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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-5139
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2001/513/


Immunhistologische Identifikation von Proteinen des Cytoskeletts und Feinbau isolierter Seitenlinien-Haarsinneszellen von Pantodon buchholzi

Immunhistological identification of cytoskeletal proteins and ultrastructure of isolated lateral line hair cells of Pantodon buchholzi

Schott, Achim


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Pantodon buchholzi , Seitenlinien-Haarsinneszelle , Cytoskelett
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Tierphysiologie
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 25.07.2001
Erstellungsjahr: 2001
Publikationsdatum: 10.10.2001
Kurzfassung auf Deutsch: Die cephalen Seitenlinienneuromasten des Fisches Pantodon buchholzi enthalten ca. 20.000 Haarsinneszellen (HSZ). Diese hohe Zellzahl
erlaubt es lebende HSZ aus dem Neuromastengewebe zu isolieren. Das Ziel der vorliegenden Studie war es das Cytoskelett dieser Zellen
zu charakterisieren, da dieses, wie an HSZ höherer Vertebraten gezeigt werden konnte, an Signaltransduktionsprozessen beteiligt ist.
Mithilfe von Immunfluoreszenzfärbungen und konfokaler Mikroskopie wurden dabei sechs verschiedene Proteine identifiziert und deren
Vorkommen und Lokalisation innerhalb der HSZ aufgeklärt. Zusätzlich konnte der morphologische Feinbau der isolierten Zellen unter
Verwendung der Rasterelektronenmikroskopie untersucht und die Zelldimensionen bestimmt werden.


Die mit spezifischen Antikörpern nachgewiesenen Cytoskelettproteine Aktin, alpha-Aktinin, Bande 3 (AE1), Myosin, Spektrin und alpha-Tubulin
zeigten folgende Verteilung innerhalb der isolierten HSZ:
Aktin war im Haarbündel der Sinneszelle sowie ringförmig im Bereich der Zonula adhaerens (ZA) stark konzentriert. Innerhalb der
Cuticularplatte konnte dagegen nur eine schwache Anfärbung gesehen werden. Im Lateralbereich des Zellkörpers war ein punktförmiges
Markierungsmuster zu erkennen, was auf kurze Aktinfilamente in dieser Region hinweist.
alpha-Aktinin war ausschließlich im Bereich um die Cuticularplatte (ZA-Region) als Ringstruktur detektierbar.
Bande 3 (AE1)-Fluoreszenz konnte im Bereich der Cuticularplatte und als Ring um selbige nachgewiesen werden. Auch lateral im Bereich
der Zellmembran und im gesamten Cytoplasma der HSZ waren Strukturen markiert. In einigen Zellen zeigten die Stereocilien und das
Kinocilium schwache Fluoreszenz.

Myosin-Antikörper färbten die Cuticularplatte und deren Randbereiche (ZA-Region) sowie das Cytoplasma der HSZ. Auch der laterale
Zellmembranbereich wies Fluoreszenz auf. Bei einigen Zellen konnte eine Markierung der Stereocilien, die im Spitzenbereich der größten
Cilien verstärkt war, gesehen werden.

Die Anfärbung des Aktin-bindenden Proteins Spektrin umfasste die Cuticularplatte, den infracuticulären Raum und den Lateralbereich der
Zelle. Zusätzlich war der Zellkern von Spektrinstrukturen umgeben.

alpha-Tubulin konnte im Kinocilium und im Zellkörper als Mikrotubuli nachgewiesen werden. Hierbei fanden sich, netzwerkartig verlaufend,
Mikrotubuli, die vom Cuticularplattenrand in die basalen Regionen der Zelle zogen. Dabei schienen die Tubulinfilamente auf den
zellmembrannahen Bereich beschränkt zu sein und die Zelle mantelförmig zu umgeben. In der Cuticularplatte und den Stereocilien war
alpha-Tubulin nicht nachweisbar.

Die Lokalisation bzw. Kolokalisation insbesondere von Aktin und Myosin aber auch anderer oben genannter Aktin-bindender Proteine
zeigen Ähnlichkeiten zur Verteilung der Proteine in HSZ höherer Vertebraten und äusseren HSZ von Säugetieren. In genannten Zellen
werden diese Cytoskelettstrukturen für Adaptations- und Signaltransduktions-Prozesse sowie Motilitätsvorgänge verantwortlich gemacht.
Die Ergebnisse der Studie legen die Schlussfolgerung nahe, dass ähnliche Prozesse bei HSZ der Seitenlinie verwirklicht sind.
Kurzfassung auf Englisch: The lateral line system of Pantodon buchholzi is characterized by well developed dorsal cephalic lateral line organs which contain up to
20.000 hair cells. This high number of cells allows the isolation of viable hair cells. The objective of this study was to investigate the
cytoskeletal organisation of isolated hair cells in order to infer from morphological characteristics on functions concerning the signal
transduction. To this end confocal microscopy was applied and the cellular ultrastructures were examined by scanning electron microscopy.


Six different cytoskeletal proteins were analyzed using antibodies specific for actin, alpha-actinin, band 3 (AE 1), myosin, spectrin and
alpha-tubulin:

Actin showed a strong immunfluorescence in the area of the circumferential band (zonula adhaerens ZA associated) whereas labelling of
the cuticular plate was weak. Additionally, actin fluorescence could be detected in a dotlike distribution in the region near the plasma
membrane indicating short actin filaments in this part of the cell.

alpha-Actinin exclusively exhibited staining within the circumferential band (ZA region) creating a ring structure around the cuticular plate.
Band 3 (AE 1) labelling was detected in the cuticular plate and within the region surrounding it (ZA region). In addition the lateral area of the
cells (i.e. within the plasma membrane) as well as the cytoplasm revealed band 3 immunoreactivity. In some cells the stereocilia and the
kinocilium showed a weak fluorescence pattern.

Myosin antibodies stained the cuticular plate and the circumferential band (ZA associated). Furthermore fluorescence was detected within
the cytoplasm in dotted structures and near the lateral plasma membrane. In some cells, stereocilia showed a dotlike fluorescence pattern
with a more intense staining at the tips of the longest stereocilia.

Spectrin as another actin-binding protein was localized within the cuticular plate and the infracuticular region. In addition the cortical cell
area showed immunoreactivity and the nucleus was surrounded by fluorescent structures.

Cells stained with a-tubulin antibodies revealed label of the kinocilium and of microtubules which seemed to be distributed like a
meshwork around the cell body. This was located exclusively beneath the plasma membrane. The cuticular plate as well as the stereocilia
were free of alpha-tubulin structures.

The localization respectively co-localization especially of actin and myosin but also other actin-binding proteins mentioned above showed
similarities to hair cells of higher vertebrates and outer hair cells of mammals. In these cells the cytoskeletal structures seem to be
responsible for signal transduction and adaptation mechanisms as well as motile responses. The described data suggest that similar
mechanisms are carried out by lateral line hair cells of Pantodon buchholzi.