Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1

Freitag S (2009)
Bielefeld (Germany): Bielefeld University.

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OA
Bielefeld Dissertation | English
Author
Supervisor
Bischof, Hans-Joachim (Prof. Dr.)
Alternative Title
Verhaltensbiologische Untersuchung Tenascin-R-defizienter Mäuse und Untersuchung des Einflusses einer maternalen Separation auf das Verhalten CHL1-defizienter Mäuse
Abstract
Die Funktionen des zentralen Nervensystems werden maßgeblich durch die Interaktion und Kommunikation zwischen den Neuronen gesteuert. Proteine der extrazellulären Matrix und Zellerkennungsmoleküle auf der Zellmembran sind wichtige Bestandteile dieser Interaktion. In der vorliegenden Arbeit wurden die möglichen Auswirkungen des Fehlens des extrazellulären Matrix Proteins Tenascin-R (TN-R) und des Zellerkennungsmoleküls CHL1 auf das Verhalten von Mäusen untersucht. TN-R ist ein wichtiger Bestandteil der extrazellulären Matrix des Gehirns. In dieser Studie wurde das Verhalten TN-R defizienter Mäuse im Vergleich zu ihren Wildtyp Geschwistern untersucht. Eine Langzeitstudie, welche Tests zum Explorationsverhalten und Angstverhalten sowie zur Motorik und Kognition beinhaltete, wurde durchgeführt. Die Mäuse wurden in unterschiedlichen Altersstufen und unter unterschiedlichen Haltungsbedingungen getestet. TN-R defiziente Mäuse zeigten eine verminderte Motivation zu Erkunden und erhöhte Ängstlichkeit im offenen Feld, freiwilligen offenen Feld und erhöhtem Plus Labyrinth. Des Weiteren zeigte sich, dass das Angstverhalten der TN-R defizienten Mäusen stärker von Umweltfaktoren beeinflusst wurde als das der Wildtyp Mäuse. TN-R defiziente Mäuse wiesen zudem Beeinträchtigungen in der motorischen Koordination beim Seil-Hängen, Rotarod und Stab Test auf. Demzufolge führt das Fehlen von Tenascin-R bei Mäusen zu einem veränderten Verhaltensprofil, welches sich unter natürlichen Bedingungen nachteilig auf das Überleben auswirken könnte. Mäuse, denen das Zellerkennungsmolekül CHL1 fehlt, zeigen Verhaltensänderungen, welche einigen Symptomen der Schizophrenie ähneln. Die Entstehung von Schizophrenie wird auf das Zusammentreffen von genetischer Prädisposition und von negativen Erfahrungen in der frühen Entwicklung zurückgeführt. Somit stellte sich die Frage, ob CHL1 defiziente Mäuse anfälliger für postnatale Störungen sein könnten als Wildtyp Mäuse. Wir untersuchten, welchen Einfluss eine tägliche Trennung vom Muttertier auf das Verhalten von CHL1 defizienten Mäusen und deren Wildtyp Geschwistern hat. Männchen und Weibchen wurden als Erwachsene in einer Langzeitstudie mit Tests zum Explorationsverhalten und Angstverhalten, zur sozialen Interaktion, Motorik und Kognition getestet. Die maternale Separation führte bei Männchen beider Genotypen zu Hyperaktivität und bei Weibchen beider Genotypen zu einem impulsiveren oder weniger gehemmten Verhalten. Somit kann maternale Separation das Verhalten männlicher und weiblicher Mäuse langfristig beeinflussen. Die maternale Separation zeigte bei den meisten Parametern einen ähnlichen Effekt bei beiden Genotypen, jedoch konnten Hinweise auf eine mögliche Verminderung des Arbeitsgedächtnisses (ein Hauptsymptom der Schizophrenie) spezifisch bei männlichen CHL1 defizienten Mäusen gefunden werden.

The function of the central nervous system depends on the interaction and communication between neurons. Extracellular matrix proteins in the extracellular space and cell recognition molecules on the cellular membrane are important mediators of this interaction. In the present study the effects of the ablation of the extracellular matrix glycoprotein tenascin-R (TN-R) and of the cell recognition molecule CHL1 were investigated at the behavioral level in mice. TN-R is an important component of the extracellular matrix of the brain and is attributed to fulfill a broad spectrum of different functions. In this study the behavior of mice deficient for the extracellular matrix glycoprotein TN-R in comparison to their wild-type littermates was investigated. Tests for exploration and anxiety, motor coordination and cognition were carried out. Mice were tested at different ages and under different housing conditions. TN-R deficient mice displayed decreased motivation to explore and an increased anxiety profile in the open field, free choice open field and elevated plus maze tests. Also, the anxiety level of TN-R deficient mice was more strongly influenced by environmental factors as compared to wild-type littermates. TN-R deficient mice showed motor coordination impairments in the wire hanging, Rotarod and pole tests. Thus TN-R ablation leads to an altered behavioral phenotype in mice that may negatively affect their fitness under natural conditions. Mice deficient for the cell recognition molecule CHL1 display an altered behavior that is reminiscent of some symptoms found in schizophrenic patients. The development of schizophrenia is supposed to depend on the combination of genetic predisposition and negative experiences during early development. Thus, we wondered whether CHL1 deficient mice would be more vulnerable towards environmental postnatal insults and investigated the impact of daily maternal separation on the behavior of CHL1 deficient mice and their wild-type littermates. Male and female mice were tested as adults in a longitudinal study including tests for exploration and anxiety, social interaction, motor coordination and cognition. Maternal separation induced hyperactivity in males of both genotypes and a more impulsive or disinhibited behavior in females of both genotypes. Thus, maternal separation is a paradigm that can alter the behavioral responses expressed by male and female mice later in adulthood. For most of the investigated parameters maternal separation had a similar effect on both genotypes, although some evidence for impairment in working memory, a core symptom of schizophrenia, could be found specifically in maternally separated CHL1 deficient male mice.
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Freitag S. Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1. Bielefeld (Germany): Bielefeld University; 2009.
Freitag, S. (2009). Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1. Bielefeld (Germany): Bielefeld University.
Freitag, S. (2009). Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1. Bielefeld (Germany): Bielefeld University.
Freitag, S., 2009. Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1, Bielefeld (Germany): Bielefeld University.
S. Freitag, Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1, Bielefeld (Germany): Bielefeld University, 2009.
Freitag, S.: Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1. Bielefeld University, Bielefeld (Germany) (2009).
Freitag, Sandra. Behavioral investigation of mice deficient for the extracellular matrix protein tenascin-R and investigation of the influence of maternal separation on the behavior of mice deficient for the cell recognition molecule CHL1. Bielefeld (Germany): Bielefeld University, 2009.
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