Olfactory neurogenesis during tissue maintenance and repair

Wahrend der Metamorphose durchlauft der Krallenfrosch Xenopus laevis eine grundlegende Transformation von einer vollstandig aquatischen Larve zu einem sekundar aquatischen Frosch. Diese umfangreiche Veranderung des Lebensraums erfordert grose Anpassungen, einschlieslich des Geruchssystems. Die Xenopus laevis Larve hat ein unterteiltes Riechorgan, das aus zwei sensorischen Epithelien besteht, die die Haupthohle (PC) und das Vomeronasalorgan (VNO) auskleiden. Das olfaktorische Hauptepithel von der PC ist darauf spezialisiert, wasserlosliche Geruchsstoffe zu erkennen. Wahrend der Metamorphose wird dieses Epithel in die adulte "Luftnase" umstrukturiert, wahrend in der neu entstehenden mittleren Hohle (MC) ein drittes sensorisches Riechepithel, funktionell als adulte "Wassernase", gebildet wird. Nach der Metamorphose hat der Frosch ein in drei Teile untergliedertes Riechorgan bestehend aus der MC, der PC und dem VNO. Ich fuhrte eine Stadien bezogene Untersuchung der anatomischen Veranderungen im Riechorgan von Xenopus durch und analysierte den apoptotischen Zelltod und die Zellproliferation in allen olfaktorischen Epithelien wahrend der Metamorphose. Ich beobachtete ein massives Zellsterben im sensorischen Epithel der PC, was darauf hindeutet, dass die Mehrheit der olfaktorischen Rezeptorneurone der Larve wahrend der Metamorphose ersetzt wird. Zusatzlich wurde die hochste Proliferationsrate vor Beginn der hohen Apoptoserate innerhalb der sensorischen Epithelien von der PC und dem VNO beobachtet. Meine Ergebnisse zeigen, dass wahrend der Bildung des dritten sensorischen Epithels, das die MC auskleidet, nur wenige Zellen aussortiert werden. Wahrend der Bildung der MC werden Stutzzellen, jedoch keine olfaktorischen Rezeptorneurone, von der PC zur MC verlagert, was darauf hindeutet, dass alle olfaktorischen Rezeptorneurone dieses neu gebildeten Epithels de novo entwickelt werden. Neben dem physiologischen Zellumsatz wahrend der Metamorphose kann sich das olfaktorische Epithel von Xenopus laevis nach einer starken Verletzung wieder regenerieren. Ich analysierte anatomische Veranderungen nach einer mechanischen oder chemischen Verletzung des Riechorgans. Ich fand heraus, dass eine chemische Reizung der Geruchsepithelien durch eine ZnSO4-Behandlung innerhalb eines Tages zu einem massiven Zelltod von Geruchsrezeptor-Neuronen und Stutzzellen der PC fuhrt, gefolgt von einer schnellen Regeneration innerhalb von funf Tagen. Eine mechanische Lasion, die durch eine bilaterale Durchtrennung der Riechnerven verursacht wird, fuhrt innerhalb der ersten drei Tage nach der Behandlung zu einem massiven Zelltod. Sieben Tage nach der eingefuhrten Lasion konnte nur eine geringe Anzahl von apoptotischen Zellen festgestellt werden. Diese umfassende Studie von morphologischen Veranderungen bildet die Grundlage fur die Analyse von molekularen Veranderungen durch eine RNA-Sequenzierung. Zusammenfassend tragen die hier durchgefuhrten Ergebnisse zu einem besseren Verstandnis der morphologischen Veranderungen wahrend der Metamorphose und unter regenerativen Prozessen bei. Diese Studie bildet daher die Grundlage, fur das Verstandnis der Neurogenese wahrend der Aufrechterhaltung des olfaktorischen Gewebes und unter regenerativen Bedingungen.