La sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal : canales iónicos y plasticidad sináptica

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En el periodo previo al comienzo de la audición, alrededor del día postnatal (P) 12, las células ciliadas internas (CCIs) disparan espontáneamente potenciales de acción dependientes de Ca2+ , promoviendo la liberación de glutamato en la primera sinapsis del sistema auditivo. Esta actividad contribui...

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Autor principal: Kearney, Graciela Ines
Otros Autores: Katz, Eleonora
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2019
Materias:
CELULAS CILIADAS INTERNAS
INERVACION EFERENTE OLIVOCOCLEAR
PLASTICIDAD DE CORTO TERMINO
CANALES DE CALCIO DEPENDIENTES DE VOLTAJE
CANALES BK
INNER HAIR CELLS
OLIVOCOCHLEAR INNERVATION
SHORT TERM PLASTICITY
VOLTAGE GATED CALCIUM CHANNELS
BK CHANNELS
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6706_Kearney
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description En el periodo previo al comienzo de la audición, alrededor del día postnatal (P) 12, las células ciliadas internas (CCIs) disparan espontáneamente potenciales de acción dependientes de Ca2+ , promoviendo la liberación de glutamato en la primera sinapsis del sistema auditivo. Esta actividad contribuiría a establecer y refinar las conexiones sinápticas en la vía auditiva. Durante este periodo, las CCIs son inervadas transitoriamente por fibras del sistema olivococlear medial (MOC). Esta inervación es colinérgica e inhibitoria, y actúa sobre las CCIs disminuyendo la frecuencia de disparo de potenciales de acción. La naturaleza transitoria de la sinapsis MOCCCI sugiere que podría haber cambios en las propiedades de la transmisión sináptica y en las moléculas involucradas en este proceso. En un trabajo previo, se observó que en P9-11 la liberación de acetilcolina (ACh) es mediada por los canales de Ca2+ dependientes de voltaje (CCDVs) de tipo P/Q y N, mientras que los CCDVs de tipo L modulan negativamente la liberación mediante la activación de canales de K+ dependientes de Ca2+ y de voltaje de tipo BK. Resultados preliminares de nuestro laboratorio indicaban que en P6-7 la liberación estaría mediada parcialmente por los CCDVs de tipo P/Q, mientras que los CCDVs de tipo N no estarían involucrados. El principal objetivo de esta tesis fue caracterizar las propiedades de la liberación del neurotransmisor en la sinapsis MOC-CCI del ratón en distintos estadios del desarrollo. Además fue de interés estudiar las propiedades de la liberación de ACh en la sinapsis MOC-CCI en ratones con una ablación genética de los canales BK (ratones Slo-/- ) en el estadio P9-11. Para abordar estos objetivos se realizaron registros electrofisiológicos en el modo "whole-cell" en las CCIs presentes en preparaciones de cóclea aisladas de forma aguda, mientras se evocaba la liberación de ACh de los terminales MOC eléctricamente o mediante una solución extracelular con alto contenido de K+ , en ratones Balb/C en edades P4, P6-7 y P9-11 y en ratones Slo+/+ y Slo-/- en P9-11. Los resultados de este trabajo muestran que la fuerza sináptica aumenta significativamente entre los estadios P4 y P9-11. Este fenómeno está acompañado por cambios en el patrón de plasticidad de corto término (STP), en la cantidad de vesículas sinápticas disponibles para ser liberadas o RRP (por sus siglas en inglés) y en su tasa de reciclado, y en los tipos de CCDVs que median y/o modulan la liberación de ACh. En resumen, se han encontrado cambios significativos en las propiedades de la transmisión sináptica en la sinapsis MOC-CCI durante el desarrollo postnatal, lo cuál podría ser consecuencia del cambio de identidad y localización de los CCDVs que participan en este proceso. En la sinapsis MOC-CCI de ratones Slo-/- en el estadio P9-11, no se observaron diferencias en la fuerza sináptica, en el patrón de STP, ni en la modulación de la liberación de ACh por los receptores mGluR1. Tampoco se detectaron alteraciones en la maduración eléctrica de las CCIs, ni en la pérdida de las conexiones MOC-CCI que normalmente ocurre luego del comienzo de la audición. Estos resultados sugieren que la carencia de canales BK en los terminales eferentes podría estar compensada por un aumento en la expresión de otros canales de K+ presentes en los terminales sinápticos MOC y/o por mecanismos regulatorios que eviten que estos procesos se vean afectados.
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spelling tesis:tesis_n6706_Kearney2023-10-02T20:21:12Z La sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal : canales iónicos y plasticidad sináptica The olivocochlear efferent synapse during postnatal development: ionic channels and synaptic plasticity Kearney, Graciela Ines Katz, Eleonora Wedemeyer, Carolina CELULAS CILIADAS INTERNAS INERVACION EFERENTE OLIVOCOCLEAR PLASTICIDAD DE CORTO TERMINO CANALES DE CALCIO DEPENDIENTES DE VOLTAJE CANALES BK INNER HAIR CELLS OLIVOCOCHLEAR INNERVATION SHORT TERM PLASTICITY VOLTAGE GATED CALCIUM CHANNELS BK CHANNELS En el periodo previo al comienzo de la audición, alrededor del día postnatal (P) 12, las células ciliadas internas (CCIs) disparan espontáneamente potenciales de acción dependientes de Ca2+ , promoviendo la liberación de glutamato en la primera sinapsis del sistema auditivo. Esta actividad contribuiría a establecer y refinar las conexiones sinápticas en la vía auditiva. Durante este periodo, las CCIs son inervadas transitoriamente por fibras del sistema olivococlear medial (MOC). Esta inervación es colinérgica e inhibitoria, y actúa sobre las CCIs disminuyendo la frecuencia de disparo de potenciales de acción. La naturaleza transitoria de la sinapsis MOCCCI sugiere que podría haber cambios en las propiedades de la transmisión sináptica y en las moléculas involucradas en este proceso. En un