Dendritikus nikotin receptorok hatása a visszaterjedő akciós potenciálra és az hosszúm távú potenciációra
Title in English
Dendritic nicotinic receptors modulate backpropagating action potentials and long-term plasticity of interneurons
Keywords in Hungarian
nikotinos receptorok, plaszticitás, interneuronok
Keywords in English
nicotinic receptors, plasticity, interneurons
Discipline
Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)
100 %
Ortelius classification: Neurobiology
Panel
Publications Panel
Department or equivalent
Department of Pharmacology (Institute of Experimental Medicine)
Starting date
2009-01-01
Closing date
2009-03-31
Funding (in million HUF)
0.564
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Summary in Hungarian
A stratum radiatum interneuronjai a piramissejtekkel ellentétben jelentős számú nikotinos acetilkolin receptort (nAChR) tartalmaznak, ezek plaszticitásban betöltött feladata azonban mindeddig feltáratlan maradt. A korábbi élettani munkákkal szemben mi nagy mennyiségben találtunk funkcionális alfa-7-es nAChR-okat patkány interneuronjainak dendritjein. Sőt, az alfa-7-es nAChR-ok aktivációja révén kiváltott calcium tranziensek emelkedő tendenciát mutattak a sejttestől való távolság függvényében. Eme extraszinaptikus alfa-7-es nAChR-ok kolinerg agonistákkal való aktivációja a kezelési idő függvényében gátolta vagy serkentette a visszaterjedő akciós potenciálokat. Korábbi munkáink, miszerintaz alfa-7-es nAChR-ok befolyásolhatják a szinaptikus transzmissziót, arra utalnak, hogy az alfa-7-es nAChR-ok fontos szerepet játszhatnak a tüzelési időzítéstől függő plaszticitás szabályzásában. Jelen munkánkban bizonyítottuk, hogy a hosszú távú potenciáció valóban megnövekedett mértéket mutat a dendritikus alfa-7-es nAChR-ok serkentésével. Eredményeink új, kolinerg mechanizmust sejtetnek a memóriakódolásban és memórianyomok előhívásában.
Summary
Stratum radiatum interneurons, unlike pyramidal cells, are rich in nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs); however, the role of these receptors in plasticity has remained elusive. As opposed to previous physiological studies, we found that functional alpha7-subunit-containing nAChRs (alpha7-nAChRs) are abundant on interneuron dendrites of rats. Moreover, dendritic Ca2+ transients induced by activation of alpha7-nAChRs increase as a function of distance from soma. The activation of these extrasynaptic alpha7-nAChRs by cholinergic agonists either facilitated or depressed backpropagating action potentials, depending on the timing of alpha7-nAChR activation. We have previously shown that dendritic alpha7-nAChRs are involved in the regulation of synaptic transmission, suggesting that alpha7-nAChRs may play an important role in the regulation of the spike timing-dependent plasticity. Here we provide evidence that long-term potentiation is indeed boosted by stimulation of dendritic alpha7-nAChRs. Our results suggest a new mechanism for a cholinergic switch in memory encoding and retrieval.
Final report
Results in Hungarian
A hippocampus stratum radiatum interneuronjai a piramissejtekkel ellentétben bőségesen tartalmaznak nikotinos acetylcholin receptorokat (nAChR). Mégis, e receptorok plaszticitásban betöltött szerepe ezidáig feltáratlan maradt. A korábbi fiziológiai munkákkal ellentétben kísérleteink szerint a patkány interneuronjainak dendritjein nagy számban találhatunk funkcionális alfa7 alegységet tartalmazó nAChR-okat. Sőt, az alfa7-nAChR-ok aktivációja által kiváltott dendritikus kalcium tranziensek növekedést mutattak a sejttesttől való távolság függvényében. Ezen extraszinaptikus alfa7-nAChR-ok cholinerg agonistákkal való aktivációja az alfa7-nAChR aktiváció időzítésétől függően vagy növelte, vagy csökkentette a visszaterjedő akciós potenciálokat. Korábbi kísérleteinkben már kimutattuk, hogy az alfa7-nAChR-ok szerepet játszanak a szinaptikus transzmisszió szabályzásában, és ez arra utalhat, hogy az alfa7-nAChR-ok fontos szerepet játszthatnak a tüskeidőzítés-függő plaszticitásban. Az új, két-foton mikroszkópos pásztázó technika révén nyert eredményeink azt mutatják, hogy a hosszú távú potenciáció (LTP) valóban serkentést mutathat a dendritikus alfa7-nAChR-ok hatására.
Results in English
Stratum radiatum interneurons, unlike pyramidal cells, are rich in nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs); however, the role of these receptors in plasticity has remained elusive. As opposed to previous physiological studies, we found that functional a7-subunitcontaining nAChRs (a7-nAChRs) are abundant on interneuron dendrites of rats. Moreover, dendritic Ca2+ transients induced by activation of a7-nAChRs increase as a function of distance from soma. The activation of these extrasynaptic a7-nAChRs by cholinergic agonists either facilitated or depressed backpropagating action potentials, depending on the timing of a7-nAChR activation. We have previously shown that dendritic a7-nAChRs are involved in the regulation of synaptic transmission, suggesting that a7-nAChRs may play an important role in the regulation of the spike timing-dependent plasticity. Here we provide evidence that long-term potentiation is indeed boosted by stimulation of dendritic a7-nAChRs. Our results suggest a new mechanism for a cholinergic switch in memory encoding and retrieval.
Balázs Rózsa,Gergely Katona,Attila Kaszás,Róbert Szipőcs,E.Sylvester Vizi: Dendritic nicotinic receptors modulate backpropagating action potentials and long-term plasticity of interneurons, European Journal of Neuroscience vol.27 pp.364-377,2008, 2009
