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Simultaneous effects on interneuron and dopaminergic system development in a transgenic rat model for sporadic schizophrenia


Hamburg, Hannah. Simultaneous effects on interneuron and dopaminergic system development in a transgenic rat model for sporadic schizophrenia. 2016, University of Zurich, Vetsuisse Faculty.

Abstract

Despite continuous effort, unequivocal neuroanatomical features for sporadic or familial schizophrenia could not yet be defined. A standardized characterization might give rise to issues because of the discrete nature of changes, the heterogeneity of biological causes, and a high intersubject variability. Disrupted-in-schizophrenia 1 (DISC1) is a risk gene for chronic mental illnesses and its overexpression is a vulnerability factor for a subset of sporadic disease types. In this study we report on neuroanatomical abnormalities in transgenic rats overexpressing human full-length, non-mutant DISC1, modeling a subset of sporadic chronic mental illness. A decreased density of dopaminergic neurons in the substantia nigra and reduced dopaminergic fibres in the striatum, but not the amygdala, were detected in tgDISC1 rats. Parvalbumin-interneuron distribution was shifted to the deeper cortical layers and calbindin-interneurons showed a subtle decrease in their total number. In vivo MRI and voxel-wise tensor-based morphometry revealed a slight volumetric decrease of the corpus callosum which could be confirmed microscopically. In this study, we demonstrate that tgDISC1 rats display concurrent neuroanatomical abnormalities in two important neuronal systems. Our analysis gives an insight into neuroanatomical changes of the tgDISC1 rat model that may contribute to a clearer definition of neuroanatomical abnormalities associated with subsets of human sporadic schizophrenia.

Eine einheitliche neuroanatomische Charakterisierung sporadischer sowie erblicher Schizophrenieformen konnte bislang trotz stetiger Bemühungen nicht definiert werden. Sie erweist sich als schwierig aufgrund der Feinheit der Veränderungen, der Heterogenität biologischer Ursachen und der hohen interindividuellen Variabilität. Disrupted-in-Schizophrenia 1 (DISC1) ist ein Risikogen für chronisch-mentale Erkrankungen, seine Überexpression prädestiniert für eine Subgruppe sporadischer Erkrankungsformen. In dieser Studie beschreiben wir neuroanatomische Veränderungen eines transgenen Rattenmodells mit Überexpression von nicht- mutiertem, humanem DISC1 in voller Länge. In tgDISC1 Ratten wurden eine verringerte Dichte dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra und eine reduzierte dopaminerge Faserdichte im Striatum, jedoch nicht der Amygdala gefunden. Die Verteilung der Parvalbumin-Interneuronen war in die tiefen Kortexschichten verschoben und Calbindin-Interneuronen zeigten eine dezent verringerte Gesamtanzahl. Im in vivo MRT und in Voxel-basierter Morphometrie fiel eine geringe Volumenminderung des Corpus callosum auf, was auch histologisch bestätigt werden konnte. Diese Studie zeigt, dass tgDISC1 Ratten gleichzeitig in zwei wichtigen neuronalen Schaltkreisen Abweichungen aufweisen. Sie gibt einen Einblick in neuroanatomische Veränderungen dieses Models und kann zu einer klareren Definition histologischer Abweichungen in Subgruppen sporadischer Schizophrenie des Menschen beitragen.

Abstract

Despite continuous effort, unequivocal neuroanatomical features for sporadic or familial schizophrenia could not yet be defined. A standardized characterization might give rise to issues because of the discrete nature of changes, the heterogeneity of biological causes, and a high intersubject variability. Disrupted-in-schizophrenia 1 (DISC1) is a risk gene for chronic mental illnesses and its overexpression is a vulnerability factor for a subset of sporadic disease types. In this study we report on neuroanatomical abnormalities in transgenic rats overexpressing human full-length, non-mutant DISC1, modeling a subset of sporadic chronic mental illness. A decreased density of dopaminergic neurons in the substantia nigra and reduced dopaminergic fibres in the striatum, but not the amygdala, were detected in tgDISC1 rats. Parvalbumin-interneuron distribution was shifted to the deeper cortical layers and calbindin-interneurons showed a subtle decrease in their total number. In vivo MRI and voxel-wise tensor-based morphometry revealed a slight volumetric decrease of the corpus callosum which could be confirmed microscopically. In this study, we demonstrate that tgDISC1 rats display concurrent neuroanatomical abnormalities in two important neuronal systems. Our analysis gives an insight into neuroanatomical changes of the tgDISC1 rat model that may contribute to a clearer definition of neuroanatomical abnormalities associated with subsets of human sporadic schizophrenia.

Eine einheitliche neuroanatomische Charakterisierung sporadischer sowie erblicher Schizophrenieformen konnte bislang trotz stetiger Bemühungen nicht definiert werden. Sie erweist sich als schwierig aufgrund der Feinheit der Veränderungen, der Heterogenität biologischer Ursachen und der hohen interindividuellen Variabilität. Disrupted-in-Schizophrenia 1 (DISC1) ist ein Risikogen für chronisch-mentale Erkrankungen, seine Überexpression prädestiniert für eine Subgruppe sporadischer Erkrankungsformen. In dieser Studie beschreiben wir neuroanatomische Veränderungen eines transgenen Rattenmodells mit Überexpression von nicht- mutiertem, humanem DISC1 in voller Länge. In tgDISC1 Ratten wurden eine verringerte Dichte dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra und eine reduzierte dopaminerge Faserdichte im Striatum, jedoch nicht der Amygdala gefunden. Die Verteilung der Parvalbumin-Interneuronen war in die tiefen Kortexschichten verschoben und Calbindin-Interneuronen zeigten eine dezent verringerte Gesamtanzahl. Im in vivo MRT und in Voxel-basierter Morphometrie fiel eine geringe Volumenminderung des Corpus callosum auf, was auch histologisch bestätigt werden konnte. Diese Studie zeigt, dass tgDISC1 Ratten gleichzeitig in zwei wichtigen neuronalen Schaltkreisen Abweichungen aufweisen. Sie gibt einen Einblick in neuroanatomische Veränderungen dieses Models und kann zu einer klareren Definition histologischer Abweichungen in Subgruppen sporadischer Schizophrenie des Menschen beitragen.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Kipar Anja, Oevermann Anna
Communities & Collections:05 Vetsuisse Faculty > Institute of Veterinary Pathology
UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:630 Agriculture
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2016
Deposited On:15 Feb 2017 09:47
Last Modified:07 Apr 2020 06:59
Number of Pages:43
OA Status:Green
Free access at:Publisher DOI. An embargo period may apply.
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/permalink/f/5u2s2l/ebi01_prod010778949 (Library Catalogue)

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