Arbeitsgruppe Mayerl
Forschungsschwerpunkte
Im Zentrum unseres Interesses steht die Frage, wie Schilddrüsenhormone (engl. thyroid hormone, TH) die Entwicklung und Funktion des Gehirns regulieren.
Um in Zellen wirken zu können, müssen TH zunächst über spezielle Transporter ins Zellinnere gelangen. Dort können sie durch spezifische Enzyme (sogenannte Dejodasen) metabolisiert werden. Ihre eigentliche Wirkung entfalten die Hormone an TH-Rezeptoren, durch deren Bindung zelluläre Genexpressionsmuster beeinflusst werden.
Der für den Menschen wohl bedeutendste TH Transporter ist MCT8. Inaktivierende Mutationen in MCT8 führen zu einer schweren psychomotorischen Retardierung (Allan-Herndon-Dudley Syndrom; AHDS), die durch eine unzureichende Versorgung des Gehirns mit TH zu erklären ist. Dies geht einher mit einer Reihe neurologischer Defizite, wie beispielsweise einer veränderten Entwicklung des inhibitorischen GABAergen Systems im Gehirn als auch dem vermehrten Auftreten epileptischer Krampfanfälle. Wir sind bestrebt, die (patho)physiologische Funktion von MCT8 im speziellen und TH im Allgemeinen für die Entwicklung zentraler Neurotransmittersysteme aufzudecken, um die erhöhte Krampfanfälligkeit in der MCT8 Defizienz zu verstehen. Ferner wollen wir untersuchen, wie sich Krampfanfälle auf das MCT8-defiziente Gehirn auswirken. Für unsere Studien setzen wir verschiedene Mausmodelle ein.
TH Wirkungen im adulten Gehirn bilden einen zweiten Forschungsschwerpunkt in unserem Labor. Eine adulte Hypothyreose geht mit Lern- und Gedächtnisproblemen einher, die durch Veränderungen im Hippokampus, dem Gedächtniszentrum des Gehirns, zu erklären sind. Ein grundlegender Mechanismus ist der starke Einfluss von TH auf Prozess der adulten hippokampalen Neurogenese, der fortwährenden Bildung neuer Neurone im Hippokampus. Wir wollen verstehen, wie TH sowohl hippokampale Stammzellen als auch die Stammzellnische beeinflusst und so das Lern- und Gedächtnisvermögen reguliert. Hierzu nutzen wir verschiedene induzierbare, zelltyp-spezifische Mausmodelle.
Kontakt
Dr. rer. nat.
Steffen Mayerl
Nachwuchsgruppe „Schilddrüsenhormone und Gehirn – Funktionen“
Sie finden uns in:
IG1 – Bauteil A
- Raum 4.25
(Labor) -5677 - Raum 4.33
(Büro) -82227
Methoden
In unserem Labor nutzen wir verschiedene Mausmodelle, bei denen Komponenten des Schilddrüsenhormon-Signalweges global oder zell-spezifisch ausgeschaltet sind. Dies erlaubt es uns, die Bedeutung von Schilddrüsenhormonen für die Entwicklung spezifischer Zelltypen im Gehirn zu analysieren. Durch die Verwendung induzierbarer Modelle können wir zudem die Bedeutung von Schilddrüsenhormonen spezifisch im adulten Gehirn untersuchen. Weiterhin kommen verschiedene lineage tracing Protokolle und Verhaltenstests zum Einsatz.
Darüber hinaus verwenden wir organtypische Schnittkulturen (z.B. des Hippokampus), die uns erlauben, ex vivo die Entwicklung bestimmter Zellen zu verfolgen und uns pharmakologische Modulationsmöglichkeiten bieten.
Im Labor führen wir verschiedenste Expressionsanalysen auf mRNA (z.B. In-situ Hybridisierungen, RT-qPCR) oder Proteinebene (z.B. immunhistochemische Färbungen, Western Blot-Analysen) durch. Ebenfalls wichtig für uns sind hochauflösende Bildgebungsverfahren wie beispielsweise konfokale Mikroskopie. In enger Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern kommen verstärkt Omics-Untersuchungen (transcriptomics, proteomics) zum Einsatz.
