Gruppenleiterin


Heike Heuer
Heike Heuer

Postdocs

Sigrun Horn

Doktoranden

Claudia Groba

Steffen Mayerl

Julia Müller

N. N. ( » Stellenangebot)

Diplomanden

Technische Assistenten

Sabine Landmann

Maik Baldauf (Histologie)

Katrin Buder (Histologie)

Gäste

Isabell Börger (Auszubildende)



Ehemalige

Marija Trajkovic-Arsic


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hheuer at fli-leibniz.de.

 

Forschungsgruppe Heuer

Neuroendokrinologie

Thyroid Hormone und ihre Wirkungen im Gehirn

Die Hormone der Schilddrüse (Thyroid Hormone) sind essentiell für eine normale Entwicklung des Gehirns und beeinflussen den Stoffwechsel einer Vielzahl von Organen. Eine Unterfunktion mit Thyroid Hormonen führt beim Erwachsenen u.a. zu Beeinträchtigungen der intellektuellen Leistungsfähigkeit und zu Symptomen, die denen einer Depression ähneln. Kommt es bereits während der Entwicklung zu einer hormonellen Unterversorgung des Gehirns, so sind unter Umständen die neuronalen Schädigungen, die zu einer mentalen Retardierung und Schwierigkeiten bei der Steuerung von Bewegungsabläufen führen, irreparabel. Welche Prozesse auf molekularer Ebene durch Thyroid Hormone gesteuert werden, ist noch weitgehend unbekannt und deshalb eine wichtige Fragestellung für unsere Forschung.

 

single Purkinje cell

 

» Auf diesem Bild ist eine Purkinje Zelle in einer organotypischen Kultur abgebildet; die Purkinje Zelle wurde mittels biolistischem Gentransfer mit grün fluoreszierendem Protein transfiziert.

 

 

 

 

Projekte

  • Wirkungen von Thyroid Hormonen während der Entwicklung des Kleinhirns

Ein Schwerpunkt unserer Forschung besteht in der Charakterisierung von Thyroid Hormon-Wirkungen während der Entwicklung des Kleinhirns, einer wichtigen Gehirn-Region für die Steuerung von Bewegungsabläufen. Mit Hilfe von verschiedenen Zellkultur-Techniken primäre neuronale Kulturen bzw. organotypische Schnittkulturen) möchten wir definieren, welche Wachstumsfaktoren bzw. welche Signalkaskaden in cerebellaren Zellen durch Thyroid Hormone direkt bzw. indirekt reguliert werden. Dabei interessieren wir uns inbesondere für die Purkinje Zelle, die Haupt-Nervenzelle des Cerebellum sowie für die Bergmann Glia Zelle als wichtiger zellulärer Nachbar und Partner der Purkinje Zelle.

 

Purkinje cells

Purkinje Zellen wurden für zwei Wochen in Gegenwart bzw. in Abwesenheit von Thyroid Hormonen kultiviert und anschliessend mit einem Antikörper für das Protein Calbindin gefärbt. Thyroid Hormon-Gabe führt zu einem starken Wachstum der Dendriten.

Zusätzlich zu Analysen in Zellkultur arbeiten wir auch mit Maus-Mutanten, die keine Thyroid Hormone produzieren können bzw. in denen Rezeptoren für Thyroid Hormone genetisch ausgeschaltet sind.

 

  • Physiologische Funktion des Thyroid Hormon Transporters MCT8

Werden während der Schwangerschaft nicht hinreichende Mengen an Thyroid Hormonen gebildet, so kann dies zu einer schweren Form des neurologischen Kretinismus führen. Aber auch Beeinträchtigungen in der zellulären Aufnahme von Thyroid Hormonen bedingt durch Transporter-Defekte können weitreichende Folgen haben. Der Monocarboxylat Transporter MCT8 wurde kürzlich als effizienter und Thyroid Hormon spezifischer Transporter charakterisiert. Patienten, die inaktivierende Mutationen im Gen für diesen Transporter tragen, leiden an einer schweren Form der psychomotorischen Retardierung und zeigen darüber hinaus abnormale Thyroid Hormon Spiegel in der Zirkulation. Mit Hilfe von Maus-Mutanten, in denen der Transporter MCT8 genetisch ausgeschaltet ist, konnten wir zeigen, dass MCT8 bei der Aufnahme von aktivem Thyroid Hormon in das Gehirn eine wichtige Rolle spielt. Weitere Analysen werden zeigen, welche Nervenzellen in welcher Weise durch die Abwesenheit von MCT8 betroffen sind.

 

in situ hybridization histochemistry

 

 

Studien zur Lokalisation von MCT8 in Gehirn-Schnitten von Mäusen mittels in situ Hybridisierung zeigen eine starke Expression dieses Transporters in Neuronen des Hippocampus und des cerebralen Cortex. Im Vergleich dazu ist das Thyroid Hormon aktivierende Enzym D2 vorwiegend in Glia Zellen exprimiert.

