- / -

- / -

Οι θυρεοειδικές ορμόνες (Τ3 και Τ4) είναι απαραίτητες στην ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση και την ωρίμαση του νευρικού συστήματος. H δράση τους έχει συσχετιστεί με αλλαγές στη συμπεριφορά, ψυχικές και κινητικές δυσλειτουργίες.Η ντοπαμινεργική νεύρωση των βασικών γαγγλίων και κυρίως του ραβδωτού, είναι γνωστό ότι, παίζει κεντρικό ρόλο σ’ ένα ευρύ φάσμα κινητικών, γνωστικών και συναισθηματικών λειτουργιών.Ο υποθυρεοειδισμός προκαλεί μορφολογικές διαταραχές σε εγκέφαλο ενήλικα επίμυ, ακριβέστερα μείωση, αξονικής και δενδριτικής ανάπτυξης των νευρώνων του ραβδωτού, και τροποποιεί την ικανότητα δέσμευσης ανταγωνιστών της ντοπαμίνης. Όμως το κυτταρικό και μοριακό υπόβαθρο των ανωτέρω επιδράσεων παραμένει κατά ένα μεγάλο μέρος αδιευκρίνιστο. Κατά την διατριβή αυτή μελετήθηκε η επίδραση του υποθυρεοειδισμού στο ραβδωτό σώμα αρσενικών ενήλικων μυών στην κατάσταση του υποθυρεοειδισμού, προκειμένου να διευκρινισθεί περαιτέρω το υπόβαθρο των δράσεων των θυρεοειδικών ορμονών στο ντοπαμινεργικό σύστημα, στον ενήλικα εγκέφαλο.Με αυτοραδιογραφική μελέτη, δείχθηκε μειωμένη ποσοτική κατανομή των D2, όχι όμως και των D1,υποδοχέων ντοπαμίνης στα βασικά γάγγλια εγκεφάλου αρσενικών ενηλίκων υποθυρεοειδικών μυών συγκριτικά με τους ευθυρεοειδικούς. Με μελέτη κορεσμού και ανάλυση κατά Scatchard παρατηρήθηκε μη στατιστικά σημαντική διαφορά στη χημική συγγένεια του ανταγωνιστή των D2 υποδοχέων ντοπαμίνης [3H]-raclopride με τους υποδοχεις αυτούς. Παρατηρήθηκε επίσης στατιστικά σημαντική μείωση, 37%, στο ποσό δέσμευσης (Bmax) του ραδιενεργού προσδέτη στους D2 ντοπαμινεργικούς υποδοχείς των αρσενικών υποθυρεοειδικών μυών σε σχέση με τους ευθυρεοειδικούς. Διερευνώντας τα χαρακτηριστικά δέσμευσης των D2 ντοπαμινεργικών υποδοχέων, βρέθηκε στατιστικά σημαντικά αυξημένη η χημική συγγένεια της ντοπαμίνης σε σχέση με αυτή του ανταγωνιστή των D2 υποδοχέων ντοπαμίνης [3H]-raclopride για τη θέση υψηλής χημικής συγγένειας και μειωμένη η ποσοστιαία αναλογία των θέσεων δέσμευσης που αφορούν τη θέση υψηλής χημικής συγγένειας στο ραβδωτό σώμα υποθυρεοειδικών μυών συγκριτικά με τους ευθυρεοειδικούς. Αντίθετα στους υποθυρεοειδικούς μύες βρέθηκε μειωμένη η χημική συγγένεια στη θέση χαμηλής χημικής συγγένειας. Η ‘in vitro’ προσθήκη T3 σε ομογενοποίημα ραβδωτού σώματος εγκεφάλου αρσενικών ευθυρεοειδικών μυών προκάλεσε στατιστικά σημαντική μείωση της χημικής συγγένειας στη θέση υψηλής χημικής συγγένειας, συγκριτικά με το αντίστοιχο δείγμα ευθυρεοειδικών μυών. Επίσης, με ενεργοποίηση των Α2Α υποδοχέων αδενοσίνης μέσω του αγωνιστή των Α2Α υποδοχέων αδενοσίνης CGS 21680, παρατηρήθηκε πολλαπλάσια μείωση της χημικής συγγένειας στη θέση υψηλής χημικής συγγένειας των υποθυρεοειδικών δειγμάτων σε σχέση με τα αντίστοιχα των ευθυρεοειδικών, που σημαίνει ενισχυμένη αλληλεπίδραση των Α2Α /D2 υποδοχέων. Τέλος, τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η επαγόμενη σύνθεση του cΑΜΡ από το SKF38393 (αγωνιστής των D1 υποδοχέων ντοπαμίνης) είναι στατιστικά σημαντικά μεγαλύτερη στο ραβδωτό των υποθυρεοειδικών μυών και ότι το σύστημα αλληλεπίδρασης D1/D2 υποδοχέων ντοπαμίνης στο ραβδωτό διαφέρει μεταξύ ευθυρεοειδικών και υποθυρεοειδικών μυών. Συγκεκριμένα η από το SKF38393 επαγόμενη σύνθεση του cΑΜΡ όταν αναστέλλεται υπό την παράλληλη δράση της κουινπιρόλης (αγωνιστής των D2 υποδοχέων ντοπαμίνης), παρουσιάζει στο ραβδωτό των ευθυρεοειδικών μυών μια δοσοεξαρτώμενη και αναλογική αναστολή της επαγόμενης σύνθεσης του cΑΜΡ και στο ραβδωτό των υποθυρεοειδικών μυών μια δοσοεξαρτώμενη αλλά όχι αναλογική αναστολή της επαγόμενης σύνθεσης του cΑΜΡ. Ενώ η επαγόμενη από το CGS21680 (αγωνιστής των Α2Α υποδοχέων δείχνει επίσης μεγαλύτερη επαγωγή σύνθεσης cAMP στα υποθυρεοειδικά ζώα αλλά και ενισχυμένη αλληλεπίδραση των Α2Α /D2 υποδοχέων στούς υποθυρεοειδικούς μύες, με στατιστικά σημαντικά μειωμένη σύνθεση του cΑΜΡ μόνο στους υποθυρεοειδικούς μύες. Τα αποτελέσματα της επαγόμενης σύνθεσης του cΑΜΡ πιθανόν παραπέμπουν σε τροποποιημένη δράση των G-πρωτεϊνών στους υποθυρεοειδικούς μύες. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν επίδραση των θυρεοειδικών ορμονών στο ραβδωτό σώμα τόσο στον αριθμό των D2 ντοπαμινεργικών υποδοχέων όσο και στην μεταβίβαση σήματος μέσω των ντοπαμινεργικών υποδοχέων. Επίσης υποστηρίζουν την εμπλοκή των θυρεοειδικών ορμονών στην αλληλεπίδραση των ντοπαμινεργικών υποδοχέων με τους υποδοχείς αδενοσίνης σε μεμβρανικό επίπεδο καθώς και σε επίπεδο δευτερογενών μηνυμάτων, δείχνοντας ενισχυμένη αλληλεπίδραση των Α2Α /D2 υποδοχέων στους υποθυρεοειδικούς μύες. / Thyroid hormones (T3 and T4) are necessary in differentiation and development but also in the maturation of the central neural system. Their action has been connected with alterations in behavior, as well as with psychological and movement disorders. It is known that the dopaminergic (DA) innervation of the basal ganglia, and in particular of the striatum, plays a central role in most movement, cognitive and emotional functions. Hypothyroidism induces morphological alterations, and more precisely, reductions in the axonal and dendritic sprouting of striatal neurons of adult rat brain and also modifications in the ability of dopamine antagonists’ ligand-binding. However, the underling mechanisms involved at the cellular and molecular level remain unidentified. Aim: In the current dissertation, we studied the effect of hypothyroidism in the striatum of adult, male Balb-c mice, in order to get a better understanding on the underling mechanism(s) of the effect of thyroid hormones on the DAergic system in adult brain. Results: Autoradiography showed a quantitative reduction in the level of D2 receptors in the basal ganglia of adult, male, hypothyroid mice versus that in eythyroid mice. Saturation studies revealed a non- statistically significant alteration in the chemical affinity of D2 receptor antagonist [3H]-raclopride for these receptors. However, a statistically significant reduction (37 %) in Bmax of the radiolabeled ligand was observed in D2 dopaminergic receptors of the hypothyroid mice versus the euthyroid. Similar studies on the pharmacological profile of D2 DAergic receptor binding, showed a statistically significant increase in the binding affinity of dopamine versus [3H]-raclopride, at the high affinity site, and a reduction in the percentage of the binding sites in this site, in the striatum of male, adult hypothyroid mice versus eythyroid. The opposite effect was observed in the low affinity site, where we showed a reduction in the binding affinity. Furthermore, the “in vitro” addition of T3 in striatal homogenates of male, adult euthyroid brain resulted in a statistically significant reduction in the binding affinity, of the high affinity site, compared to euthyroid samples. Also, by activation of A2A adenosine receptors through application of the CGS21680 agonist, a statistically significant reduction was observed in the binding affinity, when at the high affinity site, of the hypothyroid compared to eythyroid samples. Finally the effect of hypothyroidism in the induction of cAMP synthesis was also examined. Our data showed that the SKF38393 (a D1 dopamine receptor agonist)-driven cAMP synthesis is statistically significant in the striatum of adult, male hypothyroid mice and that the D1/D2 interaction system of dopamine receptors is different between euthyroid and hypothyroid mice. This means that when SKF38393-driven cAMP synthesis is suppressed by quinpirole (a D2 dopamine receptor agonist), a dose dependent inhibition is observed in the striatum of euthyroid mice, which is similar, but not proportional to the inhibition observed in the striatum of hypothyroid mice. While the CGS21680 (a Α2Α adenosine receptror agonist)- driven cAMP synthesis is statistically significant in the striatum of adult, male hypothyroid mice versus to euthyroid and that the A2A/D2 interaction system of adenosine/dopamine receptors is different between euthyroid and hypothyroid mice. Only in hypothyroid mice the A2A-diven cAMP synthesis is statistically suppressed in a dose dependent manner, by costimulation of D2.receptors. Conclusions: Our results show the effect of thyroid hormones on the number of DAergic receptors level and on their signal transduction levels, after dopamine receptors activation in the striatum of adult, male mice. These observations mark the involvement of thyroid hormones in the interactions of the DAergic receptors with the adenosinergic receptors, both at the receptor-receptor and the signal transduction level.

Οι α7 και α9 υπομονάδες των νικοτινικών υποδοχέων ακετυλοχολίνης (nAChRs) είναι οι μόνες, ανάμεσα σε μια μεγάλη ποικιλία υπομονάδων του ανθρώπινου nAChR, που σχηματίζουν ομοπενταμερείς υποδοχείς. Για την θεραπεία διαφόρων νευρολογικών διαταραχών αλλά και άλλων ασθενειών, όπου εμπλέκονται οι α7 και α9 nAChRs, απαιτούνται φαρμακευτικές ουσίες που θα στοχεύουν ειδικά σε έναν υπότυπο των nAChRs. Για τον σχεδιασμό τέτοιων φαρμάκων είναι ουσιώδης η διαλεύκανση σε ατομικό επίπεδο της δομής του nAChR. Εντούτοις, η κρυστάλλωση ολόκληρων των διαμεμβρανικών υποδοχέων, αλλά ακόμη και η έκφραση και απομόνωσή τους, σε βαθμό που να επιτρέπει δομικές μελέτες, έχει αποδειχθεί δύσκολος στόχος. Η δυσκολία έγκειται κυρίως στην παρουσία υδρόφοβων διαμεμβρανικών περιοχών και στην μεγάλη ενδοκυττάρια περιοχή που θεωρείται ευκίνητη και ότι δεν έχει σταθερή διαμόρφωση. Στο πλαίσιο αυτό, στοχεύσαμε στην παραγωγή τμημάτων των α7 και α9 υπομονάδων του nAChR, που να είναι κατάλληλα για αναλυτικές δομικές μελέτες, σχεδιάζοντας κατασκευές για την έκφραση των εξωκυτταρικών περιοχών των δύο υπομονάδων ή και κολοβών διαμεμβρανικών μορφών της α7 υπομονάδας. Σε αυτές έχουν απαλειφθεί είτε τμήματα της μεγάλης ενδοκυτταρικής περιοχής, είτε ολόκληρη αυτή η περιοχή και μεγάλα τμήματα της διαμεμβρανικής περιοχής. Στο παρελθόν, είχε εκφραστεί η α7-ΕΚΠ στο ετερόλογο σύστημα έκφρασης Pichia pastoris και είχε οδηγήσει σε συσσωματώματα μεγάλου μοριακού βάρους, ενώ η έκφραση ενός μεταλλάγματος της α7-ΕΚΠ έδειξε σημαντική βελτίωση της υδροφιλικότητας του μορίου και σχηματισμό ολιγομερών κυρίως πενταμερών μορίων (Zouridakis et al. 2009). Σε αυτήν την εργασία, έχουμε επιτύχει να απομονώσουμε τα σχηματιζόμενα πενταμερή μόρια αυτού του μεταλλάγματος, εκμεταλλευόμενοι την ιδιότητα τους να εκλούονται σε μεγάλο εύρος συγκέντρωσης ιμιδαζολίου, κατά την χρωματογραφία συγγένειας. Ακόμη, η ενζυμική απογλυκοζυλίωση του μεταλλάγματος αυτού, βοήθησε στην περαιτέρω μείωση της ετερογένειας των απομονωμένων πενταμερών μορίων. Αν και ο αρχικός έλεγχος συνθηκών κρυστάλλωσης των γλυκοζυλιωμένων πενταμερών μορίων οδήγησε στον σχηματισμό μικροκρυστάλλων, δεν στάθηκε δυνατή η βελτιστοποίηση της ανάπτυξής τους. Η έκφραση της αγρίου τύπου εξωκυτταρικής περιοχής της α9 υπομονάδας του ανθρώπινου nAChR (α9wt) στο ετερόλογο σύστημα έκφρασης P. pastoris, οδήγησε στην παραγωγή κυρίως μονομερών μορίων που διαχωρίζονται εύκολα από τα σχηματιζόμενα ολιγομερή. Η μονομερής μορφή της α9wt έδειξε αξιοσημείωτη διαλυτότητα, σταθερότητα και ομοιογένεια καθώς και ικανότητα πρόσδεσης της α-μπουγκαροτοξίνης, έναν ειδικό ανταγωνιστή του μυικού και των ομοπενταμερών νευρικών nAChRs. Προκειμένου να υποβοηθηθεί η συναρμολόγηση των εκφραζόμενων α7 και α9 ΕΚΠ προς τον σχηματισμό πενταμερών μορίων, σχεδιάσαμε μεταλλάξεις που στηρίχθηκαν σε τρισδιάστατα μοντέλα ομολογίας (3D homology modelling) αυτών, χρησιμοποιώντας ως πρότυπο την κρυσταλλική δομή της ομόλογης, διαλυτής πρωτεΐνης δεσμεύσεως της ακετυλοχολίνης (AChBP) από το μαλάκιο Lymnaea stagnalis. Οι μεταλλαγές αυτές έγιναν είτε σε υδρόφοβα επιφανειακά αμινοξικά κατάλοιπα, με στόχο να αυξήσουμε την υδροφιλικότητα του μορίου, είτε σε κατάλοιπα που εντοπίζονται στις διεπιφάνειες μεταξύ δύο πρωτομερών, ώστε να ενισχύσουμε τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις και να υποβοηθήσουμε την συναρμολόγηση τους προς