Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/33178
Title: mGlu7 receptor modulation of synaptic transmission and short-term plasticity at the CA1 and dentate gyrus areas of the hippocampus
Authors: Pires, Johny Helder da Silva Dias 
Orientador: Lavreysen, Hilde
Veys, Ken
Duarte, Carlos
Keywords: Receptores metabotropicos de glutamato; Plasticidade sináptica; Transmissao sináptica; Hipocampo
Issue Date: 2014
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: The metabotropic glutamate subtype receptor 7 (mGlu7 receptor) is the most highly conserved, the predominant of the group III mGlu receptor in the presynaptic active zone and the most widely distributed among mGlu receptors, suggesting a critical role in regulating excitatory and inhibitory synaptic transmission in the central nervous system (CNS). Nonetheless the characterization of the functional role of the mGlu7 receptor in the CNS has been hampered by the lack of selective agents and limited to mGluR7 knockout mouse studies until valuable pharmacological tools for studying its function are being developed. The main aim of this work was to investigate its role in the control of hippocampal basal synaptic transmission and short-term plasticity. Hippocampal slices from adult and immature Sprague Dawley rats were used to record electrophysiological events using paired-pulse stimulation and a Short-High stimulation paradigm in Schaffer fiber-CA1 synapses and/or dentate gyrus medial perforant path- granule cells synapses. When tested in the CA1 area L-2- amino-4-phosphonobutyric acid (L-AP4, 3 µM to 1 mM) demonstrated a very different EC50 for adult ad immature rats, 1.13 mM and 10.44 µM, respectively. The diverse allosteric modulators used (AMN802, MMPIP and ADX71743) have demonstrated a promising potential when tested in diverse types of cells expressing the mGlu7 receptor. However when tested in brain slices in CA1 none of them modified in a relevant manner the effect of 600 µM of LAP4 ((0.74±0.1); MMPIP (10 μM) and L-AP4 (600 μM), 0.56±0.09; ADX71743 (10 μM) and L-AP4 (600 μM), 0.80±0.09; AMN082 (1 μM) and L-AP4 (600 μM), 0.66±0.1). In the other hand, in the dentage gyrus medial perforant path, LY341495 reversed the effect of L-AP4 (0.97±0.05) and, controversially, MMPIP potentiated it (MMPIP plus L-AP4, 0.51±0.06). In view of the proposed role of mGlu7 as a “low-pass filter”, its role in spontaneous and NMDA evoked spiking was tested with the used of L-AP4. The compound demonstrated a negative effect over spontaneous events (L-AP4 (600 µM), 94.6%± 12) nonetheless when applied before or after elevated doses of NMDA it led to a further increase of the events evoked (NMDA 100 μM and L-AP4 600 μM, 143.4%± 2.85; L-AP4 600 μM and NMDA 100 μM, 1101.4%± 14). The presence of GABAA receptor antagonist picrotoxin (PTX) partially reverted the effects of LAP4 (600 µM) (0.94±0.04 – with PTX vs. 0.74±0.1 –without PTX) and in the presence of 10 μM PTX L-AP4 did not led to an alteration of the PPR. L-AP4 at a concentration of 600 μM significantly reduces both the values for the peak and area under the curve of NMDAR mediated potentials, indicating that the compound is modulating this receptor response (Peak value: L-AP4 600 μM, 0.53±0.04; Area under the curve: L-AP4 600 μM, 0.55±0.03) The results suggest that L-AP4 may be acting on different targets than mGlu receptors with a possible agonist effect over GABAa receptors and/or antagonism of NMDAR responses. This still allows the presence of a small window for mGlu7 receptors that need to be further explored with relevant models and more selective compounds tested in those same models.