trabajo previo, se observó que en P9-11 la liberación de acetilcolina (ACh) es mediada por los canales de Ca2+ dependientes de voltaje (CCDVs) de tipo P/Q y N, mientras que los CCDVs de tipo L modulan negativamente la liberación mediante la activación de canales de K+ dependientes de Ca2+ y de voltaje de tipo BK. Resultados preliminares de nuestro laboratorio indicaban que en P6-7 la liberación estaría mediada parcialmente por los CCDVs de tipo P/Q, mientras que los CCDVs de tipo N no estarían involucrados. El principal objetivo de esta tesis fue caracterizar las propiedades de la liberación del neurotransmisor en la sinapsis MOC-CCI del ratón en distintos estadios del desarrollo. Además fue de interés estudiar las propiedades de la liberación de ACh en la sinapsis MOC-CCI en ratones con una ablación genética de los canales BK (ratones Slo-/- ) en el estadio P9-11. Para abordar estos objetivos se realizaron registros electrofisiológicos en el modo "whole-cell" en las CCIs presentes en preparaciones de cóclea aisladas de forma aguda, mientras se evocaba la liberación de ACh de los terminales MOC eléctricamente o mediante una solución extracelular con alto contenido de K+ , en ratones Balb/C en edades P4, P6-7 y P9-11 y en ratones Slo+/+ y Slo-/- en P9-11. Los resultados de este trabajo muestran que la fuerza sináptica aumenta significativamente entre los estadios P4 y P9-11. Este fenómeno está acompañado por cambios en el patrón de plasticidad de corto término (STP), en la cantidad de vesículas sinápticas disponibles para ser liberadas o RRP (por sus siglas en inglés) y en su tasa de reciclado, y en los tipos de CCDVs que median y/o modulan la liberación de ACh. En resumen, se han encontrado cambios significativos en las propiedades de la transmisión sináptica en la sinapsis MOC-CCI durante el desarrollo postnatal, lo cuál podría ser consecuencia del cambio de identidad y localización de los CCDVs que participan en este proceso. En la sinapsis MOC-CCI de ratones Slo-/- en el estadio P9-11, no se observaron diferencias en la fuerza sináptica, en el patrón de STP, ni en la modulación de la liberación de ACh por los receptores mGluR1. Tampoco se detectaron alteraciones en la maduración eléctrica de las CCIs, ni en la pérdida de las conexiones MOC-CCI que normalmente ocurre luego del comienzo de la audición. Estos resultados sugieren que la carencia de canales BK en los terminales eferentes podría estar compensada por un aumento en la expresión de otros canales de K+ presentes en los terminales sinápticos MOC y/o por mecanismos regulatorios que eviten que estos procesos se vean afectados. Before the onset of hearing, around postnatal day (P) 12, inner hair cells (IHCs) fire calcium action potentials, promoting the release of glutamate at the first auditory synapse. This activity would contribute to establish and refine synaptic connections in the auditory pathway. During this period, IHCs are transiently innervated by fibers from the medial olivocochlear system (MOC). This innervation is cholinergic and inhibitory, and modulates the spiking frequency of IHCs. The transient nature of the MOC-IHC synapse suggests that there must be changes in the properties of synaptic transmission and in the molecules involved in this process. It has been previously shown that at P9-11 acetylcholine (ACh) release is supported by P/Q- and N-type voltage dependent calcium channels (VGCCs), whereas L-type VGCCs exert a negative modulation on transmitter release by activating voltage and Ca2+ dependent K+ channels (BK channels). Preliminary results from our lab indicated that at P6-7 ACh release would be partially supported by P/Q-type VGCCs, whereas N-type VGCCs would not participate in this process. The main goal of this thesis work was to characterize the properties of transmitter release at the mouse MOC-IHC synapse during different stages of postnatal development before hearing onset. In addition, it was of interest to study the properties of transmitter release in mice with a genetic ablation of the BK channels (Slo-/- mice). To address these objectives, electrophysiological recordings in the whole-cell mode were performed in IHCs present in acutely isolated cochlear preparations, while ACh release from MOC efferent terminals was evoked electrically or by a high K+ extracellular solution, in P4, P6-7 and P9-11 Balb/C mice, or in P9-11 Slo+/+ and Slo-/- mice. The results of this work show that synaptic strength at the MOCIHC synapse significantly increases from P4 to P9-11. This is accompanied by changes in the pattern of short term synaptic plasticity (STP), in the pool of synaptic vesicles ready to be released (RRP) and in its replenishment rate, and in the types of VGCCs that support and/or modulate ACh release. In summary, dramatic changes were found in the properties of synaptic transmission at the MOC-IHC synapse during postnatal development, which could be accounted for by the observed changes in VGCC identity and localization. At MOC-IHC synapses from P9-11 Slo mice, no differences were observed between genotypes either in the strength of synaptic transmission, in the STP pattern or in the modulation of ACh release exerted by mGluR1 receptors. No alterations were detected either in the electric maturation of the IHCs or in the loss of efferent MOC-IHC synaptic contacts that normally occurs after hearing onset. These results suggest that the lack of BK channels at efferent terminals might be compensated for by an increase in the expression of other K+ channels present at the MOC synaptic terminals and/or other regulatory mechanisms that prevent these processes from being altered. Fil: Kearney, Graciela Ines. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2019-07-25 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6706_Kearney

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