Hipokampal GABA-A reseptörü inhibisyonunun sinaptik plastisite formları üzerinde oluşturduğu etkilerin incelenmesi
Investigation of the effects of hippocampal GABA-A receptor inhibition on synaptic plasticity forms
Yazar: SÜMEYRA DELİBAŞ
Danışman: PROF. DR. CEM SÜER
Erciyes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2019
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Dentat girus = Dentat gyrus ; Hipokampus = Hippocampus ; Reseptörler-GABA-A = Receptors-GABA-A ; Sinapslar = Synapses ; Sinaptik iletişim = Synaptic transmission ; Tau proteinleri = Tau proteins

Özet:
Amaç: Merkezi sinir sisteminin yaygın nörotransmitteri GABA, hipokampal dentat girusta (DG), postsinaptik hedef hücrelerinde yerleşen sinaptik ve ekstrasinaptik GABA-A reseptörlerinden gerçekleşen inhibitör akımları aktive ederek, hücre uyarılabilirliğinin düzenlenmesinde rol oynarlar. GABAerjik fonksiyon bozukluğu veya GABA-A reseptör alt birim dağılımı, nörofibriler yumak oluşumu ve Alzheimer hastalığı ile ilişkilidir. Bu çalışmada inhibitör akımların sinaptik plastisite formları ve bunlarla ilişkili tau protein fosforilasyonu üzerine etkisi araştırıldı.
Yöntem ve Gereçler: Çalışmada 96 adet Wistar albino erkek sıçan kullanıldı. Anestezi altında stereotaksik çatıya yerleştirilen sıçanların DG'sinden hücre dışı alan potansiyelleri, eksitatör postsinaptik potansiyel (EPSP) eğim ve populasyon spike (PS) olarak kaydedildi. Uygun protokoller (yüksek frekanslı uyarım-YFU, düşük frekanslı uyarım-DFU, tek başına veya birlikte) kullanılarak, 4 farklı plastisite formu (uzun dönemli güçlenme-UDG; uzun dönemli baskılanma-UDB; UDG'nin tersinmesi ve metaplastiste-MP) indüklendi. İndüksiyondan 1 saat sonra çıkartılan hipokampus dokusunda tau proteininin toplam ve 4 farklı epitoptan fosforillenmiş formları Western-blot yöntemi ile ölçüldü. Alan potansiyellerinin kaydı sırasında, 1 saat süreyle dentat girusa serum fizyoloijk (SF), bikukulin (20 µmol) veya pikrotoksin (50 µmol) infüzyonu yapıldı. EPSP eğim ve PS genlik bileşenleri hesaplandı ve pthr231-tau, pthr181-tau, pser396-tau, pser416-tau düzeyleri ölçüldü.
Bulgular: Kontrol grubunda YFU protokolü sinaptik UDG'yi indüklerken DFU protokolü UDB'yi indükledi. DFU protokolü indüklenen sinaptik UDG'de tersinmeyi indükledi ve YFU ile sinaptik UDG indüksiyonunu baskıladı. GABA-A antagonistleri sinaptik UDG indüksiyonunu etkilemezken serin epitoplarındaki fosforilasyonu azalttı; sinaptik UDB'yi UDG'ye dönüştürdü ve sadece pikrotoksin thr231 fosforilasyonunu artırdı. Ayrıca GABA-A antagonistleri, DFU protokolü, indüklenen sinaptik UDG'nin tersinmesini ve ser416 fosforilasyonunu engelledi. İndüksiyondan önce DFU ile uyarılan sinapslarda UDG baskılanmasını ortadan kaldırdı ve ser396, ser416 fosforilasyonunu azalttı. GABA-A antagonistlerinin bu etkileri, sadece YFU'nun kullanıldığı protokol dışındaki bütün protokollerde EPSP/PS elektriksel bağlantısındaki güçlenme ile birlikte oluştu.
Sonuç: Çalışma sonuçları, UDB oluşması beklenen durumlarda UDG oluşumunu kolaylaştıran ve tau proteininin serin epitoplarındaki fosforilasyonunu azaltan etkileri nedeniyle GABA-A reseptör antagonistlerinin nörodejeneratif süreçlerin tedavisinde potansiyel ilaçlar olarak kullanımını desteklemektedir.
Anahtar Kelimeler: Dentat girus, GABA-A reseptörü, Hipokampus, Sinaptik Plastisite, Tau proteini

Abstract:
Objective: GABA, the common neurotransmitter of the central nervous system, plays a role in regulating cell excitability in hippocampal dentate gyrus (DG) by activating inhibitory currents from synaptic and extrasynaptic GABA-A receptors located in postsynaptic target cells. GABAergic dysfunction or GABA-A receptor subunit distribution is associated with neurofibrillary tangle formation and Alzheimer's disease. In this study, the effects of inhibitory currents on synaptic plasticity forms and the associated tau protein phosphorylation were investigated.  
Materials and Methods: A total of 96 male Wistar albino rats were enrolled in the study. Extracellular field potentials from the DG were recorded as excitatory postsynaptic potential (EPSP) slope and population spike (PS) in anesthetized rats placed stereotaxic roof. Using appropriate protocols (high-frequency stimulation-HFS, low-frequency stimulation-LFS), 4 forms of plasticity (long-term potentiation-LTP; long-term depression-LDP; reversal of LTP and metaplasticity-MP) were induced. Total and phosphorylated forms of tau protein were measured by Western-blot method in the hippocampus tissue. During the recording of the field potentials, infusion of saline, bicuculline (20 µmol) or picrotoxin (50 µmol) was applied to the DG for 1 hour. The EPSP slope and PS amplitude were calculated and pthr231-tau, pthr181-tau, pser396-tau, pser416-tau levels were measured.
Results: In the control group, the HFS induced synaptic LTP, whereas the LFS induced LTD. The LFS reversed synaptic LTP and depressed synaptic LTP induction by HFS. GABA-A antagonists did not affect synaptic LTP induction, but decreased phosphorylation of serine epitopes, transformed synaptic LTD into LTP, and only picrotoxin increased thr231 phosphorylation. In addition, GABA-A antagonists inhibited ser416 phosphorylation and reversal of synaptic UDG induced by the LFS. GABA-A antagonists eliminated LTP depression in LFS-induced synapses prior to induction and reduced ser396 and ser416 phosphorylation. These effects of antagonists occurred with the potentiation of the electrical coupling EPSP with PS in all protocols except for the protocol in which only HFS was used. 
Conclusion: The results of the study support the use of GABA-A receptor antagonists as potential drugs for the treatment of neurodegenerative processes in cases where LTD is expected to facilitate LTP formation and reduce the phosphorylation of tau protein in serine epitopes. 

Keywords: Dentate gyrus, GABA-A receptor, Hippocampus, Synaptic Plasticity, Tau protein