πενταμερή μόρια. Τα προκύπτοντα μεταλλάγματα έχουν ταύτιση αμινοξικής αλληλουχίας 70-95% με την αντίστοιχη του αγρίου τύπου και σε ορισμένες περιπτώσεις η έκφρασή τους στην P. pastoris οδήγησε στον σχηματισμό αλλά και την απομόνωση πενταμερών μορίων. Η σάρωση των μεταλλαγμάτων απέτυχε στην ανεύρεση κάποιας συνθήκης κρυστάλλωσής τους. Ωστόσο, ο αρχικός έλεγχος συνθηκών κρυστάλλωσης των μονομερών μορίων της α9wt είχε ως αποτέλεσμα τον προσδιορισμό διαφορετικών συνθηκών όπου σχηματίζονται πολλαπλοί κρύσταλλοι, τόσο για την γλυκοζυλιωμένη, όσο και την απογλυκοζυλιωμένη μορφή της. Επιπλέον, η βελτιστοποίηση αυτών των κρυστάλλων στην περίπτωση της γλυκοπρωτεΐνης, οδήγησε στο σχηματισμό μονοκρυστάλλων, που περιθλούν ακτίνες-Χ σε ικανοποιητική ανάλυση, καθιστώντας αυτούς τους κρυστάλλους ως υποσχόμενο υλικό για την επίλυση της δομής της άγριου τύπου α9 ΕΚΠ. Τέλος, η έκφραση στην κυτταρική σειρά εντόμων Sf9 με το σύστημα των βακιλοϊών της ολόκληρης α7 υπομονάδας του nAChR και των «κολοβών» διαμεμβρανικών μορφών της οδήγησε στην ορθή στόχευση των σχηματιζόμενων υποδοχέων στην κυτταροπλασματική μεμβράνη, ενώ οι φαρμακολογικές τους ιδιότητες προσεγγίζουν αυτές του φυσικού α7 υποδοχέα. Παρά το γεγονός ότι η έκφραση των κατασκευών αυτών είχε χαμηλή απόδοση και παρά τις δυσκολίες διαλυτοποίησης και απομόνωσής τους, ανάλυση με χρωματογραφία μοριακού αποκλεισμού, για τουλάχιστον δύο από τα διαμεμβρανικά μεταλλάγματα, δείχνει ότι οι διαλυτοποιημένες πρωτεΐνες έχουν σχηματίσει έναν πληθυσμό ολιγομερών της πρωτεΐνης ο οποίος πιθανότατα αντιστοιχεί σε πενταμερή μόρια. Τα παραπάνω, σε συνδυασμό με την απουσία της εύκαμπτης ενδοκυττάριας περιοχής, καθιστούν αυτά τα α7 μεταλλάγματα, εφόσον ξεπεραστούν οι δυσκολίες της απόδοσης της έκφρασης και της απομόνωσης τους, κατάλληλα για λειτουργικές και δομικές μελέτες. / The neuronal α7 and α9 subunits of the nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) are the only amongst the known human nAChR subunits to form homopentamers, with five cholinergic ligand-binding sites. Elucidation of their crystal structure is essential in order to design highly specific drugs for treatment of several neurological diseases and disorders related to them and will serve as the prototype for understanding the structure of all other members of the ligandgated ion channel superfamily. Crystallisation of the intact receptors is a difficult task to fulfil, partially due to their hydrophobic transmembrane regions. Therefore, we aim at the expression of crystallisable human α7 and α9 extracellular domains (ECDs) or truncated α7 forms lacking either only their large and probably unordered intracellular domain or large parts of its transmembrane domain. Regarding the α7 ECD, expression of the wild type form in yeast Pichia pastoris led into formation of aggregates (Avramopoulou et al. 2004). Yet, a previously described mutant of this ECD (α7m10, Zouridakis et al. 2009) succeeded in the formation of oligomers, mostly corresponding to pentamers, due to improved solubility and subunit assembly of this mutant. In this study, we managed to isolate apparently pentameric assemblies of the various expressed oligomeric states, by optimizing its first-step purification procedure (metal affinity chromatography), using a narrow stepwise increase of imidazole concentrations. In order to further improve the protein homogeneity, we proceeded to the isolation of its deglycosylated pentameric form. The relatively low polydispersity of both the glycosylated and deglycosylated α7m10 ECDs, allowed for crystallization trials, which have resulted in microcrystallic formations. Further optimization of these microcrystals failed. As to the α9 ECD, expression of the wild type form in yeast Pichia pastoris led to the formation of both monomers and a variety of oligomers. The monomeric α9 ECD showed significant monodispersity, solubility and stability and exhibited binding ability of α- bungarotoxin, a specific nAChR antagonist. In order to facilitate the pentameric assembly and enhance the solubility of these α7 and α9 ECDs, we designed several mutants based on generated 3D homology models, using as template the crystal structure of the homologous soluble molluscan acetylcholine binding protein (AChBP). Several solvent accessible hydrophobic residues were replaced with more hydrophilic ones and some interface-located residues were mutated so as to facilitate the formation of additional inter-subunit interactions. The resulting mutants shared moderate and considerably high sequence identities (70-95%) with the wild type ECDs and in some cases, formation of pentamers was accomplished. Crystallisation screening for mutant ECDs failed in producing any hit. However, the pilot crystallisation trials of monomeric wild-type α9 ECD resulted the formation of plate-like multi crystals for both its glycosylated and deglycosylated forms. Further optimisation of these crystals succeeded in producing single crystals of the glycoprotein, to produce single crystals, which diffracted X-rays to satisfactory resolution, in a home source X-ray generator. Therefore, these crystals seem to be a promising material for solving the wild type α9 ECD structure. The intact and truncated α7 nAChRs under study were expressed in the Sf9/baculovirus system and showed surface receptor expression, while presenting near-native ligand-binding affinities for characteristic nAChR agonists and antagonists. Despite the low expression yield and solubilisation and purification difficulties, gel filtration analysis for at least two truncated mutants revealed the presence of a monodispersed oligomeric population, probably corresponding to pentamers. All these, taken together with the lack of the flexible large intracellular domain, render these α7 mutants, after overcoming the expression yield and purification difficulties, a suitable material for performing both functional and structural studies.

