Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky
Prenatálne a postnatálne účinky ligandov δ a µ opioidných receptorov na vývoj a funkciu hipokampu
Vedúca projektu: Ľubica Lacinová
Trvanie projektu: júl 2016 – jún 2020
Koordinujúca organizácia: Institute of Pharmacology and Toxicology, Technical University of Munich, Munich, Germany
Anotácia:
Ligandy opioidných receptorov δ (DOR) a μ (MOR) sa bežne používajú na liečbu silnej akútnej a chronickej bolesti. DOR sa podieľajú aj na regulácii duševných stavov, akými sú depresia alebo chorobná úzkosť, ktoré súvisia s funkciou hipokampu. Lieky, ktoré sú ligandami DOR, nespôsobujú rovnaké vedľajšie účinky vrátane závislosti, ako spôsobujú ligandy MOR. Mechanizmus ich účinku je však oveľa menej známy ako mechanizmus účinku ligandov MOR. V našom projekte budeme analyzovať akútne (čas pôsobenia sekundy až minúty) a chronické (čas pôsobenia hodiny až dni) in vitro a in vivo (prenatálne a postnatálne) účinky ligandov DOR na excitabilitu a morfológiu hipokampálnych neurónov potkana a porovnáme ich s účinkami ligandov MOR a špecifických ligandov MOR-DOR heteromérov. Súčasne metódami molekulárnej biológie vyhodnotíme moduláciu aktivity vápnik transportujúcich proteínov ligandami DOR a MOR. Použitím transmisnej elektrónovej mikroskopie budeme analyzovať možnú remodeláciu dendritických tŕňov. Účinok ligandov DOR na hipokampálnu plasticitu kontrolných a stresovaných zvierat určíme behaviorálnymi testami a technikami molekulárnej neurofyziológie. Excitabilitu hipokampálnych neurónov budeme merať in vitro v ich primárnej kultúre metódou „patch clamp“ a v intaktnom mozgu metódou in vivo elektrofyziológie. Oba modely umožňujú sledovať akútne i chronické účinky ligandov vrátane možnej desenzitizácie receptorov a prinášajú komplementárne výhody. Primárna neuronálna kultúra umožňuje vizuálnu identifikáciu neurónov, meranie akčných potenciálov i jednotlivých iónových prúdov a koreláciu výsledkov elektrofyziologických a molekulárnobiologických dát z tej istej skupiny neurónov. In vivo elektrofyziológia umožňuje merať aktivitu neurónov v ich prirodzenom prostredí zachovávajúcom interakcie s ostatnými časťami mozgu. Napokon behaviorálne štúdie poskytujú informácie o celom organizme.
Ciele:
Budeme analyzovať in vitro and in vivo (prenatálne a postnatálne) akútne a chronické účinky ligandov μ a δ opioidných receptorov na morfológiu a excitabilitu hipokampálnych neurónov a na hipokampálnu plasticitu v kontrolných a stresovaných potkanoch. V primárnej kultúre neonatálnych hipokampálnych neurónov potkana budeme sledovať: i) zmeny v generovaní spontánnych i depolarizáciou aktivovaných sérií akčných potenciálov; ii) súvisiace zmeny aktivity napäťovo závislých iónových kanálov; iii) následné zmeny expresie transportných proteínov; iv) remodeláciu dendritických tŕňov. V intaktných mozgoch anestetizovaných zvierat budeme sledovať zmeny generovania akčných potenciálov jednotlivých hipokampálnych neurónov v prostredí zachovaných interakcií s inými časťami mozgu. Účinok ligandov δ opioidných receptorov na hipokampálnu plasticitu v kontrolných zvieratách, stresovaných zvieratách a v aldosterónovom modeli depresie budeme nalyzovať pomocou behaviorálnych testov a použitím špecifických neurochemických markerov.
Kľúčové slová:
μ a δ opioidné receptory, hipokampálna excitabilita, napäťovo závislé iónové kanály, transportné proteíny, patch clamp, in vivo elektrofyziológia, hipokampálna plasticita, stres, depresia, aldosterón, dendritické tŕne, elektrónová mikroskopia
Publikácie:
- Dremencov E, Csatlósová K, Durišová B, Lapínová L, Lacinová L , Ježová D (2017): Effect of physical exercise and acute escitalopram on the excitability of brain monoamine neurons: in vivo electrophysiological study in rats. Int J Neuropsychopharmacol 20:585-592.
- Dremencov E, Lacinova L , Flik G, Folgering JH, Cremers TI, Westerink BH (2017): Purinergic regulation of brain catecholamine neurotransmission: In vivo electrophysiology and microdialysis study in rats. Gen Physiol Biophys 6:431-441.
- Ondacova K, Moravcikova L, Jurkovicova D, Lacinova L (2017): Fibrotic scar model and TGF-b1 differently modulate action potential firing and voltage-dependent ion currents in hippocampal neurons in primary culture. Eur J Neurosci 46:2161-2176.
- Moravčíková L, Csatlósová K, Ďurišová B, Ondáčová K, Pavlovičová M, Lacinová Ľ, Dremencov E (2018): Role of serotonin-2A receptors in pathophysiology and treatment of depression. V 5-HT2A Receptors in the Central Nervous System,Guiard B.P. a Giovanni G. Di. (Eds.), Springer International Publishing, ISBN: 978-3-319-70474-6.
- Moosmang S, Haider N, Klugbauer N, Adelsberger H, Langwieser N, Müller J, Stiess M, Marais E, Schulla V, Lacinova L, Goebbels S, Nave K-A, Storm DR, Hofmann F, Kleppisch T (2005): Role of hippocampal Cav1.2 Ca2+ channels in NMDA receptor-independent synaptic plasticity and spatial memory. J Neurosci 25:9883-9892.