Mecanismos de depresión sinaptica inhibitoria a largo plazo inducidos por serotonina en la corteza prefrontal

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2019-10

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Universidad de Valparaíso

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Departamento o Escuela

Programa de Doctorado en Ciencias con mencion en Neurocienciass

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La corteza prefrontal (PFC) constituye el nivel más alto en la jerarquía cortical en el cerebro. Es, una estructura clave en funciones sociales y cognitivas, como el aprendizaje y la memoria, y cuya disfunción se ha asociado a diversos trastornos neuropsiquiátricos. Para una adecuada integración de la información y lograr una capacidad funcional óptima en la PFC, resulta esencial el rol del sistema GABAérgico para la mantención de un apropiado balance excitación-inhibición. Al respecto, la serotonina (5-HT) es un neuromodulador que controla fuertemente la fisiología de la PFC; diversos antecedentes indican que la compleja acción de 5-HT sobre la función sináptica depende de la activación de distintos subtipos de receptores serotoninérgicos (5-HTR). Sin embargo, aún se desconoce la contribución relativa de cada subtipo de 5-HTR en el control de la eficacia sináptica inhibitoria en PFC. Utilizando una combinación de técnicas de electrofisiología, optogenética y farmacología, estudiamos los mecanismos de inducción y expresión de la plasticidad sináptica a largo plazo en sinapsis GABAérgicas inducidos por la activación de 5-HTR en la PFC de ratón. Nuestros resultados muestran que la 5-HT induce depresión a largo plazo (iLTD) de las corrientes inhibitorias evocadas (eIPSC) en neuronas piramidales de capa 2/3. El mecanismo de inducción de iLTD por 5-HT en PFC fue dependiente de la capa de las cuales provengan las fibras GABAérgicas, ya sean de capa 2/3 (L2/3) o capa 5 (L5). La inducción de la iLTD sobre las fibras provenientes de L2/3 requirió la activación conjunta de los receptores 5-HT2A y 5-HT3. Se observó que la activación de 5-HT2A induce la liberación de endocannabinoides (eCBs) para activar CB1R en el terminal presináptico, disminuyendo la probabilidad de liberación de GABA. Esta forma de iLTD es completamente bloqueada por el agonista inverso de CB1R AM251. También observamos que la activación de 5-HT3 aumentó la liberación de GABA sobre el terminal presináptico inhibitorio, activando receptores GABAB en esta terminal reduciendo la liberación de GABA. Esta depresión es inhibida por el antagonista de GABAB CGP. Nuestros resultados muestran que la iLTD inducida por 5-HT requiere de la coactivación de CB1R y GABAB en el terminal presináptico, generando una disminución en la probabilidad de liberación de GABA desde terminales inhibitorias de la L2/3. En paralelo, la 5-HT induce iLTD sobre las fibras GABAérgicas provenientes de L5 mediante dos mecanismos diferentes. El primero es por activación de 5-HT1A en la postsinapsis mediante la disminución de la vía AC/cAMP/PKA, la cual induce depresión de la transmisión GABAérgica a largo plazo. El segundo mecanismo depende de la activación de 5-HT2A postsináptico, el cual induce la liberación de eCBs, activando CB1R en el terminal presináptico y generando una disminución a largo plazo en la probabilidad de liberación de GABA. Ambos mecanismos de iLTD de fibras GABAérgicas provenientes de L5 se bloquean totalmente al inactivar la PKA con H89, bloquear la actividad de proteínas G postsinápticas con GDPβS o al utilizar un antagonista para 5-HT1A (WAY100635) y 5-HT2A (MDL100907) simultáneamente. Por lo tanto, 5-HT en la PFC ejerce un fuerte control sobre la transmisión sináptica GABAérgica con especificidad anatómica, sináptica y de receptores, lo que forma parte de la fisiología cortical, ayudando a entender las bases neuronales en procesos cognitivos y neuropatológicos.

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Auspiciador

Palabras clave

CORTEZA CEREBRAL, TRANSMISION SINAPTICA, PROCESOS COGNITIVOS, SEROTONINA

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