- / -

- / -

- / -

Η αιολική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη, «καθαρή» μορφή ενέργειας, που δε μολύνει το περιβάλλον και είναι ανεξάντλητη. Οι ανεμογεννήτριες βρίσκονται συνήθως σε τοποθεσίες με υψηλό υψόμετρο καθώς και σε επίπεδη ύπαιθρο, κάτι που δικαιολογεί τον υψηλό αριθμό κεραυνικών πληγμάτων, τα οποία προκαλούν πολλά προβλήματα στις εγκαταστάσεις. Ο κεραυνός αποτελεί ένα ατμοσφαιρικό ηλεκτρικό φαινόμενο το οποίο θα μπορούσε να ορισθεί ως μια μορφή ηλεκτρικής διάσπασης, χαρακτηριζόμενης από υψηλό ρεύμα, που συμβαίνει σε πολύ μεγάλα διάκενα. Για την καλλίτερη κατανόηση του φαινομένου αυτού, αρχικά περιγράφηκε η ηλεκτρική κατάσταση της γης και η ηλεκτρική συμπεριφορά των νεφών καθώς και οι επιπτώσεις των πληγμάτων των κεραυνών. Αυτά αφορούν στην ανθρώπινη ζωή και στις κατασκευές, στις οποίες διακρίνονται σε θερμικές, μηχανικές και ηλεκτρικές επιπτώσεις. Η αντικεραυνική προστασία των ανεμογεννητριών παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες, με σημαντικότερη την προστασία των περιστρεφόμενων πτερυγίων. Τα κεραυνικά πλήγματα επηρεάζουν αρχικά τα συστήματα ελέγχου, στη συνέχεια τα υπόλοιπα ηλεκτρονικά συστήματα και τελευταία τα πτερύγια και τους αισθητήρες. Τα μηχανικά τμήματα, όπως τα συστήματα πέδησης (αν υπάρχουν), τα μηχανικά φρένα και η ηλεκτρική γεννήτρια δεν επηρεάζονται σε υψηλό βαθμό. Καθώς ο ακριβής τρόπος που το κεραυνικό πλήγμα δρα πάνω στην ανεμογεννήτρια δεν είναι απόλυτα γνωστός, είναι απαραίτητο να βρεθούν ασφαλείς μέθοδοι αντικεραυνικής προστασίας των ανεμογεννητριών που να βασίζονται στο πρότυπο IEC 61400-24. Στο τρίτο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται η δομή και τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των ανεμογεννητριών. Η ανεμογεννήτρια αποτελείται από τρία βασικά μέρη, κάθε ένα από τα οποία αποτελούνται από άλλα επιμέρους δομικά στοιχεία. Τα τρία βασικά δομικά μέρη μιας ανεμογεννήτριας είναι η νασέλλα, ο πύργος και η βάση. Ο πλέον δημοφιλής τύπος ανεμογεννήτριας είναι ο οριζόντιος τύπος, ο οποίος χαρακτηρίζεται από ένα στροφέα τύπου προπέλας που στηρίζεται πάνω ένα οριζόντιο άξονα με δύο ή τρία πτερύγια. Η ολική ισχύς που υπάρχει στον άνεμο και μπορεί να δεσμευτεί με ένα ανεμοκινητήρα είναι: PA=1/2*p*S*V3. Διακρίνουμε τρεις ταχύτητες στην λειτουργία μιας ανεμογεννήτριας: α) την ταχύτητα έναρξης, β) την ονομαστική ταχύτητα και γ) την ταχύτητα αποσύζευξης. Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι επιπτώσεις του κεραυνικού πλήγματος στις ανεμογεννήτριες. Στο σημείο αυτό γίνεται αναφορά στο πρότυπο IEC 61400-24 και κυρίως στις παραγράφους που αφορούν στα πτερύγια των ανεμογεννητριών. Εκτός από τις βλάβες στα πτερύγια που είναι τα πιο εκτεθειμένα μέρη της ανεμογεννήτριας το πλήγμα του κεραυνού έχει επιπτώσεις στα έδρανα κύλισης, στο κιβώτιο ταχυτήτων και στο ανεμόμετρο. Επίσης οι περιελίξεις της γεννήτριας και ο εξοπλισμός ελέγχου και παρακολούθησης μπορεί να υποστούν σοβαρές βλάβες. Οι επαγόμενες τάσεις είναι η τάση επαφής, η βηματική τάση και οι υπερτάσεις. Το πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο αφορά στην αντικεραυνική προστασία των ανεμογεννητριών. Αρχικά παρουσιάζεται η αντικεραυνική μέθοδος που εφαρμόστηκε από τους Παστρομά και συν. σε ένα αιολικό πάρκο στο Παναχαϊκό κοντά στην Πάτρα στην Ελλάδα [10]. Γίνεται υπολογισμός του επιπέδου προστασίας των ανεμογεννητριών με δύο τρόπους: α) εκτιμώντας την παράμετρο Nd για κτήρια που έχει ως μεταβλητή τον περιβαλλοντικό παράγοντα Ce και β) με το Nd να αφορά τις εκτιμήσεις για τις ανεμογεννήτριες έχοντας μια μεταβλητή, το ύψος της κατασκευής. Η παράμετρος E είναι ίδια και στις δύο περιπτώσεις. Στη συνέχεια περιγράφεται το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας που εφαρμόζεται για την προστασία των πτερυγίων των ανεμογεννητριών, καθώς και τα αποτελέσματα πειραματισμών για την ανάπτυξη ενός υποδοχέα, ο οποίος να έχει επαρκή χωρητικότητα για «σκληρές» κεραυνικές συνθήκες [21]. Στα πειράματα για τη μελέτη των επιπτώσεων των κεραυνικών πληγμάτων σε πτερύγια, χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικοί τύποι πτερυγίων, που διέθεταν τρείς διαφορετικούς τύπους υποδοχέων. Ο πρώτος τύπος διέθετε έναν στερεό μεταλλικό υποδοχέα στην άκρη του πτερυγίου, ο δεύτερος τύπος έναν κυκλικό υποδοχέα εγκατεστημένο στην πλευρά του πτερυγίου και ο τρίτος τύπος τρείς υποδοχείς. Ο ένας είχε σχήμα ράβδου και βρισκόταν στο άκρο του πτερυγίου και οι άλλοι ήταν μικροί μεταλλικοί υποδοχείς που βρίσκονταν και στις δύο επιφάνειες του πτερυγίου. Αυτοί οι τρείς τύποι υποδοχέων καλύπτουν τους περισσότερους τύπους που χρησιμοποιούνται γενικώς. Οι εύκαμπτες συνδέσεις στο εσωτερικό της νασέλλας προκαλούν μια παράκαμψη του ρεύματος του κεραυνού που καταλήγει στην βάση του πύργου. Οι ανεμογεννήτριες χρησιμοποιούν δαχτυλίδια ολίσθησης για να συνδέσουν την καλωδίωση της γεννήτριας με την σταθερή καλωδίωση. Το μεταλλικό πλαίσιο μέσα στην νασέλλα είναι συνδεμένο με την βάση της ανεμογεννήτριας με 50mm2 με XLPE μονωμένα καλώδια. Η νασέλλα, τα ρουλεμάν εκτροπής και ο πύργος συνδέονται και καταλήγουν στη βάση του πύργου. Οι αγωγοί καθόδου χρησιμοποιούνται για να οδηγήσουν με ασφάλεια το ρεύμα του κεραυνού στο σύστημα γείωσης. Το σύστημα γείωσης θα πρέπει να οδηγεί το ρεύμα του κεραυνού και να προστατεύει το προσωπικό από πτώσεις τάσης επαφής και βηματικές. Το ανεμόμετρο προστατεύεται επίσης από κεραυνικά πλήγματα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται μία οδηγία για αντικεραυνική προστασία ανεμογεννητριών στη Ιαπωνία η οποία συνοψίζει τα αποτελεσματικά μέτρα για την αντικεραυνική προστασία στις εγκαταστάσεις ανεμογεννητριών, με βάση το ρεύμα των κεραυνών του χειμώνα, τις εργαστηριακές δοκιμές εφαρμογής ρευμάτων υψηλής τάσης σε πτερύγια ανεμογεννητριών και τη μελέτη των κεραυνικών σφαλμάτων σε μονάδες παραγωγής αιολικής ενέργειας [27]. Τελειώνοντας παρουσιάζεται μια πρόταση για μια καινούργια έννοια ζωνών αντικεραυνικής προστασίας των πτερυγίων των ανεμογεννητριών, σύμφωνα με την οποία η άκρη του πτερυγίου θεωρείται ως διαφορετική ζώνη από το υπόλοιπο πτερύγιο [28]. / Wind energy is a renewable, "pure" form of energy that does not pollute the environment and is inexhaustible. Wind turbines are usually sited on high altitude as well as flat countryside, explaining the high number of reported direct lightning strikes. Lightning is an atmospheric electrical phenomenon, characterized by high current, which occurs in very large gaps. For a better understanding of this phenomenon, it is firstly described the