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Type: Dissertação
Title: Isoforma de receptor e canais iônicos responsáveis pela corrente ativada por receptores metabotrópicos de glutamato em neurônios do MNTB
Authors: Ana Maria Bernal Correa
First Advisor: Christopher Kushmerick
First Referee: André Ricardo Massensini
Second Referee: Antônio Carlos Pinheiro de Oliveira
Abstract: Os receptores metabotrópicos para glutamato são uma família de receptores acoplados a proteína G, que desenvolvem funções importantes no controle da excitabilidade neuronal, na modulação da transmissão sináptica e no desenvolvimento do sistema nervoso central. Estes receptores têm sido classificados dentro de três grupos (denominados Grupo I, II, III) segundo sua estrutura e as vias de sinalização que ativam. O Grupo I é composto pelas isoformas mGluR1 e mGluR5, que apresentam similaridade na sequência de aminoácidos, na seletividade por determinados agonistas e por estarem acoplados a proteína Gq e a via de sinalização da Fosfolipase C / IP3 / DAG. A ativação de receptores mGluR do Grupo I, gera uma corrente de entrada (despolarização) em neurônios do Núcleo Medial do Corpo Trapezoide (MNTB) através de mecanismos desconhecidos. Esta corrente, que chamamos ImGluR-I, aumenta a excitabilidade destas células. Os neurônios do MNTB expressam receptores mGluR1 e mGluR5, no entanto a contribuição individual de cada isoforma para a geração da ImGluR-I não esta determinada. O objetivo deste estudo é caracterizar a contribuição de cada isoforma dos receptores metabotrópicos para glutamato do Grupo I na geração desta corrente e identificar os tipos de canais responsáveis por esta ação ionotrópica de receptores metabotrópicos para glutamato. Foram feitos registros em Patch Clamp na modalidade whole-cell current e voltage clamp de neurônios do MNTB em fatias do cérebro de camundongos neonatos (P6 a P9; peso 3 a 6 g). O efeito de agonistas, antagonistas e bloqueadores foi quantificado por medição da variação do potencial de membrana ou da corrente de membrana durante a aplicação das drogas e comparado com a linha de base prévia. Os dados numéricos são presentados como o valor da media ± S.E.M. As análises estatísticas foram feitas usando o teste T de Student, considerando diferença estatística quando o valor de P foi menor de 0.05. Este projeto foi aprovado pelo CEUA/UFMG (Protocolo 159/2015). O agonista seletivo dos mGluR do Grupo I, DHPG, evocou uma despolarização dependente da concentração em neurônios do MNTB, com um efeito máximo ao redor de 8 mV e um EC50 de 1 μM. Em registros em voltage-clamp o DHPG (10 μM) induziu uma corrente de entrada (-30.4 ± 3.1 pA). MPEP (10 μM), um antagonista seletivo para a isoforma mGluR5, reduziu a ImGluR-I em 40.5 ± 9.2% (P = 0.05, N = 5), enquanto LY367385 (100 μM), um antagonista seletivo para a isoforma mGluR1, inibiu a corrente de entrada em 100% (P = 0.02, N = 3). Numa segunda abordagem, foram usados animais com deleção genética do gene correspondente à isoforma mGluR5. Nós não observamos diferença na ImGluR-I medida em animais KO para o mGluR5 quando comparados com os animais WT da mesma colônia (-37.7 ± 6.5 pA vs. -35.1 ± 5.0 pA, N = 6; P = 0.79). Para identificar os mecanismos ionotrópicos da ImGluR-I, foram testados bloqueadoresde canais iônicos candidatos. O bloqueio dos canais ASIC com Amilorida (100 μM) não inibiu significativamente a ImGluR-I. Ao contrario, o bloqueio de canais para potássio do tipo retificadores de entrada, com BaCl2 (500 μM) ou o bloqueio de canais HCN com ZD7288 (100 μM) reduziu a corrente em 33.6 ± 5.9% (P = 0.04, N = 8) e 59.6 ± 7.5% (P = 0.01, N = 6), respectivamente. Quando aplicados conjuntamente, BaCl2 (500 μM) e ZD7288 (100 μM) inibiram a corrente em 77 ± 3.3% (P = 0.02, N = 4). Através destes resultados nós concluímos que ambos receptores mGluR1 e mGluR5 contribuem na geração da ImGluR-I. No entanto, somente mGluR1 é essencial, pois ao ser bloqueada esta isoforma a corrente é abolida, e em animais KO para mGluR5, os receptores mGluR1 compensam completamente esta perda. O bloqueio de canais HCN e canais para K+ do tipo retificador de entrada inibiu a maior parte da ImGluR-I, indicando que estes tipos de canais são responsáveis pelos efeitos ionotrópicos de receptores metabotrópicos para glutamato no MNTB.
