Συγκριτική μελέτη της έκφρασης των υπομονάδων του GABAA υποδοχέα και των πρώιμων γονιδίων c-fos και zif-268 σε Τομές από τον διαφραγματικό και τον κροταφικό ιππόκαμπο επίμυος πριν καθώς και κατά την διάρκεια της ανάπτυξης των "in vitro" οξέων κυμάτων

• Κύριος συγγραφέας: Σωτηρίου, Ευάγγελος
• Άλλοι συγγραφείς: Αγγελάτου, Φεβρωνία
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2007
• Θέματα: Κροταφικός ιππόκαμπος; Διαφραγματικός ιππόκαμπος; γ-αμινοβουτιρικό οξύ; Υπομονάδες; Dorsal hippocampus; Ventral hippocampus; GABA; Subunits; Septal; Temporal; 573.86

Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη της έκφρασης των υπομονάδων του GABAΑ υποδοχέα σε τομές από τον διαφραγματικό και τον κροταφικό ιππόκαμπο αμέσως μετά την θανάτωση του ζώου και κατά την διάρκεια της ανάπτυξης των "in vitro" οξέων κυμάτων που έχουν παρατηρηθεί μόνο σε τομές του κροταφικού ιππόκαμπου. Επιπλέον, μελετήθηκε η ποσοτική και τοπογραφική κατανομή των Α1 υποδοχέων αδενοσίνης με την χρήση του ραδιενεργού ιχνηθέτη [3H]-CHA (αγωνιστής των Α1 υποδοχέων) στον κροταφικό και τον διαφραγματικό ιππόκαμπο αμέσως μετά την θανάτωση του επίμυος. Η μελέτη της κατανομής των Α1 υποδοχέων αδενοσίνης έδειξε ότι η δέσμευση της [3H]-CHA ήταν μικρότερη στον κροταφικό σε σύγκριση με τον διαφραγματικό ιππόκαμπο με την μεγαλύτερη διαφορά να εντοπίζεται στην CA1 περιοχή. Το παραπάνω αποτέλεσμα έρχεται σε συμφωνία με την υπόθεση, ότι οι συνάψεις του κροταφικού ιππόκαμπου εμφανίζουν μεγαλύτερη πιθανότητα απελευθέρωσης γλουταμινικού οξέος σε σύγκριση με αυτές του διαφραγματικού ιππόκαμπου, καθώς οι Α1 υποδοχέων αδενοσίνης εντοπίζονται στην CA1 περιοχή κυρίως προσυναπτικά όπου ελέγχουν την απελευθέρωση γλουταμινικού οξέος. Στη συνέχεια της παρούσας μελέτης δείξαμε ότι η έκφραση του mRNA και των πρωτεϊνών για τις κυριότερες υπομονάδες του GABAA υποδοχέα είναι διαφορετική μεταξύ του διαφραγματικού και του κροταφικού ιπποκάμπου. Ειδικά, στην CA1 περιοχή του ιπποκάμπου η έκφραση των α1, β2 και γ2 υπομονάδων ήταν μικρότερη, ενώ αντίθετα η έκφραση των α2 και β1 υπομονάδων ήταν μεγαλύτερη στον κροταφικό ιπποκάμπο σε σύγκριση με τον διαφραγματικό ιππόκαμπο. Σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες που αφορούν την συνέκφραση των υπομονάδων στο σύμπλοκο του GABAA υποδοχέα τα αποτελέσματα μας υποδηλώνουν ότι ο α1β2 υποτύπος του GABAA υποδοχέα επικρατεί στον διαφραγματικό ιππόκαμπο, ενώ ο α2β1 υπότυπος κυριαρχεί στον κροταφικό ιππόκαμπο. Η διαφορετική κατανομή των υποτύπων στους δυο πόλους του ιπποκάμπου που είναι εντονότερη στην CA1 περιοχή, μπορεί να επηρεάζει τις ιδιότητες του διαύλου (αγωγιμότητα, πλάτος και διάρκεια των IPSCs), δείχνοντας ότι οι υπότυποι του GABAA υποδοχέα που εντοπίζονται στον κροταφικό ιππόκαμπο έχουν μικρότερη ανασταλτική αποτελεσματικότητα, η οποία συμφωνεί με την μικρότερη GABAA-προερχόμενη αναστολή που έχει δειχθεί στην CA1 περιοχή του κροταφικού ιππόκαμπου. Επιπλέον θα μπορούσε να εξηγήσει την μεγαλύτερη επιρρέπεια του κροταφικού ιππόκαμπου στην επιληψία. Η χαμηλότερη έκφραση του mRNA για τις α4, β3 και δ υπομονάδες του GABAA υποδοχέα στην περιοχή της οδοντωτής έλικας του κροταφικού ιπποκάμπο υποδεικνύει ότι η έκφραση του α4β3δ υποτύπου είναι μικρότερη στον κροταφικό σε σύγκριση με τον διαφραγματικό ιππόκαμπο. Καθώς έχει δειχθεί ότι ο α4β3δ υπότυπος παίζει σημαντικό ρόλο στην τονική αναστολή στα κοκκιώδη κύτταρα της οδοντωτής έλικας, τα παραπάνω αποτέλεσμα μας πιθανώς σημαίνει ότι η τονική αναστολή είναι διαφορετική στους δυο πόλους του ιππόκαμπου. Η αύξηση της έκφρασης του mRNA της α5 υπομονάδας στην CA1 περιοχή του κροταφικού ιπποκάμπου μπορεί να επηρεάζει την ικανότητα για συναπτική βραχυ- και μακρο-χρόνια πλαστικότητα η οποία έχει βρεθεί να είναι διαφορετική μεταξύ του κροταφικού και του διαφραγματικού ιπποκάμπου καθώς έχει δειχθεί ότι οι α5-υπότυποι παίζουν ρόλο σε διαδικασίες μνήμης και μάθησης. Επίσης, οι α5-υπότυποι του GABAA υποδοχέα στην CA1 περιοχή του ιππόκαμπου συμμετέχουν στην τονική αναστολή. Τα υψηλότερα επίπεδα στην έκφραση του mRNA για την α5 υπομονάδα στον κροταφικό ιππόκαμπο σε σύγκριση με τον διαφραγματικό ιππόκαμπο πιθανώς υποδεικνύουν ότι η τονική αναστολή είναι διαφορετική στην CA1 περιοχή των δυο πόλων του ιππόκαμπου. