Modulación gabaérgica de la sinapsis eferente olivococlear

• Autores: Castagnola, Tais
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Wedemeyer, Carolina; Goutman, Juan Diego
• Materia: GABA; ACh; MOC; CCls; DESARROLLO; GABA; ACh; MOC; IHCs; DEVELOPMENT
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Durante el desarrollo postnatal las células ciliadas internas (CCIs) en la cóclea de mamíferos altriciales no responden a estímulos acústicos, pero presentan una actividad eléctrica intrínseca que es crucial para el normal desarrollo de la vía auditiva. Durante este mismo período, las neuronas eferentes del complejo medial olivococlear (MOC) inervan transitoriamente los somas de las CCIs. Esta sinapsis es mediada por acetilcolina (ACh), la cual activa receptores nicotínicos ensamblados por subunidades α9 y α10, y controla la excitabilidad de las CCIs previo al inicio de la audición. A pesar de que esta es una sinapsis colinérgica, hay evidencia de la presencia de GABA y de receptores presinápticos del tipo GABAB en la cóclea. Mas aún, ha sido demostrado que GABA, a través de estos receptores, inhibe la liberación de ACh de los terminales eferentes MOC. A fin de profundizar nuestra comprensión sobre dicha sinapsis en el desarrollo, se realizaron experimentos en los cuales se estimularon optogenéticamente por primera vez las fibras eferentes colinérgicas (MOC; ChAT;ChR2-eYPF) y las fibras GABAérgicas (GAD;ChR2-eYFP) en la cóclea. Además, se utilizaron técnicas de inmunohistoquímica para caracterizar la expresión de marcadores colinérgicos y GABAérgicos tanto en el órgano de Corti en donde se encuentran las CCIs, como en el tronco encefálico, donde se encuentran los somas de las neuronas MOC. A partir de estos experimentos se demostró que al menos una subpoblación de terminales posee toda la maquinaria necesaria para la co-transmisión de GABA y ACh en la sinapsis MOC-CCI. Con el fin de entender como es la modulación por GABA a nivel de las sinapsis únicas, se realizaron experimentos de imágenes de calcio en este mismo rango etario en ratones WT (Balb-c). Se registraron las señales de calcio provenientes de influjo de Ca2+ a través de los receptores α9α10, a partir de registros en los cuales se estimularon las fibras eferentes antes o después de la aplicación de un antagonista de los receptores GABAB (CGP 100-200 μM). Se observó que solo una subpoblación del total de las sinapsis estudiadas es modulada por el antagonista GABAérgico. En conclusión, nuestros resultados demuestran que GABA y ACh están siendo co-transmitidos de al menos algunos terminales MOC. Mientras que la ACh actúa postsinápticamente activando receptores α9α10, GABA actúa presinápticamente como un mecanismo de regulación local de la inhibición colinérgica medial olivococlear sobre las CCIs. Esta modulación GABAérgica de la sinapsis MOC-CCI demostró ser, además, heterogénea entre los múltiples contactos eferentes de una misma CCI.
During development, inner hair cells (IHCs) in the mammalian cochlea are unresponsive to acoustic stimuli but instead present intrinsic electrical activity, crucial for the normal development of the auditory pathway. During this same period, efferent neurons originating from the medial olivocochlear complex (MOC) transiently innervate the soma of IHCs. This synapse is mediated by acetylcholine (ACh), which activates nicotinic receptors assembled by α9 and α10 subunits and ultimately controls IHC excitability during this period. Even though this is a cholinergic synapse, previous evidence indicates the presence of abundant GABA and presynaptic GABAB receptors. Moreover, the application of GABAB receptors agonists can reduce ACh release, while antagonists increase it. In order to have a better understanding of this synapse during development, experiments were made in which cholinergic efferent fibers (MOC; ChAT;ChR2-eYPF) and GABAergic efferent fibers (GAD;ChR2-eYFP) were optogenetically stimulated for the first time in the cochlea. Moreover, immunohistochemistry techniques were utilized to characterize the expression of cholinergic and GABAergic markers in the organ of Corti where IHC bodies are located, as well as in the brainstem where MOCs somas are found. These experiments showed that at least a subpopulation of efferent terminals had all the necessary machinery to co-transmit GABA and ACh from the MOC-IHC synapse. Furthermore, calcium imaging experiments were performed at the same age on WT (Balb-c) mice to record single synapses. Efferent fibers were stimulated before and after the perfusion of a GABAB antagonist (CGP 100-200 μM), and calcium signals produced by the influx of Ca2+ from the α9α10 receptors were measured. We observed that only a subset of MOC terminals is subject to GABA modulation. In conclusion, our results demonstrate that GABA and ACh are being co-transmitted from at least a subpopulation of MOC terminals. While ACh acts postsynaptically activating α9α10 receptors, GABA acts presinaptically as a negative feedback mechanism regulating locally the cholinergic inhibition of IHCs. This GABAergic modulation of MOC-IHC synapse has proven to be heterogeneous within the multiple efferent contacts of a single IHC.
Fil: Castagnola, Tais. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.