Ventral kohlear çekirdek nöronlarının serotonerjik modülasyonu
Serotonergic modulation of ventral cochlear nucleus neurons
Yazar: BEYTULLAH ÖZKAYA
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN BAL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ CANER YILDIRIM
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Elektrofizyoloji = Electrophysiology ; Fareler = Mice ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Koklea = Cochlea ; Koklear sinir = Cochlear nerve ; Nöronlar = Neurons ; Serotonin = Serotonin ; İmmünohistokimya = Immunohistochemistry

Özet:
Dorsal rafeden kaynaklanan serotonerjik nöronların kohlear çekirdeğe yaygın projeksiyonlar gönderdiği bilinmektedir. Anteroventral kohlear çekirdek (AVKÇ) nöronlarında (yıldız ve çalı) bazı serotonerjik reseptör alt tiplerinin (5-HT1A,  5-HT2A ve 5-HT2C) ifade edildiği gösterilmiştir. Bu çalışmada AVKÇ nöronlarının uyarılabilirlikleri üzerine serotoninin etkisi ve bu etkiden sorumlu reseptörler ile iyon kanallarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla yukarıda belirtilen reseptör tiplerinin AVKÇ nöronlarında eksprese edilip edilmediğini test etmek için immünohistokimyasal çalışmalar yapıldı. Ayrıca serotoninle nöronların modülasyonu ve söz konusu modülasyonun iyonik temeli elektrofizyolojik yama kenetleme tekniği ile incelendi. İmmünohistokimyasal çalışmalar için 30-35 günlük, elektrofizyolojik çalışmalar için 14-17 günlük yaştaki BALB/c fareler kullanıldı. İmmünohistokimyasal çalışmalarda 5-HT1A ve 5-HT2A reseptörleri, 5-HT2C reseptörlerine göre daha yoğun olarak etiketlenmiştir. Elektrofizyolojik çalışmalarda serotonin yıldız ve çalı tipi hücrelerini sırasıyla 4.93 mV ve 5.78 mV depolarize etmiştir. Serotonin yıldız tipi hücrelerde aksiyon potansiyeli sayısını istatistiksel anlamlı düzeyde arttırdı (n=11, p<0.005). Serotonin reseptörlerinin (5-HT1A, 5-HT2A ve 5-HT2C) antagonistleri sırasıyla WAY 100635 (10 µM), 4F 4PP oksalat (1 µM ) ve SB 242084 (10 µM) her iki hücre tipinde de serotoninin sebep olduğu depolarizasyonu değişik derecelerde azalttı. Serotoninin depolarize edici etkisinin HCN kanalları aracılığıyla olduğu belirlenmiştir. Serotonin uygulaması sonucu yarı aktivasyon voltaj değerini yıldız ve çalı tipi nöronlarda sırasıyla 2.4 mV ve 3.1 mV pozitif yönde (sağa) kaydırdığı belirlenmiştir. Elektrofizyolojik olarak serotoninin Ih akımının kararlı-durum aktivasyon eğrisini depolarizasyon yönünde kaydırarak bu nöronların pasif ve aktif zar özelliklerinin modülasyonuna neden olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Serotonergic neurons originating in the dorsal raphe are known to project diffusely the cochlear nucleus. Some serotonergic receptor subtypes (5-HT1A, 5-HT2A, and 5-HT2C) have been shown to be expressed in the neurons, stellate and bushy, of the anteroventral cochlear nucleus (AVCN).  In this study, it was aimed to determine the effect of serotonin on the excitability of AVCN neurons and to determine the receptors and ion channels mediating this effect. For this purpose, immunohistochemical studies were performed to test whether the aforementioned receptor types are expressed in AVCN neurons. Further, the modulation of neurons by serotonin and the ionic basis of this modulation were investigated using the electrophysiological patch clamp technique. Electrophysiological studies were conducted on mice aged 14-17 days and immunohistochemical studies were conducted on 30-35-day-old BALB/c mice. In immunohistochemical studies, 5-HT1A and 5-HT2A receptors were labeled more intensely than 5-HT2C receptors. In electrophysiological studies, serotonin depolarized stellate and bushy cells by 4.93 mV and 5.78 mV, respectively. Serotonin statistically increased the number of action potentials in stellate cells (n=11, p<0.005). The antagonists of 5-HT1A, 5-HT2A and 5-HT2C serotonin receptors, WAY 100635 (10 µM), 4F 4PP oxalate (1 µM ) and SB 242084 (10 µM), respectively, reduced the depolarization caused by serotonin in both cell types to varying degrees. The depolarizing effect of serotonin was mediated through HCN channels. As a result of serotonin application, it was determined that the half-activation voltage value shifted in the positive direction (right) by 2.4 mV and 3.1 mV in stellate and bushy neurons, respectively. Electrophysiologically, we showed that the Ih current of serotonin caused modulation of passive and active membrane properties of these neurons by shifting the steady-state activation curve of HCN channels in the direction of depolarization.