@phdthesis{Rolke2016,
  author    = {Rolke, Daniel},
  title     = {R{\"a}umliche und zeitliche Expressionsmuster sowie Funktionen der Serotonin-Rezeptor-Subtypen der Honigbiene, Apis mellifera L., 1758},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96667},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xii, 125},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das biogene Amin Serotonin (5-Hydroxytryptamin, 5-HT) agiert als wichtiger chemischer Botenstoff bei einer Vielzahl von Organismen. Das durch 5 HT vermittelte Signal wird dabei durch spezifische Rezeptoren wahrgenommen und in eine zellul{\"a}re Reaktion umgesetzt. Diese 5 HT Rezeptoren geh{\"o}ren {\"u}berwiegend zur Familie der G Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs). Die Honigbiene Apis mellifera bietet unter anderem aufgrund ihrer eusozialen Lebensweise vielf{\"a}ltige Ansatzpunkte zur Erforschung der Funktionen des serotonergen Systems in Insekten. Bei A. mellifera wurden bereits vier 5-HT-Rezeptor-Subtypen beschrieben und molekular sowie pharmakologisch charakterisiert: Am5 HT1A, Am5 HT2α, Am5 HT2β und Am5 HT7. Ziel dieser Arbeit war es, gewebespezifische sowie alters- und tageszeitabh{\"a}ngige Expressionsmuster der 5 HT Rezeptor-Subtypen zu untersuchen, um zu einem umfassenden Verst{\"a}ndnis des serotonergen Systems der Honigbiene beizutragen und eine Basis zur Hypothesenentwicklung f{\"u}r m{\"o}gliche physiologische Funktionen zu schaffen. Es wurde die Expression der 5 HT Rezeptorgene sowohl im zentralen Nervensystem, als auch in Teilen des Verdauungs-, Exkretions- und Speicheldr{\"u}sensystems gemessen. Dabei konnte gezeigt werden, dass die untersuchten 5-HT-Rezeptor-Subtypen generell weit im Organismus der Honigbiene verbreitet sind. Interessanterweise unterschieden sich die untersuchten Gewebe hinsichtlich der mRNA-Expressionsmuster der untersuchten Rezeptoren. W{\"a}hrend beispielsweise im Gehirn Am5 ht1A und Am5 ht7 st{\"a}rker als Am5 ht2α und Am5 ht2β exprimiert wurden, zeigte sich in Darmgewebe ein umgekehrtes Muster. Es war bereits bekannt, dass es bei der Expression der Am5-ht2-Gene zu alternativem Spleißen kommt. Dies f{\"u}hrt zur Entstehung der verk{\"u}rzten mRNA-Varianten Am5 ht2αΔIII und Am5 ht2βΔII. Die daraus resultierenden Proteine k{\"o}nnen nicht als funktionelle GPCRs agieren. Es konnte gezeigt werden, dass diese verk{\"u}rzten Spleißvarianten dennoch ubiquit{\"a}r in der Honigbiene exprimiert werden. Bemerkenswerterweise wurden gewebe{\"u}bergreifende {\"A}hnlichkeiten der Expressionsmuster der Spleißvarianten gegen{\"u}ber deren zugeh{\"o}rigen Volll{\"a}ngenvarianten festgestellt, welche auf Funktionen der verk{\"u}rzten Varianten in vivo hindeuten. Im Hinblick auf die bei A. mellifera haupts{\"a}chlich altersbedingte Arbeitsteilung wurde die Expression der 5 HT Rezeptor-Subtypen in Gehirnen von unterschiedlich alten Arbeiterinnen mit unterschiedlichen sozialen Rollen verglichen. W{\"a}hrend auf mRNA-Ebene keines der vier 5 HT Rezeptor-Subtypen eine altersabh{\"a}ngig unterschiedliche Expression zeigte, konnte f{\"u}r das Am5-HT1A-Protein eine h{\"o}here Konzentration in den Gehirnen {\"a}lterer Tiere gefunden werden. Dies deutet auf eine posttranskriptionale Regulation der 5 HT1A Rezeptorexpression hin, welche im Zusammenhang mit der Arbeitsteilung stehen k{\"o}nnte. Es erfolgte die Untersuchung tageszeitlicher {\"A}nderungen sowohl der Expression der 5 HT Rezeptor-Subtypen, als auch des biogenen Amins 5 HT selbst. W{\"a}hrend es in den Gehirnen von Arbeiterinnen, welche unter nat{\"u}rlichen Bedingungen gehalten wurden, zu keiner tageszeitabh{\"a}ngigen Ver{\"a}nderung des 5 HT-Titers kam, zeigte die mRNA-Expression von Am5-ht2α und Am5-ht2β eine periodische Oszillation