Propiedades farmacológicas y funcionales de los receptores dopaminérgicos D4 y análisis de su rol en el control de la excitabilidad de las neuronas piramidales de la corteza prefrontal

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La dopamina (DA) es un neurotransmisor que participa en diversas funciones del sistema nervioso central de los mamíferos, como la regulación del movimiento y los procesos cognitivos y emocionales. Existen cinco subtipos de receptores dopaminérgicos, que se expresan diferencialmente en el cerebro. Pa...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Wedemeyer, Carolina
Otros Autores: Calvo, Daniel Juan
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2006
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4040_Wedemeyer
https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n4040_Wedemeyer_oai
Aporte de:
Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description La dopamina (DA) es un neurotransmisor que participa en diversas funciones del sistema nervioso central de los mamíferos, como la regulación del movimiento y los procesos cognitivos y emocionales. Existen cinco subtipos de receptores dopaminérgicos, que se expresan diferencialmente en el cerebro. Particularmente, los receptores dopaminérgicos D4 (D4R) se expresan fuertemente en la corteza prefrontal (CPF) de ratas y ratones adultos. La CPF desempeña un rol importante en la formación de memorias de corto plazo y el control motivacional. Se cree que en humanos, enfermedades neuropsiquiátricas tales como esquizofrenia, Parkinson, Alzheimer y ADHD, están relacionadas con disfunciones en la CPF y con neurotransmisión dopaminérgica. Las células principales de la CPF son neuronas piramidales glutamatérgicas excitatorias. Las neuronas piramidales de las capas más profundas (V y VI), están profusamente inervadas por fibras mesencefálicas provenientes de neuronas dopaminérgicas del área tegmental ventral y representa una de las vías más importantes de modulación extrínseca. A pesar de que existen numerosos trabajos publicados en el tema, los mecanismos de control dopaminérgico y la contribución relativa del D4R en la modulación de la excitabilidad en estas células aún no se conocen en detalle. Con el objetivo de analizar el rol del D4R en la modulación de la excitabilidad neuronal, caracterizamos los efectos de la DA en el control de la excitabilidad neuronal y la generación de potenciales de acción en las células piramidales (lámina V) de la CPF de ratones salvajes (D4+/+) y de ratones mutantes nulos para el D4R (D4-/-) utilizando la técnica de patch clamp en rebanadas de cerebro. Este estudio permitió observar, por primera vez en forma directa, una acción inhibitoria postsináptica del D4R sobre las neuronas piramidales de la lámina V de la CPF. Por otro lado, en la población humana existen variantes polimórficas del gen del D4R en la región codificante para el tercer dominio intracitoplasmático que interactuaría con proteínas G. Este polimorfismo consiste en repeticiones de 2 a 10 veces de secuencias de 48 pb (16 aminoácidos). La existencia de variantes alélicas para los D4R podría implicar diferencias funcionales entre distintos subtipos del receptor. Con el objeto de caracterizar las propiedades fisiológicas y farmacológicas de los subtipos de D4R humano más frecuentes, se co-expresaron individualmente las variantes de 2, 4 o 7 repeticiones del D4R humano, en ovocitos de Xenopus laevis, junto con canales de potasio regulados por proteína G (GIRK). Dopamina, noradrenalina (NA) y serotonina (5HT) activaron y modularon las corrientes de potasio mediadas por canales GIRK luego de la estimulación directa de los D4R. La afinidades aparentes de los D4.2 y D4.7 para DA fueron similares, mientras que los D4.4 mostraron una afinidad aparente por este agonista 5 veces menor. Las curvas dosis-respuesta para NA y 5HT mostraron un perfil de activación similar para las 3 variantes del receptor, y diferencias en la afinidad entre ambos agonistas. NA se comportó como agonista total, mientras que 5HT como agonista parcial. Los resultados obtenidos revelaron dos aspectos de los D4R que poseen un interés particular. Por un lado que las distintas variantes alélicas pueden presentar diferencias funcionales. Por otra parte, la activación directa de los D4R por NA y 5HT podría tener implicancias fisiológicas muy relevantes.
