Die adulte Neurogenese im Hippocampus von Säugetieren stellt ein bemerkenswertes Beispiel für die angeborene Fähigkeit des Gehirns zur Anpassungsfähigkeit und Plastizität dar. Dentatäre Körnerzellen (DGCs) werden aus einem erneuerbaren Pool neuraler Vorläuferzellen im Gyrus dentatus des Hippocampus erzeugt, der eine der beiden derzeit gut charakterisierten neurogenen Regionen im Gehirn von Säugetieren ist und als besonders wichtig für das Lernen und das Gedächtnis gilt. Der Hippocampus ist Teil des limbischen Systems und befindet sich tief im Gehirn von Säugetieren, was ihn zu einem schwierigen Ziel für präzise pharmakologische Manipulationen macht. Darüber hinaus wurde eine aberrante Neurogenese mit Erkrankungen wie Epilepsie, Schizophrenie und Alzheimer in Verbindung gebracht, was das Interesse am Verständnis des Einflusses verschiedener pharmakologischer Wirkstoffe auf die Reifung und das Überleben neugeborener Neuronen geweckt hat. Die Unterscheidung zwischen postnataler und adulter Neurogenese ist verschwommen, und frühere Studien haben gezeigt, dass viele Merkmale der neuronalen Entwicklung in vivo in der frühen postnatalen Periode und im Erwachsenenalter ähnlich sind25. Hier legen wir den Schwerpunkt auf die postnatale Neurogenese und schlagen mögliche Anwendungen für die adulte Neurogenese vor.
Organotypische Schnittkulturen bieten eine effiziente in vitro Methode zur Untersuchung verschiedener physiologischer Eigenschaften des Hippocampus von Säugetieren. Der Wert von Schnittkulturen, die aus Nagetiergehirnen hergestellt wurden, lässt sich in drei Hauptqualitäten zusammenfassen: 1) Das Protokoll ist unkompliziert und erfordert leicht verfügbare Materialien; 2) Schnittkulturen ermöglichen pharmakologische Studien, die komplexe Variablen wie die tiefe anatomische Lage des Hippocampus eliminieren und die Blut-Hirn-Schranke umgehen1; und 3) die gut charakterisierte Struktur des Hippocampus und des trisynaptischen Schaltkreises bleibt erhalten2. Frühere Forscher haben die organotypische Hippocampuskultur verwendet, um die synaptische Entwicklung und Physiologie3,4, die Gliogenese5-7, die ischämische Hirnschädigung8,9, die Neuroprotektion und Neuroreparatur10-12 sowie die Epilepsie13-15 zu untersuchen. Die Schnittkulturen könnten auch ein nützliches Modellsystem darstellen, das die Überwachung der Zellentwicklung in Verbindung mit der Markierung von Zellen mit grün fluoreszierendem Protein (GFP) oder anderen lebenswichtigen Markern ermöglicht.
Schnittkulturen wurden bereits früher verwendet, um die postnatale Neurogenese des Hippocampuszu untersuchen 16-19, aber ein wichtiger Faktor in der Mehrzahl dieser Studien ist die gut charakterisierte Degeneration, die aus der Explantation von Gewebe von adulten Tieren nach etwa 2 Wochen in vitro resultiert 20,21. Aus diesem Grund werden Schnittkulturen in der Regel von frühen postnatalen (P5-P10) Mäusen oder Rattenbabys hergestellt, wobei die verbesserte Lebensfähigkeit von frühem postnatalem Hirngewebe für die Kultivierung genutztwird 22. Während frühere Studien gezeigt haben, dass sich der frühe postnatale und der adulte Hippocampus in Bezug auf die synaptische Physiologie und die Expression spezifischer neuronaler Subtypen unterscheiden23,24, gibt es eine wesentliche Konservierung des choreografierten Entwicklungsprogramms, das neugeborene Körnerzellen während der Reifung durchlaufen25. Darüber hinaus deuten neuere Studien darauf hin, dass die physiologischen Eigenschaften von neugeborenen DGCs in Kultur denen unreifer Neuronen in der akuten Hippocampus-Schnittpräparation sehr ähnlich sind16.