mit Zunahme w{\"a}hrend des Tages und Abnahme w{\"a}hrend der Nacht. Diese Regulation wird durch externe Faktoren hervorgerufen und ist nicht auf einen endogenen circadianen Rhythmus zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Dies ging aus der Wiederholung der Expressionsmessungen an Gehirnen von Bienen, welche unter konstanten Laborbedingungen gehalten wurden, hervor. Weiterhin wurde die Beteiligung des serotonergen Systems an der Steuerung von Aspekten des circadianen lokomotorischen Aktivit{\"a}tsrhythmus anhand von Verhaltensexperimenten untersucht. Mit 5 HT gef{\"u}tterte Arbeiterinnen zeigten dabei unter konstanten Bedingungen eine l{\"a}ngere Periode des Aktivit{\"a}tsrhythmus als Kontrolltiere. Dies deutet auf einen Einfluss von 5 HT auf die Modulation der Synchronisation der inneren Uhr hin. Die vorliegenden Ergebnisse tragen wesentlich zum tieferen Verst{\"a}ndnis des serotonergen Systems der Honigbiene bei und bieten Ansatzpunkte f{\"u}r weitergehende Studien zur Funktion von 5 HT im Zusammenhang mit der Modulation von physiologischen Prozessen, Arbeitsteilung und circadianen Rhythmen.},
  language  = {de}
}
@misc{KloseRolkeBaumann2017,
  author    = {Klose, Sascha Peter and Rolke, Daniel and Baumann, Otto},
  title     = {Morphogenesis of honeybee hypopharyngeal gland during pupal development},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-395712},
  pages     = {14},
  year      = {2017},
  abstract  = {Background The hypopharyngeal gland of worker bees contributes to the production of the royal jelly fed to queens and larvae. The gland consists of thousands of two-cell units that are composed of a secretory cell and a duct cell and that are arranged in sets of about 12 around a long collecting duct. Results By fluorescent staining, we have examined the morphogenesis of the hypopharyngeal gland during pupal life, from a saccule lined by a pseudostratified epithelium to the elaborate organ of adult worker bees. The hypopharyngeal gland develops as follows. (1) Cell proliferation occurs during the first day of pupal life in the hypopharyngeal gland primordium. (2) Subsequently, the epithelium becomes organized into rosette-like units of three cells. Two of these will become the secretory cell and the duct cell of the adult secretory units; the third cell contributes only temporarily to the development of the secretory units and is eliminated by apoptosis in the second half of pupal life. (3) The three-cell units of flask-shaped cells undergo complex changes in cell morphology. Thus, by mid-pupal stage, the gland is structurally similar to the adult hypopharyngeal gland. (4) Concomitantly, the prospective secretory cell attains its characteristic subcellular organization by the invagination of a small patch of apical membrane domain, its extension to a tube of about 100 μm in length (termed a canaliculus), and the expansion of the tube to a diameter of about 3 μm. (6) Finally, the canaliculus-associated F-actin system becomes reorganized into rings of bundled actin filaments that are positioned at regular distances along the membrane tube. Conclusions The morphogenesis of the secretory units in the hypopharyngeal gland of the worker bee seems to be based on a developmental program that is conserved, with slight modification, among insects for the production of dermal glands. Elaboration of the secretory cell as a unicellular seamless epithelial tube occurs by invagination of the apical membrane, its extension likely by targeted exocytosis and its expansion, and finally the reorganisation of the membrane-associated F-actin system. Our work is fundamental for future studies of environmental effects on hypopharyngeal gland morphology and development.},
  language  = {en}
}