Die neonatale Hypoxie, als Schwangerschafts- und Geburtskomplikation, ist der wichtigste prädisponierende Umweltfaktor in der Pathophysiologie der Schizophrenie. Sie führt zu einer Schädigung des Gehirns und einer Störung der Hirnentwicklung. Insgesamt sind die neurobiologischen Auswirkungen, insbesondere auf die Zellproliferation, unklar. Im Tiermodell konnten bereits Verhaltensauffälligkeiten ähnlich der Schizophrenie, infolge chronischer neonataler Hypoxie, festgestellt werden. Störungen in der Zellentwicklung könnten hierfür die Ursache sein. Die Hypothese, dass der Beginn der abnormalen Hirnentwicklung perinatal liegt, während erste klinische Symptome im frühen Erwachsenenalter manifest werden, unterstützt diese Ergebnisse. Die Hirnentwicklung der Ratte ist in der frühen postnatalen Periode vergleichbar mit der eines menschlichen Fötus im dritten Trimenon der Schwangerschaft und eignet sich daher pathologische Prozesse im zentralen Nervensystem des Menschen zu reflektieren. In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe postnataler Hypoxie die neuronale Zellproliferation in 20 männlichen Wistar-Ratten zu unterschiedlichen Zeitpunkten (postnataler Tag 13 und 39) untersucht. Die Hypoxietiere wurden vom postnatalen Tag vier bis acht einer Hypoxie, bestehend aus 11% O2 und 89% N2, ausgesetzt. Mit Hilfe der Bromodeoxyuridin-Peroxidasefärbung wurde die Zellproliferation in Hypoxie-vulnerablen Hirnregionen untersucht. Hierzu gehören der Gyrus cinguli, das Striatum, der Gyrus dentatus und die subventrikuläre Zone. Als Vergleich diente eine unbehandelte Kontrollgruppe. Durch ein Mikroskop mit Schrittmotorsystem und Stereo Investigator Software (MicroBrightField, UK) und der Optical Fractionator-Methode konnte erstmals festgestellt werden, dass Hypoxie-behandelte Tiere eine um 20% erhöhte Zellproliferation im Gyrus cinguli am postnatalen Tag 13 aufwiesen. Des Weiteren zeigte sich bei den Hypoxie-behandelten Tieren ein um 16% reduziertes Volumen im Striatum am postnatalen Tag 13. Am postnatalen Tag 39 zeigten sich keine signifikanten Unterschiede mehr. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein vorübergehender Einfluss chronischer Hypoxie auf die Zellproliferation und das Volumen angenommen werden kann und das das Gehirn innerhalb gewisser Grenzen während der neuronalen Entwicklung tolerant gegenüber exogenen Noxen wie Hypoxie zu sein scheint. Die Ergebnisse bestätigen auch, dass nur ein kleiner Teil der Hypoxie-assoziierten Geburtskomplikationen zu einer Schizophrenie führt und der Erkrankung eine multifaktorielle Gen-Umwelt-Interaktion zugrunde liegt. Zukünftig könnte es, mit der besseren Kenntnis neurobiologischer Auswirkungen von Umweltfaktoren und genetischen Faktoren im Gehirn, möglich werden die Schizophrenie frühzeitiger zu erkennen und zu behandeln sowie behindernde Symptome zu reduzieren.

