Sie sind hier: Skip Navigation LinksCarl-Ludwig-Institut für Physiologie Abteilung II Forschung

Forschung

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Lebendmikroskopie im Fettgewebe

​​Übergewicht ist häufig assoziiert mit einer chronischen, niedrig-gradigen Entzündung des Fettegewebes mit einer signifikanten Anreicherung von Makrophagen und – weniger stark ausgeprägt – anderen Immunzellen. Die räumlich-zeitliche Aktivierung dieser Zellen wie auch ihre Anreicherung im Fettgewebe ist eng gekoppelt an die Ausbildung von sogenannten crown-like structures (CLS, Kronen-artige Strukturen), welche Abräumvorgänge um sterbende Fettzellen darstellen. Genaue Information über den Zyklus des Auf- und Abbau von CLS sind nicht verfügbar. In einer fruchtbaren Kooperation mit Prof. Ingo Bechmann und Dr. Martin Gericke aus dem Institut für Anatomie führen wir lebendmikroskopisch Untersuchungen in kleinen Fettgebewesexplantaten durch, um die hier ablaufenden physiologischen und pathophysiologischen Prozesse besser verstehen zu können.​​

Quantitative Ca2+-Messung in tiefen Gewebeschichten

​Wir kombinieren ultra-schnelle, zeitkorrelierte Einzel-Photonen-Messungen mit der Zwei-Photonenmikroskopie (TPM) um die Fluoreszenzlebenszeit von Ca2+-sensitiven Farbstoffen in der Tiefe von intaktem Gewebe zu analysieren. Auf Grund technischer Grenzen erlaubt die TPM keine einfachen ratiometrischen Anregungs- oder Emissionsmessung, z.B. mit Farbstoffen wie Fura-2 oder Indo-1. Unser methodischer Ansatz löst dieses Problem und erlaubt voll-quantitative Messung auch tief im Gewebe. Verschiedene hoch- bis niedrig-affine Ca2+-Indikatoren stehen zur Verfügung, mit denen das breite Spektrum zellulärer Ca2+-Signale analysiert werden kann.​

"Stille" Signalverarbeitung in Dendriten und Dornfortsätzen

​Nebenelektrischen Signalen treten in Nervenzellen auch kurzlebige und eng begrenzte Erhöhungen der Konzentration von sekundären Botenstoffen wie z.B. Ca2+ auf. Diese Signale scheinen u.a. für die Entwicklung von Nervenzellen sowie insbesondere auch für Lern- und Gedächtnisvorgänge von zentraler Bedeutung zu sein. Wir untersuchen diese neuronale Ca2+-Signalgebung und ihre Zielmoleküle auf molekularen Niveau. Da die Signale nur wenige 10tel Sekunden andauern und z.T. nur in femtoliter (10-15 l) großen Zellkompartimenten auftreten, setzen wir hochauflösende Fluoreszenztechniken wie die Konfokal- bzw. die Zwei-Photonen-Mikroskope ein. In Kombination mit numerischen Modellen der kinetischen Interaktion von Kanälen, Pumpen, Puffern und Diffusion versuchen wir die funktionelle Rolle dieser stillen Signalverarbeitung zu entschlüsseln.​​
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Chloridhomöostase in unreifen Nervenzellen

​In der Entwicklung des zentralen Nervensystems spielt der Neurotransmitter GABA eine besondere Rolle: während er im ausgereiften Gehirn den wichtigsten hemmenden Botenstoff darstellt, ist er im reifenden Gehirn auch ein wichtiger erregender Botenstoff. Diese inverse Wirkung beruht sehr wahrscheinlich auf einer erhöhten intrazellulären Chlorid-Konzentration unreifer Neurone.
Mittels Fluoreszenzlebenszeitmessungen (fluorescence lifetime imaging, FLIM) versuchen wir eine Methode zu etablieren, um in einzelnen Zellen im intakten Gewebe die Chloridkonzentration bestimmen zu können. Dabei werden im Bereich von Nanosekunden (10-9 s) einzelne Photonen registriert nachdem ein Chlorid-empfindlicher Farbstoff mit einem kurzen Laserpuls angeregt wurde. Aus der Abklingzeit der Fluoreszenz läßt sich dabei sehr präzise die Chloridkonzentration bestimmen. Wir hoffen nach der Etablierung des Meßverfahrens die zellulären Vorgänge der Hirnreifung und ihrer Störung gezielt analysieren zu können.		​


Proteinbeweglichkeit in neuronalen Synapsen und Dendriten

Mittels Fluoreszenzerholungsmessungen (fluorescence recovery after photobleaching, FRAP) quantifizieren wir die Beweglichkeit endogener Proteine im neuronalen Zytosol. Neben der Bestimmung der spezifischen Diffusionskoeffizienten erlaubt die Meßmethodik auch Protein-Protein-Interaktionen in submikrometer-großen Zellkompartimenten nachzuweisen. Wir erhoffen uns aus diesen Untersuchungen u.a. die Identifikation neuer, bisher nicht untersuchbarer Proteinwechselwirkungen in Nervenzellen.


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