized by loss of motor neurons and voluntary muscle degeneration. Astrocytes play a major role in regulation of the disease onset and progression due to their intimate association with neurons. Regulation of ionic homeostasis is one of their key functions and its failure has been linked to several neurological diseases. The aim of this thesis was to explore differences in membrane properties of astrocytes in ALS. To fulfill this aim, a double transgenic mouse strain with ALS-like phenotype and a specific expression of enhanced green fluorescent protein in astrocytes was generated. To phenotype this strain, two sensorimotor tests, wire grid hang test and rotarod test, were conducted. Immunohistochemistry was used to characterize the strain on a cellular level and to explore changes of specific ion channels. Functional properties of astrocytes were explored using the patch clamp technique. The double transgenic strain has the characteristic ALS-like phenotype and is comparable to the original strain with differences in symptom onset and progression between models and sexes. On the cellular level, there are characteristic ALS features, specifically loss of motor neurons and astrogliosis....

Amyotrofická laterální skleróza (ALS) je progresivní neurodegenerativní onemocnění nervové soustavy. Toto onemocnění je charakteristické ztrátou motorických neuronů a odumíráním kosterního svalstva. Astrocyty hrají roli v regulaci nástupu a progresi onemocnění díky jejich asociaci s neurony. Jednou z klíčových funkcí astrocytů je regulace iontové homeostázy. Deregulace tohoto procesu je spojená s řadou neurologických onemocnění. Cílem této práce bylo prozkoumat rozdíly v membránových vlastnostech astrocytů v ALS. Za tímto účelem jsme vygenerovali dvojitě-transgenní myší model s fenotypem podobným průběhu ALS a specifickou expresí zeleného fluorescenčního proteinu v astrocytech. K charakterizaci fenotypu toho modelu jsme použili dva sensorimotorické testy: wire grid hang test a rotarod test. Pomocí imunohistochemických metod jsme dále charakterizovali tento model na buněčné úrovni a prozkoumali expresi konkrétního iontového kanálu. Elektrofyziologické vlastnosti astrocytů jsme charakterizovali pomocí metody terčíkového zámku. Námi vygenerovaný dvojitě-transgenní model má charakteristický ALS fenotyp na úrovni celého organismu a je srovnatelný s původním ALS modelem, nicméně s rozdíly v nástupu a průběhu onemocnění. Tento model má charakteristický ALS fenotyp také na buněčné úrovni, kde dochází ke...