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής μελετήσαμε την πιθανή συσχέτιση του GABAεργικού συστήματος με την οργάνωση των "in vitro" οξέων κυμάτων η οποία έχει παρατηρηθεί, σε κανονικές "in vitro" συνθήκες, μόνο σε τομές του κροταφικού ιππόκαμπου. Για το λόγο αυτό πραγματοποιήσαμε αναλυτική μελέτη της έκφρασης του mRNA των υπομονάδων (α1, α2, α5, β1, β2, β3, γ2) του GABAΑ υποδοχέα σε διάφορα χρονικά διαστήματα κατά την κανονική "in vitro" διατήρηση των τομών (15min, 1, 3, 5 και 8h). Αρχικά μελετήσαμε την έκφραση των πρώιμων γονιδίων (c-fos, zif-268), που είναι δείκτες της νευρωνικής ενεργότητας, μετά από 5 ώρες κανονικής "in vitro" διατήρησης των τομών με σκοπό τη πιθανή συχέτιση της έκφρασης τους με την οργάνωση των "in vitro" οξέων κυμάτων. Τα αποτελέσματα μας έδειξαν και στους δυο πόλους του ιπποκάμπου παρόμοια αύξηση της έκφρασης του mRNA τόσο για το c-fos όσο και για zif-268 γεγονός που υποδηλώνει ότι γονιδιακή ενεργότητα είναι παρόμοια και όσο αφορά τα συγκεκριμένα πρώιμα γονίδια ανεξάρτητη της ανάπτυξης των "in vitro" οξέων κυμάτων. Στην CA1 περιοχή του κροταφικού ιππόκαμπου παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση της έκφρασης του mRNA των α1, β2 και γ2 υπομονάδων του GABAΑ υποδοχέα η οποία ξεκινάει την 1η ώρα, δηλαδή πριν την οργανωμένη εμφάνιση της αυθόρμητης δραστηριότητας, γίνεται μέγιστη στις 4 ώρες παραμονής των τομών σε Τεχνητό Εγκεφαλονωτιαίο Υγρό (ΤΕΝΥ) και συμβαδίζει χρονικά με την οργάνωση των "in vitro" οξέων κυμάτων. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές αλλαγές σε τομές που προέρχονται από τον διαφραγματικό ιππόκαμπο. Έχει δειχθεί ότι οι α1-υπότυποι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανασταλτική ικανότητα του υποδοχέα. Επίσης η παρουσία της β2 υπομονάδας στον δίαυλο χαρακτηρίζει μεγαλύτερα σε πλάτος και διάρκεια ανασταλτικά ρεύματα συγκρινόμενη με τις β1 υπομονάδες. Φαίνεται λοιπόν ότι ο υπότυπος α1β2γ2, του οποίου η έκφραση αυξάνει πριν την έναρξη της οργανωμένης ρυθμικής δραστηριότητας, λόγω της συγκρότησης του από τις συγκεκριμένες υπομονάδες, έχει μεγάλη ανασταλτική αποτελεσματικότητα η οποία μπορεί να συμμετέχει στην ανάπτυξη των "in vitro" οξέων κυμάτων. Η δέσμευση της [3H]–muscimol αυξάνει σε τομές που προέρχονται μόνο από τον κροταφικό ιππόκαμπο και έχουν παραμείνει σε κανονικές "in vitro" συνθήκες για 8 ώρες σε σύγκριση με αντίστοιχες τομές που προέρχονται αμέσως μετά την θανάτωση του ζώου. Καμία αλλαγή δεν παρατηρήθηκε στην δέσμευση της [3H]–muscimol σε τομές που προέρχονται από τον διαφραγματικό ιππόκαμπο. Η αύξηση της δέσμευσης της [3H]–muscimol μόνο στις τομές που προέρχονται από τον κροταφικό ιππόκαμπο είναι σε συμφωνία με την αύξηση της έκφρασης του α1β2γ2-υποτύπου καθώς έχει δειχθεί ότι η θέση δέσμευσης της muscimol στο δίαυλο του GABAA υποδοχέα είναι μεταξύ των α1 και β2 υπομονάδων. Συμπερασματικά, η εκλεκτική αύξηση της έκφρασης του α1β2γ2-υπότυπου μόνο στην CA1 περιοχή του κροταφικού δηλώνει μεγαλύτερη ανασταλτική αποτελεσματικότητα των GABAA υποδοχέων, δεδομένου ότι ο α1β2γ2-υπότυπος προκαλεί μεγαλύτερα ανασταλτικά μετασυναπτικά ρεύματα. Το παραπάνω μπορεί να σχετίζεται με την "in vitro" εμφάνιση των οξέων κυμάτων καθώς η αυθόρμητη δραστηριότητα προέρχεται από GABAA-επαγόμενες υπερπολώσεις των πυραμιδικών κυττάρων, ενώ και η αύξηση στην έκφραση του α1β2γ2-υποτύπου συμπίπτει χρονικά με την εμφάνιση των "in vitro" οξέων κυμάτων.