electrical behavior of the Earth and the clouds. It is also described the effects of lightning strikes, which are related to human life and structures (thermal, mechanical and electrical effects). Lightning protection of wind turbines presents several difficulties; the main is the protection of the rotating blades. Lightning strikes have impact firstly on control systems, then the rest electrical system and lastly the blades and sensors. Mechanical parts like gearbox (if exists), mechanical brakes and the electric generator are not affected in high degree. Additionally, taking into account that the way a lightning strike acts on a wind turbine is not clear at this time, makes it necessary to find a quite safe method based on the basics of lightning protection of equipment and wind turbines according to IEC 61400-24. The third chapter presents the structure and operation of wind turbines. The wind turbine consists of three major parts, each of which consist of other sub-components. The three main components of a wind turbine are the nasella, the tower and the base. The most popular type is the horizontal wind turbine type, which is characterized by a propeller-type rotor, resting on a horizontal axis with two or three blades. The total power produced by the generator is: PA = 1/2 * p * S * V3. The three operating speeds of a wind turbine are a) Cut-in speed, b) Rated speed and c) Cut-out speed. The fourth chapter presents the effects of lightning strikes on wind turbines. Standard IEC 61400-24 describes lighting protection of wind turbines. The lighting strike firstly affects the blades. Also affects the bearings, the gearbox and the anemometer. The generator and the control system may be seriously damaged from a lighting strike. The fifth and last chapter describes the lightning protection of wind turbines. Firstly, a practical lightning protection method is presented which was applied by Pastromas et al [10] to a wind park sited on Panachaiko area, near Patras Greece. This method seems to minimize the risk of damages to the turbines from eventual lightning strikes. It derived considering the damage statistics, the consequences on energy production and the evaluation of the risk of lightning damage to a wind turbine, based on IEC 61400-24. Then, the lightning protection applied to protect the turbine blades is described, as well as the results of lightning experiments and simulations for various lightning receptors that are generally used in wind turbines, in order to develop the lightning receptor to protect wind turbine blades under hard lightning condition [21]. The flexible connections, to the internal of nacelle cause a lightning current bypass from the plate, around the blade bearing and the main bearings via the nacelle frame to the tower foundation. The slip ring is an electromagnetic device which allows the transmission of power from a stationary to a rotating structure and connects the turbine wiring to the fixed wiring. The metal frame in the nacelle is bonded to the wind turbine foundation with 50mm2 Cu with XLPE insulation wires. Nacelle, yaw rings and tower are connected and ending to the tower foundation. The down conductor in the tower base is connected with the tower and the grounding system, which is constructed inside the foundation of the tower. The grounding system should lead the lightning current and protect the personnel from contact and step voltage drops. The wind turbine has an ultrasonic anemometer which is protected against lightning strikes by a steel ring around it. Then guidelines for wind power generation business toward selection of sites and protection of wind turbines against natural hazards in Japan are presented. This guideline summarizes effective measures on lightning protection of wind power generation equipments, based on measurement of lightning currents in winter, laboratory high-voltage and high-current tests on wind turbine blades investigation on lightning faults of wind power generation plants [27]. Finally, a new zoning concept of the lighting protection of the blades is presented, where the tip of the blade is treated as a different zone than the remaining part of the blade. The background of the new zoning concept is explained, and the principle is demonstrated used on existing blade

Οι όγκοι εγκεφάλου του ανθρώπου είναι φαινοτυπικά και γονοτυπικά ετερογενείς. Υπάρχουν σημαντικά κενά στην κατανόηση των μοριακών οδών που εμπλέκονται στην γένεση και ανάπτυξη των νεοπλασμάτων αυτών, καθώς και στη βιολογική και κλινική συμπεριφορά τους. Δεδομένου ότι: α) υπάρχει ένας αυξανόμενος όγκος πληροφοριών σχετικά με την εμπλοκή των υποδοχέων νευροτροφινών Trks (υποδοχείς κινάσης τυροσίνης) στην παθογένεια των νεοπλασμάτων του ΚΝΣ, β) οι νευροτροφίνες μπορούν να ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση στο νευρικό σύστημα μέσω του μεταγραφικού παράγοντα STAT-5 με μηχανισμό ανεξάρτητο της ενεργοποίησης της κινάσης JAK-2, γ) η οδός μεταγωγής σήματος JAK-2/STAT-5 ενεργοποιείται από την ερυθροποιητίνη (Epo) (μέσω δέσμευσής της με τον υποδοχέα της EpoR) η οποία πρόσφατα έχει θεωρηθεί ως παράγοντας-κλειδί της αύξησης των όγκων λόγω των αντιαποπτωτικών και αγγειογενετικών ιδιοτήτων και δυνητικός στόχος ογκολογικών θεραπευτικών στρατηγικών, δ) η Epo διαντιδρά με τον παράγοντα αγγειογένεσης VEGF ενδυναμώνοντας την αγγειοδραστικότητά του και συχνά οι δύο αυτοί αναπτυξιακοί παράγοντες συνεκφράζονται, ε) ερευνητικά δεδομένα υποδεικνύουν ένα δυνητικό ρόλο του άξονα VEGF/JAK-2/ STAT-5 στην αγγειογένεση στον καρκίνο και στ) σε πολλά νεοπλάσματα, τα κύτταρα του όγκου καθώς και τα μακροφάγα του στρώματος εκφράζουν τους παράγοντες λεμφαγγειογένεσης VEGF-C και VEGF-D οι οποίοι μέσω του υποδοχέα τους VEGFR-3 (υποδοχέας κινάσης τυροσίνης) έχει βρεθεί ότι προάγουν την αγγειογένεση στα νεοπλάσματα αυτά, ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μορφολογική μελέτη της έκφρασης των υποδοχέων κινάσης τυροσίνης Trks (υποδοχείς νευροτροφινών) και VEGFR-3 και η συσχέτισή τους με την οδό μεταγωγής σήματος EpoR/ JAK-2/ STAT-5 στα νεοπλάσματα του εγκεφάλου στον άνθρωπο. Για την ανίχνευση των Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 και VEGFR-3, χρησιμοποιήθηκε η ανοσοϊστοχημική μέθοδος σε διαδοχικές τομές ιστού πάχους 4μm, μονιμοποιημένου σε φορμόλη και εγκλεισμένου σε παραφίνη. Χρησιμοποιήθηκαν ειδικά αντισώματα έναντι των προς μελέτη πρωτεϊνών. Εξετάσθηκαν συνολικά 92 όγκοι εγκεφάλου (50 αστροκυτώματα: 5 πιλοκυτταρικά αστροκυττώματα