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Institut für Physiologie und Pathophysiologie

Kann Labor

Über uns

Die Forschung im Kann Labor hat zwei wissenschaftliche Schwerpunkte:

 

1. Das menschliche Gehirn hat einen relativ hohen Energiebedarf und ist sehr empfindlich gegenüber Mangel an Sauerstoff und Glukose. Wir untersuchen den neuronalen Energiemetabolismus und die Funktionen der Mitochondrien, insbesondere bei synchronisierten neuronalen Netzwerkaktivitäten, die höheren Gehirnfunktionen wie Wahrnehmung und Gedächtnis zugrunde liegen, unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen.

 

 

 

(a) Combined recordings of the local field potential and the oxygen concentration in the CA3 region of acute hippocampal slices. (b, c) Sample traces of gamma oscillations (30-70 Hz) and sharp wave-ripples (Schneider et al., JCBFM, 2019).

 

 

 

2. Das menschliche Gehirn verfügt über eigene Immunzellen, die sogenannten Mikrogliazellen (ortsständige Makrophagen). Die Mikroglia wird beispielsweise bei Verletzung und Infektion aktiviert. Wir untersuchen, welche Auswirkungen die Mikroglia in verschiedenen Aktivierungsstadien auf neuronale Netzwerkaktivitäten und Neurodegeneration hat.

 

 

(a) Staining with the microglial marker Iba1 in slice cultures exposed to the leukocyte cytokine interferon-γ for 72 h. (b) Stereology-based cell counting of Iba1-positive cells. (c) Sample spectrograms of gamma oscillations from recordings in individual slices. The slowing of gamma oscillations (IFN-γ) is mainly caused by the moderate release of nitric oxide from activated microglia (Ta et al., PNAS, 2019).

 

 

Unsere Grundlagenforschung liefert Einblicke in pathophysiologische Mechanismen, die bei Krankheiten wie Multiple Sklerose und Alzheimer-Erkrankung eine Rolle spielen könnten.

 

 

Ausgewählte Publikationen:

 

Cunnane SC, Trushina E, Morland C, Prigione A, Casadesus G, Andrews ZB, Beal MF, Bergersen LH, Brinton RD, de la Monte S, Eckert A, Harvey J, Jeggo R, Jhamandas JH, Kann O, la Cour MC, Martin WF, Mithieux G, Moreira PI, Murphy MP, Nave K-A, Nuriel T, Oliet SHR, Saudou F, Mattson MP, Swerdlow RH, Millan MJ. Brain energy rescue: an emerging therapeutic concept for neurodegenerative disorders of ageing. Nat Rev Drug Discov. 2020 Sep;19(9):609-633. doi: 10.1038/s41573-020-0072-x.

 

Hollnagel JO, Cesetti T, Schneider J, Vazetdinova A, Valiullina-Rakhmatullina F, Lewen A, Rozov A, Kann O. Lactate attenuates synaptic transmission and affects brain rhythms featuring high energy expenditure. iScience. 2020 Jul 24; 23(7):101316. doi 10.1016/j.isci.2020.101316.

 

Ta TT, Dikmen HO, Schilling S, Chausse B, Lewen A, Hollnagel JO, Kann O. Priming of microglia with IFN-γ slows neuronal gamma oscillations in situ. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Feb 19;116(10):4637-4642. doi: 10.1073/pnas.1813562116.

 

Schneider J, Berndt N, Papageorgiou IE, Maurer J, Bulik S, Both M, Draguhn A, Holzhütter HG, Kann O. Local oxygen homeostasis during various neuronal network activity states in the mouse hippocampus. J Cereb Blood Flow Metab. 2019 May;39(5):859-873. doi: 10.1177/0271678X17740091.

 

Papageorgiou IE, Lewen A, Galow LV, Cesetti T, Scheffel J, Regen T, Hanisch UK, Kann O. TLR4-activated microglia require IFN-γ to induce severe neuronal dysfunction and death in situ. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Jan 5;113(1):212-7.

