Dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc) and the ventral tegmental area (VTA) of the ventral mesencephalon play an important role in the regulation of the parallel basal ganglia loops. Their dysfunction can result in significant locomotor (SNc) and neuropsychiatric (VTA) disorders. Due to the high similarity between the closely related loops, a selective treatment without any side-effect is not possible. Ion channels could be potential targets for a more selective therapy. The aim of the current study was therefore to investigate the distribution of the Kir3?channel proteins in the dopaminergic neurons in the mesencephalon of the rat brain. For this reason, specific antibodies against each of the four members of the Kir3-family were produced and affinity-purified. Immunocytochemical labelling with the purified antibodies at the light and electron microscopical level was subsequently used to investigate the distribution of these Kir3-channel proteins within the dopaminergic neurons of the ventral mesencephalon. All four members of the Kir3-family were present in this region. Their distribution was heterogeneous, with differences in quantity as well in ultrastructural distribution being detected. The Kir3.2 channel protein distribution was especially striking. The four channel proteins could be found in the cytoplasm of dopaminergic neurons (frequently close to the ER) but only Kir3.2 was also located at the plasma membrane of these neurons. In addition, the distribution of Kir3.2 protein was shown to be heterogeneous. A significant increase of the protein concentration from the medially situated VTA to the laterally situated SNc could be observed. Thus it seems possible that the newly characterised heterogeneous distribution of Kir3.2 channel protein in dopaminergic neurons could perhaps offer a new chance for a more selective therapy of locomotor and neuropsychiatric disorders.

Die dopaminergen Neurone im motorischen und limbischen Mesencephalon sind wichtige regulatorische Stationen in den parallel verlaufenden Basalganglienschleifen. Störungen dieser Neuronen führen zu wichtigen psychischen und motorischen Erkrankungen. Mit bisherigen Therapieansätzen ist es nicht möglich, selektiv nur die psychischen oder motorischen Schleifen zu beeinflussen. Eine Möglichkeit zur Unterscheidung dieser beider Neuronengruppen für zukünftige pharmakologische Therapieansätze könnte über die Beeinflussung von Ionenkanälen erfolgen. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit die Verteilung der Kir3-Kanalproteine im motorischen und limbischen Mesencephalon der Ratte untersucht. Es wurden Antikörper gegen die vier Mitglieder der Kir3-Familie gewonnen und anschließend gereinigt. Die gereinigten Antikörper wurden in immuncytochemischen Färbungen eingesetzt, um sowohl lichtmikroskopisch als auch elektronenmikroskopisch die Verteilung der Kir3-Kanalproteine in den dopaminergen Neuronen des ventralen Mesencephalons zu untersuchen. Es gelang alle vier Kanalproteine in diesem Gebiet nachzuwiesen. Sie unterscheiden sich sowohl in ihrer Häufigkeit als auch in ihrer ultrastrukturellen Verteilung. Eine Sonderstellung nimmt das Kanalprotein Kir3.2 ein.Von den vier Kanalproteinen ist es das einzige, dass nicht nur innerhalb von dopaminergen Neuronen (oft in der Nähe des ERs), sondern auch an der Cytoplasmamembran nachgewiesen werden konnte. Zusätzlich ist dieses Protein heterogen verteilt, es weist einen Gradienten zwischen dem lateralen motorischen und dem medial gelegenen limbischen Mesencephalon auf. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen es möglich erscheinen, dass die zukünftigen Behandlungen von Störungen der dopaminergen Neurone im motorischen und limbischen Mesencephalon durch eine zusätzliche Beeinflussung von Kir3.2-Kanälen selektiver und mit weniger Nebenwirkungen erfolgen kann.

0 Titelblatt und Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 8 1.1 Ionenkanäle 8 1.2 Kaliumkanäle 8 1.3 Einwärtsgleichrichtende Kaliumkanäle (Kir-Kanäle) 11 1.4 Kir3-Kanäle 14 1.5 Basalganglien und ventrales Mesencephalon 18 1.6 Ziel der Arbeit 23 2 Material und Methoden 24 2.1 Allgemein verwendete Materialien 24 2.2 Klonierung 25 2.3 Gewinnung der Antikörper 39 2.4. Aufreinigung der Antikörper 42 2.5 Gewinnung der Rattenhirngewebe für die Immuncytochemie 46 2.6 Gewinnung von Rattenhirnhomogenaten für Western-Blots 47 2.7 Immuncytochemie 48 3 Ergebnisse 59 3.1 Generierung und Charakterisierung der Antikörper 59 3.2 Reinigung der Antikörper am Beispiel von Kir3.1 64 3.3 Charakterisierung der gereinigten und eingeengten Antikörper 68 3.4 Ergebnisse der Lichtmikroskopie 78 3.5 Ergebnisse der Elektronenmikroskopie 89 4 Diskussion 97 4.1 Alle vier Kir3-Kanalproteine sind im ventralen Mesencephalon vorhanden 97 4.2 Bewertung des Kir3.2 Gradienten 102 4.3 Ausblick 104 5 Anhang 105 5.1 Zusammenfassung 105 5.2 Abkürzungen 106 5.3 Literaturverzeichnis 109 5.4 Publikationen 117 5.5 Lebenslauf 119 5.6 Danksagung 120