WHO grade I, 6 διάχυτα αστροκυττώματα WHO grade II, 10 αναπλαστικά αστροκυττώματα. WHO grade III και 29 πολύμορφα γλοιοβλαστώματα. WHO grade IV, 8 ολιγοδενδρογλοιώματα, 6 επενδυμώματα, 5 μυελοβλαστώματα και 23 μηνιγγιώματα). Επιπλέον, στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν τομές ιστού φυσιολογικού εγκεφάλου. Στην παρούσα εργασία, η πλειονότητα των αστροκυττωμάτων ανεξαρτήτως βαθμού κακοήθειας, έδειξε μέτρια έως έντονη κυτταροπλασματική ανοσοδραστικότητα για τους υποδοχείς TrkA (57%), TrkB (56%) και TrkC (46%). Όλα τα ολιγοδενδρογλοιώματα και τα επενδυμώματα που εξετάσθηκαν ήταν αρνητικά για τους υποδοχείς Trk ενώ έκφραση των υποδοχέων ανιχνεύθηκε σε μικρό ποσοστό των μυελοβλαστωμάτων. Στις ανοσοθετικές περιοχές των όγκων, το τοίχωμα των αγγείων ήταν έντονα θετικό για τον υποδοχέα TrkB. Σε ένα σημαντικό ποσοστό αστροκυττωμάτων (41%), επενδυμωμάτων (33%) και μηνιγγιωμάτων (48%) ανιχνεύθηκε έκφραση του EpoR, ενώ τα ολιγοδενδρογλοιώματα και τα μυελοβλαστώματα που εξετάσθηκαν ήταν αρνητικά. Συνέκφραση των JAK-2/STAT-5 ανιχνεύθηκε στο 39% των αστροκυττωμάτων, στο 43% των ολιγοδενδρογλοιωμάτων, στο 50% των επενδυμωμάτων και σε όλα (100%) τα μυελοβλαστώματα που συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. Η πλειονότητα των μηνιγγιωμάτων έδειξε ασθενή έως μηδενική έκφραση των πρωτεινών JAK-2 και STAT-5. Σε κάποιους όγκους, ανιχνεύθηκε έκφραση της πρωτείνης STAT-5 ενώ ήταν αρνητικοί για την κινάση JAK-2. Επίσης, βρέθηκαν όγκοι JAK-2- ανοσοθετικοί/ EpoR-ανοσοαρνητικοί. Στα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων των όγκων ανιχνεύθηκε έκφραση των EpoR, JAK-2 και/ή STAT-5. Η μελέτη της έκφρασης του VEGFR-3 έδειξε την καθολική σχεδόν έκφραση του υποδοχέα στο ενδοθήλιο των αγγείων, στους όγκους εγκεφάλου που εξετάσθηκαν, καθώς και στο τοίχωμα μεγαλύτερων αγγείων εκτός της περιοχής των όγκων. Επίσης, σε κάποιες περιπτώσεις, παρατηρήθηκε έκφραση του υποδοχέα σε νεοπλασματικά κύτταρα. Στα αστροκυτταρικά γλοιώματα, η έκφραση των pan-Trk, TrkB και TrkC σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την έκφραση STAT-5 ενώ δεν υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση της έκφρασης του υποδοχέα TrkA με την έκφραση των JAK-2 και STAT-5, καθώς και της έκφρασης των Trks με την έκφραση της κινάσης JAK-2. Στα αστροκυτταρικά γλοιώματα, η έκφραση JAK-2 σχετίζεται στατιστικά σημαντικά με την έκφραση STAT-5, ενώ η έκφραση των JAK-2 και STAT-5 δεν σχετίζεται σημαντικά με την έκφραση EpoR. Στα επενδυμώματα υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης JAK-2, STAT-5 και EpoR. Επίσης, στα μυελοβλαστώματα υπάρχει στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης JAK-2 και STAT-5. Σε σημαντικό ποσοστό των εξετασθέντων όγκων –ιδιαίτερα των γλοιωμάτων- συνεκφράζονται οι υποδοχείς EpoR και VEGFR-3 στο ενδοθήλιο και στα λεία μυικά κύτταρα των αγγείων. Συγκεκριμένα, έκφραση και των δύο υποδοχέων στο τοίχωμα των αγγείων του όγκου, ανιχνεύθηκε, στο 58% των αστροκυτταρικών γλοιωμάτων, στο 67% των ολιγοδενδρογλοιωμάτων, στο 50% των επενδυμωμάτων, στο 20% των μυελοβλαστωμάτων και στο 33% των μηνιγγιωμάτων. Επίσης συνέκφραση των υποδοχέων TrkB και VEGFR-3 στο ενδοθήλιο των αγγείων των όγκων ανιχνεύθηκε στο 57% των αστροκυτταρικών γλοιωμάτων. Η έκφραση στο ενδοθήλιο των αγγείων των όγκων (α) του υποδοχέα TrkB στην πλειονότητα των TrkB-ανοσοθετικών όγκων, (β) των EpoR, JAK-2 και/ή STAT-5 σε αρκετούς όγκους ανεξάρτητα της ανοσοθετικότητας των νεοπλασματικών κυττάρων για τις πρωτεΐνες αυτές και (γ) του VEGFR-3 σχεδόν σε όλους του εξετασθέντες όγκους, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι οι παραπάνω παράγοντες πιθανόν συνεργάζονται στην αγγειογενετική διαδικασία στους όγκους εγκεφάλου. Η παρούσα μελέτη απέδειξε την παρουσία των: Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 και VEGFR-3 σε σημαντικό ποσοστό των όγκων εγκεφάλου στον άνθρωπο. Είναι απαραίτητο να διενεργηθούν λειτουργικές μελέτες των σηματοδοτικών οδών που προκύπτουν από την ενεργοποίηση των Trks, EpoR και VEGFR-3, προκειμένου να αποσαφηνισθούν οι πιθανές διαντιδράσεις αυτών των οδών στη διαδικασία της ογκογένεσης, γεγονός που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σχεδιασμό νέων θεραπευτικών στρατηγικών για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των όγκων εγκεφάλου στον άνθρωπο. / Brain tumors are phenotypically and genotypically heterogeneous. Significant gaps exist in current understanding of the molecular pathways involved in the genesis, progression, and biological and clinical behavior of brain tumors. Considering that : a) there is a growing amount of evidence implicating the neurotophin receptors Trks (receptor tyrosine kinases) in the pathogenesis of CNS tumors, b) neurotrophins may regulate neuronal gene expression via transcription factor STAT-5 in a JAK-2 independent manner, c) the JAK-2/STAT-5 signaling pathway is activated by Epo (recently characterized as a key factor for tumor growth) through its receptor EpoR, d) Epo is known to interact synergistically with vascular endothelial growth factor (VEGF), a potent angiogenic factor, and enhance its vascular activity, and these two growth factors, are often co-expressed, e) recent data suggest a potential role for a VEGF/JAK-2/STAT-5 axis in tumor angiogenesis and f) in many tumors, VEGF-C and -D are produced by tumor cells as well as by tumor-associated macrophages and through their receptor VEGFR-3 are involved in tumor angiogenesis and growth, the aim of this thesis is the morphological study of the expression patterns of the receptor tyrosine kinases Trks (neurotrophin receptors) and VEGFR-3 and their correlation with the EpoR/ JAK-2/ STAT-5 signaling pathway in human brain tumors. Immunohistochemistry was performed on formalin-fixed, paraffin-embedded, 4μm thick serial sections using the anti-Mouse/ Rabbit Poly HRP IHC Detection kit (CHEMICON International, Inc.). Antibodies against the Trk receptors, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3, were used. A total of 92 brain tumors (50 astrocytic gliomas: 5 pilocytic astrocytomas; WHO grade I, 6 diffuse fibrillary astrocytomas; WHO grade II, 10 anaplastic astrocytomas; WHO grade III and 29 glioblastomas multiforme; WHO grade IV, 8 oligodendrogliomas, 6 ependymomas, 5 medulloblastomas, and 23 meningiomas) were included in this study. Normal human brain tissue was obtained postmortem (2 males). The present study demonstrated moderate to strong, granular cytoplasmic immunoreactivity in the majority of