Caracterización de la liberación del neurotransmisor en la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo

• Autores: Zorrilla de San Martín, Javier
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Katz, Eleonora
• Materia: COCLEA; CELULAS CILIADAS; PLASTICIDAD DE CORTO TERMINO; INERVACION EFERENTE OLIVOCOCLEAR; COCHLEA; HAIRS CELLS; SHORT TERM PLASTICITY; OLIVOCOCHLEAR INNERVATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En el órgano de Corti, el epitelio sensorial del sistema auditivo de los mamíferos, las células ciliadas internas (CCIs) transducen los estímulos sonoros a señales eléctricas que son enviadas al sistema nervioso central, mientras que las células ciliadas externas (CCEs) participan del proceso de amplificación y sintonización fina de estos estímulos. Durante el desarrollo, las CCIs presentan actividad espontánea, la cual promueve la liberación de glutamato en la sinapsis entre las CCIs y las dendritas de las neuronas aferentes que forman el nervio auditivo. La actividad espontánea en el sistema auditivo en desarrollo es fundamental tanto para la supervivencia neuronal como para el refinamiento y mantenimiento de los mapas tonotópicos en el cerebro. Desde el nacimiento hasta el comienzo de la audición (postnatal 12-13 en ratones), las CCIs reciben una inervación eferente axo-somática transitoria desde la oliva superior en el tallo cerebral, la cual se postula estaría modulando la actividad espontánea de las CCIs en este período del desarrollo. La sinapsis entre las fibras eferentes mediales olivococleares (MOC) y las células ciliadas es colinérgica, rápida e inhibitoria y está mediada por la activación conjunta del receptor colinérgico nicotínico (nAChR) α9α10 y el canal de potasio activado por calcio SK2. En trabajos previos, se han caracterizado extensamente los cambios que ocurren en la expresión y función del nAChR α9α10 y su acople con el canal SK2, en el corto período en el cual la sinapsis MOC-CCIs es funcional. Sin embargo, es poco lo que se conoce sobre las propiedades de liberación del neurotransmisor y los cambios que ocurren en la presinapsis durante este período. El principal objetivo de esta tesis fue caracterizar las propiedades biofísicas y funcionales de la sinapsis transitoria MOC-CCI durante el desarrollo postnatal previo al comienzo de la audición. Para esto se realizaron registros electrofisiológicos en el modo “whole-cell“ en las CCIs presentes en preparaciones del órgano de Corti del ratón, aisladas en forma aguda, en dos períodos postnatales, mientras se estimulaban eléctricamente los axones eferentes para provocar la liberación del neurotransmisor. Los resultados de este trabajo de investigación muestran que la eficacia sináptica aumenta significativamente entre los días postnatales (P) 5-7 y 9-11. Este fenómeno está acompañado por cambios en el tipo de plasticidad de corto término, en los tipos de canales de Ca²+que median y/o modulan la liberación del neurotransmisor y también por un cambio en la cantidad de vesículas sinápticas disponibles para ser liberadas, sin modificaciones en la probabilidad de liberación de cada sitio activo.
In the organ of Corti, the sensory epithelium of the mammalian auditory system, inner hair cells (IHCs) transduce sound stimuli into electrical signals which are conveyed to the central nervous system, while outer hair cells (OHCs) participate in the amplification and fine tuning of sounds. During development, the IHCs present spontaneous activity which promotes the release of glutamate at the synapse between the IHCs and the afferent dendrites of the neurones that make up the auditory nerve. Spontaneous activity in the auditory system is fundamental both for neuronal survival as well as for the refinement and maintenance of tonotopic maps in the brain. Since birth until the onset of hearing (postnatal day (P) 12-13 in mice), the IHCs receive a transient axo-somatic innervation from the superior olive in the brain stem, which is postulated to modulate IHC spontaneous activity during this developmental period. The synapse between the medial olivocochlear (MOC) fibers and the IHCs is cholinergic, fast and inhibitory and is mediated by the combined activation of the α9α10 cholinergic nicotinic receptor (nAChR) and the SK2 calcium-activated potassium channel. In previous work, the changes that occur in the expression and function of the α9α10 nAChR and its coupling to the SK2 channel have been extensively characterized during the short period at which this synapse is functional. However, little is known about the properties of transmitter release and the changes that take place at the presynaptic level during this period. The main goal of this Thesis work was to characterize the biophysical and functional properties of the transient MOC-IHC synapse during postnatal development prior to the onset of hearing. For this purpose, electrophysiological recordings in the whole-cell mode were performed in IHCs, present in acutely isolated organs of Corti from mice at two postnatal ages, while the MOC efferent axons were electrically stimulated to promote the release of transmitter. The results of this work show that the efficacy of the MOC-IHC synapse significantly increases from P5-7 to P9-11. This is accompanied by changes in the pattern of short term synaptic plasticity, in the types of calcium channels that support and/or mediate neurotransmitter release as well as in the number of synaptic vesicles ready to be released, without modifications in the release probability of each active site.
Fil: Zorrilla de San Martín, Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.