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Die GABA-ergen Neurone als Teil des GnRH-Netzwerkes spielen eine Rolle bei den Veränderungen der altersabhängigen Prozesse der Reproduktionsfunktion. Um die Regulation der gonadalen Steroide auf die Expression von GAD in reproduktionsabhängigen Regionen zu untersuchen, wurde im ersten Teil der vorliegenden Arbeit das männliche Rattenmodell gewählt. Nach der Untersuchung des endokrinen Zustands der Tiere anhand der Radioimmunoassay-Methode (RIA) wurden die zellulären Gentranskripte der beiden Isoformen von GAD, GAD65 und GAD67, mittels der Methode der in situ Hybridisierung in der POA, im Nukleus suprachiasmaticus (SCN), im mediobasalen Hypothalamus (MBH) und im Gyrus dentatus bestimmt. In allen untersuchten Regionen konnte nach der Kastration und einer anschließenden dreiwöchigen Erholungszeit kein Effekt beobachtet werden. Die Administration von Estradiol bewirkt in der POA eine signifikante Erhöhung der Expression von GAD65 und GAD67 um nahezu 40%. In den restlichen Regionen konnte dagegen kein Effekt gemessen werden. Die Testosteronbehandlung zeigte eine negative Wirkung auf die Regulation nur von GAD67: Eine 30%-ige Abnahme in der POA und eine 15%-ige im SCN. Im Gegensatz dazu trat im MBH und im Gyrus dentatus eine Verminderung der Expression nur bei GAD65 auf. Aus den hier vorgestellten Ergebnissen kann folgendes abgeleitet werden: Testosteron und Estradiol regulieren in unterschiedlicher Weise die Expression von GAD und so wiederum die inhibitorische Funktion von GABA. Da in der SCN, im MBH und im Gyrus dentatus im Gegensatz zu Estradiol eine Testosteron-Wirkung gemessen wurde, existiert eine eigene androgene Regulation von GAD. Weil die Estradiol-Zugabe eine Zunahme der Expression von GAD bewirkte und dieser Effekt von einer Abnahme der LH-Konzentration im Serum der betroffenen Tiergruppe begleitet wurde, ist die These bestätigt, dass GABA mit ihren inhibitorischen Funktionen zur Übermittlung der positiven Rückkopplung von Estradiol auf die LH-Freisetzung auf der Ebene der POA und nicht auf der Ebene der Axone agiert. Im Gegensatz zu Estradiol kann eine Progesteronbehandlung bei persistent östrischen Ratten einen LH-Peak auslösen und somit den Östrus-Zyklus wieder in Gang bringen. Aufgrund dieser Tatsache wurde im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit ein Tiermodell zur Untersuchung der molekularbiologischen altersabhängigen Veränderungen entwickelt. Dabei wurden drei Monate alte proöstrische Ratten (Y) und 12 Monate alte persistent östrische Ratten (MA) benutzt. Die MA-Ratten wurden mit Progesteron behandelt. Sowohl die MA-Ratten als auch die Y-Ratten wurden um 13 Uhr und um 17 Uhr getötet. Eine unbehandelte MA-Gruppe, deren Tiere um 10 Uhr getötet wurden, diente hier als Kontrollgruppe. Anhand der LH-Messung der untersuchten Gruppen wurde ein Kontrollwert (5 ng/ml LH) für die positive Reaktion der Tiere auf Progesteron (responding animals) festgestellt. Es konnte bei 44% der persistent östrischen Ratten ein erhöhter LH-Spiegel erfolgreich wieder erreicht werden. In den Gruppen dieses Modells entstand eine Analogie zwischen den Gruppen der behandelten MA-13-Uhr und Y-13-Uhr Tiere sowie zwischen den responding animals und den Y-17 Uhr-Tieren. Um aussagekräftige statistische Veränderungen entlang der hypothalamo-hypophysio-ovariellen Achse in individuellen Tieren zu erhalten, wurde die Taqman®-PCR und die quantitative, kompetitive RT-PCR eingesetzt. Dabei wurden die folgenden Gene untersucht: ER α und ER β, GnRH, GnRH-R, GAD65 und GAD67, sowie FSH-β. In der POA, Hypophyse und im Ovar wurde altersabhängigen Genexpression beobachtet: Eine signifikante Abnahme der Expression von ER β sowohl in der Gruppe responding animals als auch in deren analoger Gruppe wurde in der POA (34 %), Hypophyse (44 %) und im Ovar (um die 30 %) gemessen. In der Hypophyse verzeichneten die mRNA-Transkripte von ER α bei der Gruppe der behandelten mittelalten Ratten der 13 Uhr-Gruppe eine Zunahme von 55% und bei der 13-Uhr-Gruppe der jungen Ratten einen Anstieg von 153 %. Ebenso nehmen die mRNA-Konzentrationen von FSH-β sowohl bei den responding animals als auch bei deren analoger Gruppe in gleichem Masse (ungefähr 300 %) zu. Da die Veränderungen der Expression von ER β, ER α und FSH-β bei den zwei analogen Gruppen auftritt, ist zu vermuten, dass diese Gene altersabhängig expremiert und an der Zyklusregulation ursächlich beteiligt sind. Die restlichen Gene zeigten entlang der Achse keine altersrelevanten Veränderungen. Da ER β-Expressionsveränderungen in der POA, in der Hypophyse und im Ovar gemessen wurden, konnte der wichtigste Schluss der hier vorgestellten Untersuchungen gezogen werden, dass nämlich ER β für den Erhalt des Zyklus essentiell sein kann. In diesem Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein Tiermodell zur molekular biologischen Untersuchung der altersabhängigen Veränderungen mit sehr zufriedenstellender Ausbeute zur Wiederherstellung des Östrus-Zyklus (44%) erfolgreich entwickelt. Dieses Modell ermöglichte darüber hinaus die Untersuchung einer relativ hohen Anzahl an Genen entlang der hypothalamo-hypophysio-ovariellen Achse.