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spelling I28-R145-tesis_n4040_Wedemeyer_oai2024-12-06 Calvo, Daniel Juan Wedemeyer, Carolina 2006 La dopamina (DA) es un neurotransmisor que participa en diversas funciones del sistema nervioso central de los mamíferos, como la regulación del movimiento y los procesos cognitivos y emocionales. Existen cinco subtipos de receptores dopaminérgicos, que se expresan diferencialmente en el cerebro. Particularmente, los receptores dopaminérgicos D4 (D4R) se expresan fuertemente en la corteza prefrontal (CPF) de ratas y ratones adultos. La CPF desempeña un rol importante en la formación de memorias de corto plazo y el control motivacional. Se cree que en humanos, enfermedades neuropsiquiátricas tales como esquizofrenia, Parkinson, Alzheimer y ADHD, están relacionadas con disfunciones en la CPF y con neurotransmisión dopaminérgica. Las células principales de la CPF son neuronas piramidales glutamatérgicas excitatorias. Las neuronas piramidales de las capas más profundas (V y VI), están profusamente inervadas por fibras mesencefálicas provenientes de neuronas dopaminérgicas del área tegmental ventral y representa una de las vías más importantes de modulación extrínseca. A pesar de que existen numerosos trabajos publicados en el tema, los mecanismos de control dopaminérgico y la contribución relativa del D4R en la modulación de la excitabilidad en estas células aún no se conocen en detalle. Con el objetivo de analizar el rol del D4R en la modulación de la excitabilidad neuronal, caracterizamos los efectos de la DA en el control de la excitabilidad neuronal y la generación de potenciales de acción en las células piramidales (lámina V) de la CPF de ratones salvajes (D4+/+) y de ratones mutantes nulos para el D4R (D4-/-) utilizando la técnica de patch clamp en rebanadas de cerebro. Este estudio permitió observar, por primera vez en forma directa, una acción inhibitoria postsináptica del D4R sobre las neuronas piramidales de la lámina V de la CPF. Por otro lado, en la población humana existen variantes polimórficas del gen del D4R en la región codificante para el tercer dominio intracitoplasmático que interactuaría con proteínas G. Este polimorfismo consiste en repeticiones de 2 a 10 veces de secuencias de 48 pb (16 aminoácidos). La existencia de variantes alélicas para los D4R podría implicar diferencias funcionales entre distintos subtipos del receptor. Con el objeto de caracterizar las propiedades fisiológicas y farmacológicas de los subtipos de D4R humano más frecuentes, se co-expresaron individualmente las variantes de 2, 4 o 7 repeticiones del D4R humano, en ovocitos de Xenopus laevis, junto con canales de potasio regulados por proteína G (GIRK). Dopamina, noradrenalina (NA) y serotonina (5HT) activaron y modularon las corrientes de potasio mediadas por canales GIRK luego de la estimulación directa de los D4R. La afinidades aparentes de los D4.2 y D4.7 para DA fueron similares, mientras que los D4.4 mostraron una afinidad aparente por este agonista 5 veces menor. Las curvas dosis-respuesta para NA y 5HT mostraron un perfil de activación similar para las 3 variantes del receptor, y diferencias en la afinidad entre ambos agonistas. NA se comportó como agonista total, mientras que 5HT como agonista parcial. Los resultados obtenidos revelaron dos aspectos de los D4R que poseen un interés particular. Por un lado que las distintas variantes alélicas pueden presentar diferencias funcionales. Por otra parte, la activación directa de los D4R por NA y 5HT podría tener implicancias fisiológicas muy relevantes. Dopamine D4 receptors (D4R) are strongly expressed in the prefrontal cortex (PFC) and are believed to play a crucial role in cognitive function and neuropsychiatric disorders. Dopamine (DA) modulates PFC neuronal excitability but the relative contribution of D4R to this modulation remains to be established. In order to understand the role of D4R in the control of neuronal excitability and action potential generation, we performed whole-cell patch clamp recordings in layer V PFC pyramidal neurons using a model of D4R-deficient mice (D4-/-). Results were in agreement with previous reports describing D4-/- mice cortical hyperexcitability and suggest an inhibitory role for D4R in the control of action potential firing of PFC pyramidal neurons. Human D4R (hD4R) is highly polymorphic, particularly in the third cytoplasmic domain where a variable number of 48 bp repeats and single nucleotide polymorphisms account for more than 35 different alleles already detected in the population. We studied the functional activation of different polymorphic variants of the human dopamine D4 receptors (D4R) by the three major central monoamines, DA, noradrenaline (NA) and serotonin (5-HT). D4Rs carrying two (D4.2), four (D4.4) or seven (D4.7) repeats within the third intracellular domain were co-expressed with G protein–regulated inwardly rectifying potassium channels (GIRK) in frog oocytes. All the D4R variants coupled to oocyte Gi/o proteins and modulated co-expressed GIRK1 channels. DA, NA and 5-HT stimulated hD4Rs, dose-response analysis showed that DA and NA are full agonists whereas 5-HT acted as a partial agonist. DA was 5-fold more potent on D4.2 and D4.7 than on D4.4. In contrast, NA and 5-HT did not discriminate among D4R variants. Our data indicate that hD4Rs variants can be pharmacologically stimulated by any of the three major central monoamines and the ability of these interactions may potentially have important physiological consequences. Fil: Wedemeyer, Carolina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4040_Wedemeyer spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar Propiedades farmacológicas y funcionales de los receptores dopaminérgicos D4 y análisis de su rol en el control de la excitabilidad de las neuronas piramidales de la corteza prefrontal info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n4040_Wedemeyer_oai

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