O recetor metabotrópico de glutamato do subtipo 7 (recetor mGlu7) é o recetor mais conservado entre espécies, sendo dos elementos do grupo III dos recetores mGlu o que predominantemente se encontra na zona pré-sináptica, este é também o mais amplamente distribuído entre os receptores metabotrópicos de glutamato. Estas características sugerem um papel crítico na regulação da transmissão sináptica excitatória e inibitória no sistema nervoso central (SNC). No entanto, a caracterização funcional deste recetor no SNC continua a ser limitada à existência de modelos knockout para o mGlu7 e pela falta de agentes seletivos até que novos agentes farmacológicos sejam desenvolvidos. O principal objetivo deste trabalho foi discernir o papel que este recetor tem no controlo da transmissão sináptica basal e na plasticidade de curta duração no hipocampo. Para tal, foram obtidos registos eletrofisiológicos a partir de fatias de hipocampo de ratos Sprague Dawley adultos e jovens. Estes registos foram obtidos após estimulação por pulso pareado tanto nas fibras de Schaffer-CA1 como no caminho perfurante medial – células granulares do giro dentado. Quando testado na área CA1 o agonista ácido L-2- amino-4-fosfonobutirico (L-AP4, 3 µM até 1 mM) demonstrou um EC50 muito diferente entre ratos adultos e imaturos, 1.13 mM e 10.44 µM respetivamente. Os diversos moduladores alostéricos usados (AMN802, MMPIP e ADX71743) demonstram um potencial promissor quando testados em diversos tipos de linhas celulares que expressam o recetor mGLU7. Contudo quando testados em fatias de cérebro na área CA1 do hipocampo nenhum dos compostos modificou de maneira significativa os efeitos da aplicação de 600 µM de L-AP4 (0.74±0.1; 10 μM MMPIP e 600 μM L-AP4: 0.56±0.09; 10 μM ADX71743 e 600 μM L-AP4: 0.80±0.09; 1 μM AMN082 e 600 μM L-AP4: 0.66±0.1). Em contraste no giro dentado, o antagonista LY341495, reverteu os efeitos do L-AP4 (0.97±0.05) e contrariamente ao esperado, o MMPIP potenciou os efeitos do agonista (MMPIP e L-AP4: 0.51±0.06). Tendo em conta o pressuposto papel do recetor como filtro passa-baixo, o seu potencial papel no controlo da atividade neuronal espontânea mediada por NMDA foi testado usando o L-AP4. Este composto diminuiu o número de eventos espontâneos (600 µM L-AP4: 94.6%± 12) no entanto, quando aplicado antes ou depois de doses elevadas de NMDA conduziu a um aumento dos eventos evocados por NMDA (100 uM NMDA e 600 uM L-AP4: 143,4% ± 2,85; 600 uM L-AP4 e 100 uM NMDA: 1101,4% ± 14). Na presença de picrotoxina (PTX), um antagonista dos recetores GABAA, os efeitos de L-AP4 foram parcialmente revertidos(600 uM L-AP4: com PTX: 0.94±0.04 versus sem PTX:0.74±0.1) e na presença de 10 μM PTX este não induziu a alteração de PPR. O L-AP4 a uma concentração de 600 uM reduz significativamente tanto os valores de pico como a área sob a curva dos potenciais mediados por NMDAR, indicando que o composto estará a modular a resposta do recetor (valor de pico: L-AP4 600 uM, 0,53 ± 0,04; área sob a curva: L-AP4 600 mM, 0,55 ± 0,03). Os resultados sugerem que o L-AP4 pode estar a atuar em alvos diferentes dos recetores mGlu com um possível efeito agonista sobre os recetores GABAa e/ou antagonista das respostas do NMDAR. Contudo, os dados parecem também indicar a presença de uma pequena janela de ação para os recetores mGlu7, que precisa de ser mais explorada em modelos relevantes e testada com compostos mais seletivos.
Description: PIRES, Johny Helder da Silva Dias - mGlu7 receptor modulation of synaptic transmission and short-term plasticity at the CA1 and dentate gyrus areas of the hippocampus . Coimbra : [s.n.], 2014. Dissertação de Mestrado em Biologia Celular e Molecular.
URI: http://hdl.handle.net/10316/33178
Rights: openAccess
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