GluK1 kainate receptors regulate synaptic population activity and plasticity in the amygdala
| Title: | GluK1 kainate receptors regulate synaptic population activity and plasticity in the amygdala |
| Author(s): | Haikonen, Joni |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
| Degree program: | Master's Programme in Neuroscience |
| Specialisation: | Neuroscience |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2019 |
| Abstract: |
Kainaattireseptorit säätelevät hermosolujen toimintaa aivoissa (Li, H., & Rogawski, M. A. (1998), Braga, M. F. et al. (2004), Lerma & Marques (2013), Carta, M (2014)). Mantelitumakkeessa näiden reseptorien on osoitettu vaikuttavan synaptiseen signalointiin ja plastisuuteen, sekä glutamaatin ja γ-aminobutyyrihapon (GABA) vapautumiseen synaptisesta päätteestä (Li, H. et al. (2001). Braga, M. F. et al. (2003), Braga, M. F. et al. (2009), Aroniadou-Anderjaska, V. et al. (2012), Negrete‐Díaz, J. V. et al. (2012)), mutta niiden vaikutusta mantelitumakkeen hermoverkkojen kehitykseen ei tunneta. Tässä tutkielamssa halusimme ymmärtää kuinka GluK1 kainaatti reseptorit säätelevät synaptista populaatio aktiivisuutta ja plastisuutta kehittyvässä mantelitumakkeessa, mittaamaalla solunulkoisia kenttäpotentiaaleja P15-18 ikäisten Wistar Han rottien aivoleikkeistä. Koska solunulkoisia kenttäpotentiaaleja ei usein mitata mantelitumakkeesta, määritimme mittaamamme kenttäpotentiaalin ominaisuudet farmakologisesti. Kun kenttäpotentiaalin validiteetti oli määritetty, kykenimme osoittamaan, että GluK1 kainaattireseptorien toiminnan esto S)-1-(2-Amino-2-karboxyethyyli)-3-(2-karboxy-5-fenyylithiofeny-3-yli-metyyli)-5-metyylipyrimidiini-2,4-dioni (ACET) ei aiheuttanut merkittäviä muutoksia kenttäpotentiaalissa. GluK1 aktivaatio GluK1 agonistilla RS-2-amino-3-(3-hydroxy-5-tert-butylisoxazol-4-yl) proprionihappolla (ATPA) madalsi kenttäpotentiaalin amplitudia, vaikuttamatta sen konduktiojyrkkyyteen, viitaten inhibitorisen signaloinnin lisääntymiseen hermoverkossa. Estämällä GABAergiset reseptorit pikrotoksiinilla (GABAA-reseptori antagonisti) ATPAn vaikutukset kenttäpotentiaalin amplitudiin vähenivät merkittävästi. Lisäksi, varmistimme että GluK1 aktivointi ATPAlla lisää inhibitorista signalointia mantelitumakkeessa, mitaamalla spontaanin inhibitorisen signaloinnin frekvenssiä kokosolun virtalukituksella. GluK1 aktivaatio kasvatti spontaanin inhibitorisen signaloinnin frekvenssiä merkittävästi mantelitumakkeen neuroneissa. Lopuksi kykenimme myös osoittamaan, että GluK1 kainaattireseptorien aktivointi ATPAlla estää pitkäkestoisen potentiaation (LTPn) muodostumista. Tuloksemme osoittavat, että GluK1 reseptorit olennaisesti säätelevät synaptista signalointia ja plastisuuttaa kehittyvässä mantelitumakkeessa.
Kainate receptors are known to regulate neuronal function in the brain (Li, H., & Rogawski, M. A. (1998), Braga, M. F. et al. (2004), Lerma & Marques (2013), Carta, M (2014)). In the amygdala, they have been shown to affect synaptic transmission and plasticity, as well as glutamate and γ-aminobutyric acid (GABA) release (Li, H. et al. (2001). Braga, M. F. et al. (2003), Braga, M. F. et al. (2009), Aroniadou-Anderjaska, V. et al. (2012), Negrete‐Díaz, J. V. et al. (2012)), however, their role during development of the amygdala circuitry is not known. In the present study, we wished to understand how GluK1 kainate receptors regulate synaptic population activity and plasticity in the developing amygdala by using extracellular field recordings in P15-18 Wistar Han rat pup brain slices. Since field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) are not commonly measured from the amygdala, we first sought to pharmacologically characterize the basic properties of the extracellular signal, recorded from the basolateral amygdala in response to stimulation of the external capsulae (EC). Having confirmed the validity of the fEPSP as a measure of postsynaptic population response, we were able to show that blocking GluK1 with (S)-1-(2-Amino-2-carboxyethyl)-3-(2-carboxy-5-phenylthiophene-3-yl-methyl)-5-methylpyrimidine-2,4-dione (ACET), a selective GluK1 antagonist, had no effect on the fEPSP. Furthermore, activation of GluK1 with RS-2-amino-3-(3-hydroxy-5-tert-butylisoxazol-4-yl) propanoic acid (ATPA), a GluK1 agonist, reduced the amplitude of the fEPSP, without affecting its slope, suggesting an increase in inhibitory signaling within the network. Blocking GABAergic activity with GABAA- receptor antagonist picrotoxin significantly reduced the effects of ATPA. Additionally, the increase in inhibitory signaling due to the activation of GluK1 was confirmed with whole-cell voltage clamp, by measuring spontaneous inhibitory postsynaptic current (sIPSC) frequency. Activation of GluK1 heavily increased sIPSC frequency in the basolateral amygdala neurons. Finally, we were also able to show that activation of GluK1 with ATPA strongly attenuates LTP induction. These results show that GluK1 kainate receptors play a vital role in the modulation of synaptic transmission and plasticity in the developing amygdala.
|
| Keyword(s): | Amygdala Plasticity GluK1 Kainate receptors Wistar-han Development |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Haikonen_Joni_Maisterintutkielma_2019.pdf | 1.614Mb |