 

Kann O, Huchzermeyer C, Kovács R, Wirtz S, Schuelke M. Gamma oscillations in the hippocampus require high complex I gene expression and strong functional performance of mitochondria. Brain. 2011 Feb;134(Pt 2):345-58.

 

 


Neue Publikationen

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Neuronal gamma oscillations and activity-dependent potassium transients remain regular after depletion of microglia in postnatal cortex tissue. J Neurosci Res. 2020 Oct;98(10):1953-1967. doi: 10.1002/jnr.24689. Epub 2020 Jul 7.

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Multifunctional reactive MALDI matrix enabling high-lateral resolution dual polarity MS imaging and lipid C=C position-resolved MS2 imaging. Anal Chem. 2020 Sep 12. doi: 10.1021/acs.analchem.0c03150. Online ahead of print.

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VEGF-D Downregulation in CA1 Pyramidal Neurons Exerts Asymmetric Changes of Dendritic Morphology without Correlated Electrophysiological Alterations. Neuroscience. 2020 Sep 10:S0306-4522(20)30578-9. doi: 10.1016/j.neuroscience.2020.09.012. Online ahead of print.

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Anesthetics and plants: no pain, no brain, and therefore no consciousness. Protoplasma. 2020 Sep 2. doi: 10.1007/s00709-020-01550-9. Online ahead of print.

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Brain energy rescue: an emerging therapeutic concept for neurodegenerative disorders of ageing. Nat Rev Drug Discov. 2020 Sep;19(9):609-633. doi: 10.1038/s41573-020-0072-x. Epub 2020 Jul 24.

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Microglia and lipids: how metabolism controls brain innate immunity.Semin Cell Dev Biol. 2020 Aug 14:S1084-9521(19)30197-1. doi: 10.1016/j.semcdb.2020.08.001. Online ahead of print.

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GM-CSF induces noninflammatory proliferation of microglia and disturbs electrical neuronal network rhythms in situ. J Neuroinflammation. 2020 Aug 11;17(1):235. doi: 10.1186/s12974-020-01903-4.

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Inhibition of cardiac Kv4.3 (Ito) channel isoforms by class I antiarrhythmic drugs lidocaine and mexiletine. Eur J Pharmacol. 2020 Aug 5;880:173159. doi: 10.1016/j.ejphar.2020.173159. Epub 2020 Apr 29.

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Selective inhibition of mitochondrial respiratory complexes controls the transition of microglia into a neurotoxic phenotype in situ. Brain Behav Immun. 2020 Aug;88:802-814. doi: 10.1016/j.bbi.2020.05.052. Epub 2020 May 21.

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Lactate Attenuates Synaptic Transmission and Affects Brain Rhythms Featuring High Energy Expenditure. iScience. 2020 Jul 24;23(7):101316. doi: 10.1016/j.isci.2020.101316. Epub 2020 Jun 27.

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A Global Cndp1-Knock-Out Selectively Increases Renal Carnosine and Anserine Concentrations in an Age- and Gender-Specific Manner in Mice. Int J Mol Sci. 2020 Jul 10;21(14):4887. doi:10.3390/ijms21144887.

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Synchronicity of excitatory inputs drives hippocampal networks to distinct oscillatory patterns. Hippocampus. 2020 May 15. doi: 10.1002/hipo.23214. [Epub ahead of print]

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Mild metabolic stress is sufficient to disturb the formation of pyramidal cell ensembles during gamma oscillations. J Cereb Blood Flow Metab. 2019 Dec 16:271678X19892657. doi: 10.1177/0271678X19892657. [Epub ahead of print

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The mitochondrial calcium uniporter is crucial for the generation of fast cortical network rhythms. J Cereb Blood Flow Metab. 2019 Nov 13:271678X19887777. doi: 10.1177/0271678X19887777. [Epub ahead of print]


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