astrocytomas, for TrkA (57%), TrkB (56%) and TrkC receptors (46%), independently of grade. All the oligodendrogliomas and the ependymomas examined, were Trk immunonegative while a small percentage of medulloblastomas exhibited Trk immunopositivity. The endothelium of tumor vessels, in the immunopositive areas of the tumors, showed conspicuous immunoreactivity for TrkB receptor. A significant percentage of astrocytomas (41%), ependymomas (33%) and meningiomas (48%) displayed EpoR immunoreactivity. Oligodendrogliomas and medulloblastomas were EpoR- immunonegative. JAK-2/STAT-5 co-expression was detected in 39% of astrocytomas, 43% of oligodendrogliomas, 50% of ependymomas and in all (100%) the medulloblastomas examined. In contrast, most of the meningiomas showed weak or no immunoreactivity for JAK-2 and STAT-5 proteins. Some tumors exhibited STAT-5 immunoreactivity being JAK-2-immunonegative and others were JAK-2-immunopositive being EpoR- immunonegative. In some tumors - independently of EpoR immunoreactivity in tumors cells- the endothelium of tumor capillaries as well as florid angioproliferative changes and/or proliferations of smooth muscle cells showed conspicuous immunoreactivity for EpoR. Furthermore, endothelial cells of some tumor vessels showed JAK-2 and/or STAT-5 immunoreactivity. The present study demonstrated the almost catholic VEGFR-3 expression in the endothelium of tumor vessels in the brain tumor specimens examined, as well as in the smooth muscle cells in peritumoral vessels. In some tumors, the tumor cells expressed VEGFR-3receptor. In astrocytic gliomas, pan-Trk, TrkB and TrkC expression was significantly correlated with STAT-5 expression but not with JAK-2 whereas TrkA expression was not significantly correlated with either JAK-2 or STAT-5 expression. In astrocytic gliomas, JAK-2 expression was significantly correlated with STAT-5 expression whereas JAK-2 and STAT-5 expression were not significantly correlated with EpoR expression. In ependymomas, strong relationship between JAK-2, STAT-5 and EpoR expression was confined. Furthermore, in medulloblastomas, strong relationship between JAK-2 and STAT-5 expression was detected. A significant percentage of astrocytomas (58%), oligodendrogliomas (67%), ependymomas (50%), medulloblastomas (20%) and meningiomas (33%), displayed EpoR and VEGFR-3 co-expression in tumor vessels. Additionally, TrkB and VEGFR-3 co-expression was detected in the endothelium of tumor capillaries in 57% of the astrocytomas examined. The above results indicate the existence of a ligand (other than Epo)-dependent or independent JAK-2 activation that leads to the constitutive activation of STAT-5 as well as the existence of at least one mechanism, other than the Trk - dependent gene induction by STAT-5 that results to the latter’s constitutive activation in these tumors. Furthermore, the finding of EpoR, JAK-2 and/or STAT-5 immunoreactivity in endothelial cells of tumor vessels, supports the ongoing notion of an angiogenic role of Epo in tumor neovascularization. The presence of TrkB, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3 in the endothelium of tumor vessels in the brain tumors specimens included in this study, implicate these factors as possible critical players in the process of angiogenesis. The present study demonstrates the expression of Trks, EpoR, JAK-2, STAT-5 and VEGFR-3 in a significant percentage of human brain tumors. Functional studies of the Trks, EpoR and VEGFR-3-activated signaling pathways, are necessary in order to clarify the meaning of a possible cross-talking between these pathways in the process of oncogenesis, the deep understanding of which, could lead to innovative new strategies for drug targeting to human brain tumors.

Η παρούσα διατριβή ασχολήθηκε με τη μελέτη της έκφρασης των υπομονάδων των υποδοχέων του γλουταμινικού οξέος και του γ-αμινοβουτυρικού οξέος (GABA) στα βασικά γάγγλια και τον φλοιό των εγκεφαλικών ημισφαιρίων του μυός weaver. Παράλληλα, μελετήθηκε η έκφραση των νευροπεπτιδίων εγκεφαλίνης και δυνορφίνης στα βασικά γάγγλια του μυός weaver. O μυς weaver χαρακτηρίζεται από προοδευτική, γενετικά επαγόμενη εκφύλιση των ντοπαμινεργικών κυττάρων του μεσεγκεφάλου, κυρίως αυτών οι οποίοι καταλήγουν στο ραβδωτό σώμα. Για αυτόν τον λόγο, θεωρείται ένα καλό μοντέλο της νόσου Parkinson και η μελέτη των νευροχημικών μεταβολών που συμβαίνουν στον εγκέφαλο του παραπάνω μυός, αποτελεί πολύτιμο εργαλείο για τη διερεύνηση των παθογενετικών μηχανισμών της νόσου. Mε την τεχνική του υβριδισμού in situ, προσδιορίστηκαν τα επίπεδα mRNA των υπομονάδων z1, ε1 και ε2 του υποδοχέα NMDA, των υπομονάδων KA2 και GluR6 του υποδοχέα καϊνικού οξέος, των υπομονάδων α1, α2, α4, β2 και β3 του υποδοχέα GABAA, καθώς και των πρόδρομων πολυπεπτιδίων προ-προεγκεφαλίνη και προδυνορφίνη. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε φυσιολογικούς μύες (+/+) και μύες weaver (wv/wv), στις ηλικίες των 26 ημερών, 3 μηνών και 6 μηνών μετά τη γέννηση. Όσον αφορά στους υποδοχείς του γλουταμινικού οξέος, τα αποτελέσματά μας υπέδειξαν αύξηση στην έκφραση των υπομονάδων z1, ε2, ΚΑ2 και GluR6 στο ραβδωτό σώμα των μυών weaver, σε σχέση με τους φυσιολογικούς. Η αύξηση στο mRNA των υπομονάδων z1, ε2 και GluR6 παρατηρήθηκε μόνο στην ηλικία των 6 μηνών, ενώ το mRNA της υπομονάδας KA2, παρουσίασε αύξηση και στις τρεις ηλικίες που μελετήθηκαν. Οι αυξήσεις της έκφρασης των υπομονάδων z1, ε2, ΚΑ2 και GluR6 συμφωνούν και πιθανόν εξηγούν τις αυξήσεις στα επίπεδα των θέσεων δέσμευσης για τους υποδοχείς NMDA και μη-NMDA, οι οποίες έχουν βρεθεί από παλαιότερες μελέτες του εργαστηρίου μας στο ραβδωτό σώμα των μυών weaver ηλικίας 6 μηνών. Με βάση βιβλιογραφικά δεδομένα, υποστηρίζουμε ότι η καθυστερημένη αύξηση στην έκφραση των υπομονάδων z1, ε2 και GluR6 κατά πάσα πιθανότητα συντελείται μέσω επαγωγής του μεταγραφικού παράγοντα ΔfosB, σε απόκριση προς τη μείωση της ντοπαμίνης. Στον σωματοαισθητικό φλοιό των μυών weaver ηλικίας 26 ημερών, παρατηρήθηκε αύξηση στην έκφραση των υπομονάδων z1, ε1, ε2 και KA2, η οποία θα μπορούσε να οφείλεται στη μειωμένη θαλαμοφλοιϊκή γλουταμινεργική είσοδο. Όσον αφορά στους υποδοχείς GABAA, παρατηρήθηκε αύξηση στα επίπεδα mRNA των υπομονάδων α4 και β3, στο ραβδωτό σώμα των μυών weaver ηλικίας 6 μηνών, η οποία συμφωνεί και μπορεί να εξηγήσει την αύξηση στα επίπεδα των θέσεων δέσμευσης για τους υποδοχείς GABAA, η οποία έχει βρεθεί σε προηγούμενη μελέτη του εργαστηρίου μας, στο ραβδωτό σώμα των μυών weaver ηλικίας 6 