Distinct actions of the thyroid hormone transporters Mct8 and Oatp1c1 in murine mouse adult hippocampal neurogenesis.
Mayerl S, Alcaide Martin A, Bauer R, Schwaninger M, Heuer H#, ffrench-Constant C#. #Contributed equally.
2022. Cells 11(3):524. doi: 10.3390/cells11030524
Thyroid Hormone Transporter Deficiency in Mice Impacts Multiple Stages of GABAergic Interneuron Development.
Mayerl S, Chen J, Salveridou E, Boelen A, Darras VM, Heuer H.
2022. Cereb Cortex 32(2):329-341. doi: 10.1093/cercor/bhab211
Tissue-Specific Function of Thyroid Hormone Transporters: New Insights from Mouse Models.
Salveridou E, Mayerl S, Sundaram SM, Markova B, Heuer H.
2020. Exp Clin Edocrinol Diabetes 128(06/07):423-427. doi: 10.1055/a-1032-8328
Hippocampal Neurogenesis Requires Cell-Autonomous Thyroid Hormone Signaling.
Mayerl S, Heuer H, ffrench-Constant C.
2020. Stem Cell Reports 14(5):845-860. doi: 10.1016/j.stemcr.2020.03.014
Familial t(1;11) translocation is associated with disruption of white matter structural integrity and oligodendrocyte-myelin dysfunction.
Vasistha NA, Johnstone M, Barton SK, Mayerl S, Selvaraj BT, Thomson PA, Dando O, Grünewald E, Alloza C, Bastin ME, Livesey MR, Economides K, Magnani D, Makedonopolou P, Burr K, Story DJ, Blackwood DHR, Wyllie DJA, McIntosh AM, Millar JK, ffrench-Constant C, Hardingham GE, Lawrie SM, Chandran S.
2019. Mol Psychiatry 24(11):1641-1654. doi: 10.1038/s41380-019-0505-2
Thyroid Hormone Transporters MCT8 and OATP1C1 Control Skeletal Muscle Regeneration.
Mayerl S, Schmidt M, Doycheva D, Darras VM, Hüttner SS, Boelen A, Visser TJ, Kaether C, Heuer H#, von Maltzahn J#. #Contributed equally.
2018. Stem Cell Reports 10(6):1959-1974. doi: 10.1016/j.stemcr.2018.03.021
Tissue-specific alterations in thyroid hormone homeostasis in combined Mct10 and Mct8 deficiency.
Müller J, Mayerl S, Visser TJ, Darras VM, Boelen A, Frappart L, Mariotta L, Verrey F, Heuer H.
2014. Endocrinology 155(1):315-25. doi: 10.1210/en.2013-1800
Transporters MCT8 and OATP1C1 maintain murine brain thyroid hormone homeostasis.
Mayerl S, Müller J, Bauer R, Richert S, Kassmann CM, Darras VM, Buder K, Boelen A, Visser TJ, Heuer H.
2014. J Clin Invest 124(5):1987-99. doi: 10.1172/JCI70324
Tetrac can replace thyroid hormone during brain development in mouse mutants deficient in the thyroid hormone transporter mct8.
Horn S, Kersseboom S, Mayerl S, Müller J, Groba C, Trajkovic-Arsic M, Ackermann T, Visser TJ, Heuer H.
2013. Endocrinology 154(2):968-79. doi: 10.1210/en.2012-1628
Impact of Oatp1c1 deficiency on thyroid hormone metabolism and action in the mouse brain.
Mayerl S, Visser TJ, Darras VM, Horn S, Heuer H.
2012. Endocrinology 153(3):1528-37. doi: 10.1210/en.2011-1633
Thyroid hormone action in adult neurogliogenic niches: the known and unknown.
Valcárcel-HernándezV#, Mayerl S#, Guadaño-Ferraz A, Remaud S.
#Contributed equally.
2024. Front Endocrinol (Lausanne). Doi: 10.3389/fendo.2024.1347802
Thyroid hormone transporter Mct8/Oatp1c1 deficiency compromises proper oligodendrocyte maturation in the mouse CNS
Mayerl S, Heuer H.
2023. Neurobiol Dis. Doi: 10.1016/j.nbd.2023.106195