Οι περισσότερες πληροφορίες που αφορούν μοριακούς μηχανισμούς πλαστικότητας στο κεντρικό νευρικό σύστημα, πηγάζουν από μελέτες συγκεκριμένων τύπων μακρόχρονης ενδυνάμωσης (LTP) και μακρόχρονης αναστολής (LTD), οι οποίοι εξαρτώνται από την ενεργότητα των υποδοχέων N-methyl-D-aspartate (NMDA) του γλουταμινικού οξέος. Αλλαγές στην φωσφορυλίωση των υποδοχέων NMDA από διάφορες κινάσες και φωσφατάσες διαμεσολαβούν ή και ρυθμίζουν την έκφραση του LTP και του LTD. Η οπτική αποστέρηση, όπως η εκτροφή πειραματόζωων στο σκοτάδι, επιμηκύνει την κρίσιμη περίοδο πλαστικότητας του οπτικού φλοιού. Οι υποδοχείς NMDA του γλουταμινικού οξέος, έχει αποδειχθεί ότι εμπλέκονται σημαντικά στην πλαστικότητα του οπτικού φλοιού. Η φωσφορυλίωση τους εμπλέκεται στη συναπτική πλαστικότητα μέσω της ρύθμισης της διακίνησης τους στην σύναψη και της έκφρασης τους στη επιφάνεια του κυττάρου, καθώς και μέσω της επίδρασης στη λειτουργία του ιοντικού διαύλου του υποδοχέα. Η σερίνη 1303 της υπομονάδας NR2B των υποδοχέων NMDA αποτελεί την κύρια περιοχή φωσφορυλίωσης από την CaM κινάση II και την PKC. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η συσχέτιση των μεταβολών του υποδοχέα NMDA, ο οποίος συμμετέχει σε φαινόμενα πλαστικότητας του εγκεφάλου, με την ευαίσθητη περίοδο καθορισμού της αρχιτεκτονικής του οπτικού φλοιού. Για το σκοπό αυτό εξετάσαμε τις μεταβολές της φωσφορυλίωσης της υπομονάδας NR2B των υποδοχέων NMDA σε επίμυες μετά από οπτική αποστέρηση για την περίοδο Ρ0-Ρ21 και Ρ0-Ρ30 (Ρ: postnatal day). Τα αποτελέσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας δείχνουν ότι στον οπτικό φλοιό τα επίπεδα της φωσφορυλίωσης του καταλοίπου σερίνης 1303 της NR2B υπομονάδας των υποδοχέων NMDA αυξήθηκαν στις μεταγεννητικές ημέρες 21 και 30 (κατά 27% και 47% αντίστοιχα) στα πειραματόζωα που υπέστησαν οπτική αποστέρηση συγκριτικά με πειραματόζωα ίδιας ηλικίας των οποίων η εκτροφή πραγματοποιήθηκε σε ημερήσιο κύκλο 12 ώρες φως/ 12 ώρες σκοτάδι. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν μια εξαρτώμενη από την εμπειρία ρύθμιση της φωσφορυλίωσης του καταλοίπου σερίνης 1303 της NR2B υπομονάδας των υποδοχέων NMDA . Υπάρχουν ενδείξεις ότι η φωσφωρυλίωση του καταλοίπου ser1303 της υπομονάδας NR2B του υποδοχέα NMDA μέσω της PKC ενισχύει τα NMDA-επαγώμενα ρεύματα (Liao et al., 2001). Επιπλέον μελέτες κατά την ανάπτυξη του οπτικού φλοιού επίμυων και μυών που έχουν υποστεί οπτική αποστέρηση (Carmignoto and Vicini, 1992; Yashiro et al. 2005) έχουν δείξει λειτουργικές μεταβολές του υποδοχέα NMDA και συγκεκριμένα ενίσχυση της διάρκειας του NMDA-επαγώμενου ρεύματος Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προτείνουν ότι η φωσφορυλίωση της υπομονάδας NR2B του υποδοχέα NMDA μπορεί να είναι ένας από τους μοριακούς μηχανισμούς οι οποίοι ενέχονται στην λειτουργική μεταβολή του υποδοχέα NMDA, η οποία παρατηρείται κατά την ανάπτυξη του οπτικού φλοιού που έχουν υποστεί οπτική αποστέρηση. Τέλος, τα αποτελέσματα αυτά συμφωνούν και συμπληρώνουν την υπάρχουσα βιβλιογραφία που υποστηρίζει ότι η φωσφορυλίωση αποτελεί έναν από τους παράγοντες που συμβάλλουν στην πλαστικότητα. / Phosphorylation of ligand-gated ion channels is recognized as a potentially important mechanism for short and long-term modulation of ion-channel function. Ionotropic glutamate receptors mediate most excitatory neuronal transmission in the brain and play essential roles in the regulation of synaptic activity. Depending on their specific response to different pharmacological agents, ionotropic glutamate receptors are subdivided into N-methyl-D-aspartate (NMDA), α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) and kainate receptors. NMDA receptors are heteromultimers mainly consisting of the obligatory NR1 subunit in combination with NR2A-NR2D and NR3A-B subunits. Many serine/threonine phosphorylation sites have been identified in NMDA receptor subunits, which are substrates for several kinases. Phosphorylation of NMDA receptors mediate synaptic plasticity through regulation of synaptic trafficking and surface expression of these receptors, in addition to the effects on channel function. Phosphorylation on NR2B-Ser1303 is mediated by CaM kinase II and PKC. Visual deprivation has been a powerful tool for investigating the anatomical and physiological correlates of experience-dependent plasticity. Rearing in the dark during a developmentally sensitive period blocks the development of retinal circuitry. In visual cortex, dark-rearing prolongs the critical period for ocular dominance plasticity, reduces LTD and increases LTP, attenuates the maturation of NMDA receptors and attenuates the developmental increase in inhibition relative to excitation. To test the role of neurotransmitter receptor phosphorylation on visual system plasticity, we examined the effects of dark rearing on phosphorylation of NMDA receptor subunit NR2B in rat visual cortex. In visual cortex, we found that dark rearing rats from birth leads to an increase of the percentage of NR2B subunits of the NMDA receptor that are phosphorylated on Serine 1303. Increases in NR2B subunit phosphorylation in dark-reared rats were observed at both P21 (27%) and P30 (47%) which implies that modulation of NMDA subunit phosphorylation appears at the onset and continues during the critical period for ocular dominance plasticity in rats. Our results suggest that NR2B phosphorylation at Ser1303 is regulated by activity in rat visual cortex. There is evidence for PKC-mediated enhancement of NMDA receptor currents by direct phosphorylation of NR2B at Ser1303. Several studies have shown that visual deprivation increases the current duration of synaptic NMDA receptors. A putative molecular basis for this current enhancement could be the increased phosphorylation of NR2B subunit at ser1303.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/2012 |
| Date | 09 October 2009 |
| Creators | Γαλτσίδης, Σωτήριος |
| Contributors | Γιομπρές, Παναγιώτης, Galtsidis, Sotirios, Γιομπρές, Παναγιώτης, Μητσάκου, Αδαμαντία, Ματσώκης, Νικόλαος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0023 seconds