 

 

  • Die Funktion des TRHergen Signalsystems bezüglich der Regulation von Körpergewicht und Nahrungsaufnahme

Thyrotropin-Releasing Hormon ist nicht nur ein hypothalamisch-hypophysärer Faktor, der an der Regulation der Thyroid Hormon-Produktion beteiligt ist, sondern agiert darüber hinaus in weiten Bereichen des zentralen Nervensystems als Neuropeptid. Dort beeinflusst es insbesondere neuronale Schaltkreise, die eine Rolle bei der Regulation von Körpergewicht und Nahrungsaufnahme spielen. In Kollaboration mit Karl Bauer als Gast-Wissenschaftler werden wir durch Analyse von entsprechenden Maus-Modellen die Frage beantworten, in welcher Weise ein Fehlen von TRH bzw. seiner Rezeptoren Auswirkungen auf den Energie-Stoffwechsel hat.

 

Ausgewählte Publikationen

  • Trajkovic-Arsic M, Visser TJ, Darras VM, Friesema, ECH, Schlott B, Mittag J, Bauer K, Heuer H (2009) Consequences of MCT8 deficiency for renal transport and metabolism of thyroid hormones in mice. Endocrinology [in press]
  • Horn S, Heuer H (2009) Thyroid hormone action during brain development: More questions than answers. Mol Cell Endocrinol
    [Epub ahead of print]
  • Heuer H, Visser TJ (2009) Minireview: Pathophysiological importance of thyroid hormone transporters. Endocrinology 150(3):1078-83. [PubMed]
  • Mittag J, Friedrichsen S, Strube A, Heuer H, Bauer K (2009) Analysis of Hypertrophic Thyrotrophs in Pituitaries of Athyroid Pax8-/- Mice. Endocrinology. 150, 4443-4449 [PubMed]
  • Hristova M, Cuthill D, Zbarsky V, Acosta-Saltos A, Wallace A, Blight K, Buckley SM, Peebles D, Heuer H, Waddington SN, Raivich G (2009) Activation and deactivation of periventricular white matter phagocytes during postnatal mouse development. Glia. 58, 11-28 [PubMed]
  • Heuer H (2007) The importance of thyroid hormone transporters for brain development and function. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 21, 265-276. [PubMed]
  • Makwana M, Jones LL, Cuthill D, Heuer H, Bohatschek M, Hristova M, Friedrichsen S, Ormsby I, Bueringer D, Koppius A, Bauer K, Doetschman T, Raivich G (2007) Endogenous transforming growth factor beta 1 suppresses inflammation and promotes survival in adult CNS. J Neurosci. 27, 11201-11213. [PubMed]
  • Trajkovic M, Visser TJ, Mittag J, Horn S, Lukas J, Darras VM, Raivich G, Bauer K, Heuer H (2007) Abnormal thyroid hormone metabolism in mice lacking the monocarboxylate transporter 8. J Clin Invest. 117, 627-635. [PubMed]
  • Friesema EC, Jansen J, Heuer H, Trajkovic M, Bauer K, Visser TJ (2006) Mechanisms of disease: psychomotor retardation and high T3 levels caused by mutations in monocarboxylate transporter 8. Nat Clin Pract Endocrinol Metab. 2, 512-523. [PubMed]
  • Heuer H, Maier MK, Iden S, Mittag J, Friesema EC, Visser TJ, Bauer K (2005) The monocarboxylate transporter 8 linked to human psychomotor retardation is highly expressed in thyroid hormone-sensitive neuron populations. Endocrinology. 146, 1701-1706. [PubMed]
  • Mittag J, Friedrichsen S, Heuer H, Polsfuss S, Visser TJ, Bauer K (2005) Athyroid Pax8-/-mice cannot be rescued by the inactivation of thyroid hormone receptor alpha1. Endocrinology. 146, 3179-3184. [PubMed]
  • Friedrichsen S, Christ S, Heuer H, Schäfer MK, Mansouri A, Bauer K, Visser TJ (2003) Regulation of iodothyronine deiodinases in the Pax8-/-mouse model of congenital hypothyroidism. Endocrinology. 144, 777-784. [PubMed]
  • Heuer H, Friedrichsen S, Christ S, Winckler M, Brauer D, Bauer K, Raivich G (2003). CTGF as a novel marker of subplate (layerVII) neurons in the rat cerebral cortex. Neurosci. 119, 43-52.
  • Heuer H, Mason CA (2003) Thyroid hormone induces cerebellar Purkinje cell dendritic development via the thyroid hormone receptor alpha1. J Neurosci. 23, 10604-10612. [PubMed]

 

Last update: October 27, 2008
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