μηνών. Σκοπεύουμε να ελέγξουμε την πιθανότητα, η αύξηση της έκφρασης της υπομονάδας α4, να υποδεικνύει μία αύξηση του αριθμού των εξωσυναπτικών υποδοχέων GABAA στους νευρώνες προβολής του ραβδωτού σώματος. Στην ωχρά σφαίρα των μυών weaver ηλικίας 6 μηνών, παρατηρήθηκε μείωση των επιπέδων mRNA των υπομονάδων α1 και β2, υποδεικνύοντας μία μείωση του αριθμού των υποδοχέων GABAA, η οποία ήταν αναμενόμενη, λόγω της αυξημένης GABAεργικής εισόδου στην εν λόγω εγκεφαλική περιοχή του μυός weaver. Στον σωματοαισθητικό φλοιό, παρατηρήθηκε μείωση στην έκφραση των υπομονάδων α2 και β2 και ταυτόχρονα αύξηση στην έκφραση των υπομονάδων α4 και β3. Με βάση βιβλιογραφικά δεδομένα, προτείνουμε ότι οι μεταβολές αυτές μπορεί να αντανακλούν μείωση στον αριθμό των συναπτικών και αύξηση στον αριθμό των εξωσυναπτικών υποδοχέων GABAA, σε απόκριση προς τη μειωμένη GABAεργική είσοδο προς τους νευρώνες του σωματοαισθητικού φλοιού του μυός weaver. Όσον αφορά στην έκφραση των πολυπεπτιδίων, το mRNA της προ-προεγκεφαλίνης, παρουσίασε αύξηση στο ραβδωτό σώμα των μυών weaver, μόνο στην ηλικία των 6 μηνών, ενώ το mRNA της προδυνορφίνης, παρουσίασε μείωση στην παραπάνω περιοχή, στην ηλικία των 26 ημερών και αύξηση στις μεγαλύτερες ηλικίες. Σύμφωνα με τα βιβλιογραφικά δεδομένα υποστηρίζουμε ότι: α) η καθυστερημένη αύξηση της έκφρασης της προ-προεγκεφαλίνης στο ραβδωτό σώμα του μυός weaver, οφείλεται στη μείωση της τονικής ανασταλτικής ρυθμιστικής δράσης της ντοπαμίνης στην έκφραση του εν λόγω γονιδίου και πιθανώς συντελείται μέσω του μεταγραφικού παράγοντα ΔfosB, β) ο παραπάνω μεταγραφικός παράγοντας είναι κατά πάσα πιθανότητα υπεύθυνος και για την καθυστερημένη επαγωγή της έκφρασης της προδυνορφίνης στο ραβδωτό σώμα των μυών weaver και γ) η μείωση του παραπάνω mRNA στην ηλικία των 26 ημερών οφείλεται στη μείωση της τονικής διεγερτικής δράσης της ντοπαμίνης στην έκφραση του εν λόγω γονιδίου. Τέλος, το γεγονός ότι οι μεταβολές των mRNA των διαφόρων υπομονάδων και νευροπεπτιδίων δεν ήταν οι ίδιες στις διάφορες ηλικίες που μελετήθηκαν υποδεικνύει ότι κατά την πρόοδο της ντοπαμινεργικής εκφύλισης των ντοπαμινεργικών νευρώνων του μεσεγκεφάλου διαφορετικοί μηχανισμοί ευθύνονται για την πρόκληση των αλλαγών στην έκφραση των υπό μελέτη γονιδίων. / In the present study we investigated the expression of the subunits of glutamate and γ-aminobutyric acid (GABA) receptors in basal ganglia and cerebral cortex of the weaver mouse. We also studied the expression of striatal neuropeptides, which are important neuromodulators of the synaptic transmission in the basal ganglia circuitry. The weaver mouse is characterized by a progressive, genetically induced degeneration of the mesencephalic dopaminergic neurons, especially those that project to the striatum. For this reason, the weaver mouse is a useful model for clarifying the pathogenetic mechanisms that underly Parkinson’s disease. Using the in situ hybridization method, the mRNA levels of the ΝΜDA subunits z1, ε1 and ε2, the kainate subunits KΑ2 and GluR6, the GABAA subunits α1, α2, α4, β2 and β3, as well as the mRNA levels of the precursor polypeptides pre-proenkephalin and prodynorphin, were estimated. The study was performed using wild-type (+/+) and weaver mice (wv/wv) of the following ages: 26 days, 3 months and 6 months. Concerning the glutamate receptors, an increase in the mRNA levels of z1, ε2, KA2 and GluR6 subunits was indicated in the weaver striatum, compared to the wild type. The z1, ε2 and GluR6 mRNA increases were observed only at the age of 6 months, whereas the KA2 mRNA increase was observed at all three ages studied. The increases in z1, ε2, ΚΑ2 and GluR6 mRNA expression are in agreement and probably explain the increased levels of ΝΜDA- and non-NMDA-sensitive binding sites that we had previously found in the 6 months old weaver striatum. Based on bibliographic data, we suggest that the delayed increases in z1, ε2 and GluR6 mRNA levels, are probably mediated by the delayed induction of the ΔfosB transcription factor, in response to the reduction of striatal dopamine levels. In the somatosensory cortex of 26 day old weaver mice, an increase in the levels of z1, ε1, ε2 and ΚΑ2 mRNAs was observed. The above increases can be attributed to the decreased thalamocortical glutamatergic imput. Concerning the GABAA receptors, the observed increases of the α4 and β3 mRNA levels in the 6 months old weaver striatum are in agreement and probably explain the increased levels of GABAA binding sites that we had previously found in the 6 months old weaver striatum. We are going to test the hypothesis, that the α4 mRNA increase might indicate an increase in the number of extrasynaptic GABAA receptors in striatal projection neurons. In the 6 months old weaver globus pallidus, the observed decrease in α1 and β2 mRNA levels was expected, since the GABAergic transmission is increased in the above region of the weaver brain. In the weaver somatosensory cortex, a decrease in the α2 and β2 mRNA levels and an increase in the α4 and β3 mRNA levels were observed. Based on bibliographic data, we suggest that the above alterations probably indicate a differential regulation of the synaptic versus extrasynaptic cortical GABAA receptors, in response to the decreased GABAergic presynaptic input to the weaver cortical neurons. Concerning the expression of the striatal neuropeptides, the pre-proenkephalin mRNA was increased in the weaver striatum, only at the age of 6 months. In contrast, prodynorphin mRNA was decreased in the 26 day old weaver striatum, whereas it was increased in the 3 and 6 months old weaver striatum. Based on bibliographic data, we suggest that: a) the delayed increase in the expression of pre-proenkephalin could be caused by the reduction of the tonic dopaminergic inhibitory control on the expression of the above gene in the dopamine-depleted weaver striatum and is probably mediated by the ΔfosB transcription factor; b) the above transcription factor could be responsible for the delayed induction of the prodynorphin expression in the weaver striatum as well, and c) the decrease of prodynorphin mRNA in the 26 day old weaver striatum could be attributed to the reduction of the dopaminergic stimulatory control on the expression of the above gene. Finally, the different pattern of expression alterations among the three ages studied indicates that distinct mechanisms are responsible for the observed changes, during the progress of the dopaminergic degeneration of the weaver brain.