Abstract: Metabotropic glutamate receptors play physiological roles in the control of neuronal excitability, modulation of synaptic transmission, regulation of synaptic efficacy and development of the nervous system. These receptors can be classified into three groups according to their structure and signaling pathways. Group I is composed of the isoforms mGluR1 and mGluR5 that share genetic sequence similarity, selectivity for certain agonists, and couple through Gq protein and the Phospholipase C / IP3 / DAG pathways. Activation of postsynaptic Group I mGluR receptors generates an inward (depolarizing) current in Medial Nucleus of the Trapezoid Body (MNTB) neurons through an unknown mechanism. This current, which we call ImGluR-I, increases the excitability of these cells. MNTB neurons express both mGluR1 and mGluR5 receptors, however the individual contribution of each isoform to ImGluR-I is unknown. The aim of this study is characterize the contribution of each Group I metabotropic glutamate receptor isoform to the generation of this current and to identify the channel types responsible for this ionotropic action of metabotropic glutamate receptors. Whole-cell current and voltage clamp recording were made from neonatal mice (postnatal days 6-10; weight 3–6 g) MNTB neurons using a brain slice preparation. Drug effects were quantified by measuring the change in membrane potential or membrane current during drug application compared to the previous baseline. Numerical data are presented as mean ± S.E.M. Statistical analysis was performed using Student’s t test with P<0.05 considered statistically significant. This project was approved by CEUA/UFMG (Protocol 159/2015). The Group I mGluR selective agonist DHPG evoked a dose-dependent depolarization of MNTB neurons, with a maximal effect about 8 mV and an EC50 of 1 μM. In voltage clamp recordings, DHPG (10 μM) induced an inward current (-30.4 ± 3.1 pA). MPEP (10 μM), a selective antagonist for mGluR5, reduced ImGluR-I by 40.5 ± 9.2% (P = 0.05, N = 5), whereas LY367385 (100 μM), a selective antagonist for mGluR1, inhibited the inward current by 100% (P = 0.02, N = 3). In a second approach we used mice with targeted deletion of the mGluR5 receptor gene. We observed no difference in ImGluR-I measured in mGluR5 KO mice when compared to WT littermates (-37.7 ± 6.5 pA vs -35.1 ± 5.0 pA, N = 6; P = 0.79). To identify the ionotropic mechanism of ImGluR-I, we tested inhibitors of candidate ion channels. Block of ASIC channels with Amiloride (100 μM) did not inhibit significantly ImGluR-I. In contrast, block of inward-rectifying K+ channels with BaCl2 (500 μM) or block of HCN channels with ZD7288 (100 μM) reduced the current by 33.4 ± 5.9% (P = 0.04, N = 8) and 59.6 ± 7.5% (P = 0.01, N = 6), respectively. When applied together, BaCl2 (500 μM) and ZD7288 (100 μM) inhibited the current by 77 ± 3.3% (P = 0.02, N=4). We concluded that both mGluR1 and mGluR5 contribute to the generation of ImGluR. However, only mGluR1 is essential as block of this isoform abolishes the current and mGluR1 can completely compensate for the loss of mGluR5 in KO animals. Block of HCN channels or inward-rectifying K+ channels strongly reduces ImGluR-I, indicating that these channel types are responsible for the ionotropic effects of metabotropic glutamate receptors in the MNTB.
Subject: Fisiologia
Núcleo Medial do Corpo Trapezoide
Receptor Metabotrópico Glutamatérgico do Grupo I
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLOGICAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Fisiologia e Farmacologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/58065
Issue Date: 25-Aug-2016
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