Role of novel lipid-sensitive receptors in the regulation of cortical networks  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
46407
Type F
Principal investigator Katona, István
Title in Hungarian Új lipid-szenzitív receptorok szerepe a kérgi neuronhálózatok működésében
Title in English Role of novel lipid-sensitive receptors in the regulation of cortical networks
Panel Neurosciences
Department or equivalent Laboratory of Molecular Neurobiology (Institute of Experimental Medicine)
Participants Ludányi, Anikó
Makara, Judit
Mátyás, Ferenc
Szabó, Norbert
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 8.385
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A fiatal kutatói OTKA pályázat legfontosabb eredménye a szinaptikus endokannabinoid szignálrendszer molekuláris és anatómiai feltérképezése volt. Kísérleteinkben felfedeztük, hogy a DGL-α enzim, amely a 2-arachidonoylglycerol (2-AG) endokannabinoid molekulát szintetizálja, a hippocampális glutamáterg szinapszisok posztszinaptikus oldalán koncentrálódik. A 2-AG receptora a CB1 kannabinoid receptor ezzel szemben preszinaptikusan az axon terminálisokon található. Ez a retrográd negatív visszacsatolási útvonal fontos szerepet játszhat a szinapszisok túlműködésének fékezésében. Ezért fontos eredmény, hogy kimutattuk, hogy a CB1 receptor mennyisége a glutamáterg axon terminálisokon jelentősen lecsökken temporális lebeny eredetű epilepsziás betegek hippocampusában, amely hozzájárulhat a fokozott neuronális excitabilitáshoz. További kísérleteinkben feltártuk, hogy a fenti molekuláris és anatómiai szerveződés általános tulajdonsága a serkentő szinapszisoknak az agyi jutalmazórendszerben résztvevő és az addikció kialakulásáért felelős agyterületeken is. Végül felfedeztük, hogy a NAPE-PLD enzim, amely az endokannabinoidok egy másik családjának, az N-acylethanolaminoknak a szintéziséért felelős, a DGL-α-val ellentétben nem posztszinaptikusan, hanem preszinaptikusan az idegvégződésekben fordul elő. Ez arra utal, hogy a különböző endokannabinoid molekulák eltérő szignál útvonalakban vehetnek részt a szinapszisokban és ezért élettani, valamint kórélettani jelentőségük is különböző lehet.
Results in English
The main achievement of the present young investigator OTKA grant was the molecular and anatomical characterization of synaptic endocannabinoid signaling. We found that DGL-α, the biosynthetic enzyme of the endocannabinoid, 2-arachidonoylglycerol (2-AG), is concentrated postsynaptically at glutamatergic synapses in the hippocampus. In contrast, 2-AG’s predominant target, the CB1 cannabinoid receptor was found presynaptically on glutamatergic axon terminals. This negative feed-back signal may play a defensive role against excess presynaptic activity and excitotoxicity. Importantly, comparative expression profiling of the endocannabinoid system elucidated that CB1 receptor expression and the fraction of glutamatergic axon terminals equipped with CB1 are down-regulated in the hippocampus of epileptic patients suggesting that the neuroprotective machinery involving endocannabinoids is impaired in epilepsy. We provided evidence that the molecular architecture of endocannabinoid signaling is similar in brain areas involved in reward signaling and addiction. Finally, we showed that NAPE-PLD, a biosynthetic enzyme for other endocannabinoid molecules which belong to the family of N-acylethanolamines, is also localized at glutamatergic synapses, but in contrast to DGL-α, it is positioned presynaptically. Thus, different endocannabinoid molecules may have different routes to follow on the synaptic information highway and thereby may contribute to distinct physiological processes.
Full text http://real.mtak.hu/1419/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Mátyás F, Watanabe M, Mackie K, Katona I, Freund TF: Molecular architecture of the cannabinoid signaling system in the core of the nucleus accumbens, IDEGGYÓGYÁSZATI SZEMLE 60: 187-191 (2007), 2007
Szabadits E, Cserep C, Ludanyi A, Katona I, Gracia Llanes J, Freund TF, Nyiri G: Hippocampal gabaergic synapses possess the molecular machinery for retrograde nitric oxide signaling, J NEUROSCI 27: (30) 8101-8111 (2007), 2007
Ágnes L. Bodor, István Katona, Gábor Nyíri, Ken Mackie, Catherine Ledent, Norbert Hájos and Tamás F. Freund: Endocannabinoid Signaling in Rat Somatosensory Cortex:Laminar Differences and Involvement of Specific Interneuron Types, The Journal of Neuroscience, July 20, 2005 • 25(29):6845– 6856 •, 2005
István Katona, Gabriella M Urbán, Matthew Wallace, Catherine Ledent, Kwang-Mook Jung, Daniele Piomelli, Ken Mackie and Tamás F. Freund: Molecular Composition of the Endocannabinoid System at Glutamatergic Synapses, The Journal of Neuroscience, May 24, 2006 • 26(21):5628–5637 •, 2006
Berghuis P, Rajnicek AM, Morozov YM, Ross RA, Mulder J, Urbán GM, Monory K, Marsicano G, Matteoli M, Canty A, Irving AJ, Katona I, Yanagawa Y, Rakic P, Lutz B, Mackie K, Harkány T: Hardwiring the brain: Endocannabinoids shape neuronal connectivity, SCIENCE 316: 1212-1216 (2007), 2007
Freund TF, Katona I: Perisomatic inhibition, NEURON 56: (1) 33-42 (2007), 2007
Makara JK, Katona I, Nyiri G, Nemeth B, Ledent C, Watanabe M, de Vente J, Freund TF, Hajos N: Involvement of nitric oxide in depolarization-induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during activation of cholinergic receptors, J NEUROSCI 27: (38) 10211-10222 (2007), 2007
Tappe-Theodor A, Agarwal N, Katona I, Rubino T, Martini L, Swiercz J, Mackie K, Monyer H, Parolaro D, Whistler J, Kuner T, Kuner R: A molecular basis of analgesic tolerance to cannabinoids, J NEUROSCI 27: 4165-4177 (2007), 2007
Uchigashima M, Narushima M, Fukaya M, Katona I, Kano M, Watanabe M: Subcellular arrangement of molecules for 2-arachidonoyl-glycerol-mediated retrograde signaling and its physiological contribution to synaptic modulation in the striatum, J NEUROSCI 27: 3663-3676 (2007), 2007
Ludányi A, Erőss L, Czirják S, Vajda P, Halász P, Watanabe M, Palkovits M, Maglóczky Z, Freund TF, Katona I: Down-regulation of the CB1 cannabinoid receptor and related molecular elements of the endocannabinoid system in epileptic human hippocampus, J NEUROSCI in press (2008), 2008
Mátyás F, Urbán GM, Watanabe M, Mackie K, Zimmer A, Freund TF, Katona I: Identification of the sites of 2-arachidonoylglycerol synthesis and action imply retrograde endocannabinoid signaling at both gabaergic and glutamatergic synapses in the ventral tegmental area, NEUROPHARMACOLOGY 54: 95-107 (2008), 2008
Nyilas R, Dudok B, Urbán GM, Mackie K, Watanabe M, Cravatt BF, Freund TF, Katona I: Enzymatic machinery for endocannabinoid biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals, J NEUROSCI 28: (5) 1058-1063 (2008), 2008




 

Events of the project

  
2009-12-07 09:03:32
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Agykéreg Kutatócsoport (MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet), Új kutatóhely: Molekuláris Neurobiológiai Kutatócsoport (MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet).



Back »