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Glutamatergic synapse formation is promoted by α7-containing nicotinic acetylcholine receptors.
Lozada, Adrian F; Wang, Xulong; Gounko, Natalia V; Massey, Kerri A; Duan, Jingjing; Liu, Zhaoping; Berg, Darwin K.
Afiliação
  • Lozada AF; Neurobiology Section, Division of Biological Sciences, University of California, San Diego, La Jolla, CA 92093-0357, USA.
J Neurosci ; 32(22): 7651-61, 2012 May 30.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-22649244
Glutamate is the primary excitatory transmitter in adult brain, acting through synapses on dendritic spines and shafts. Early in development, however, when glutamatergic synapses are only beginning to form, nicotinic cholinergic excitation is already widespread; it is mediated by acetylcholine activating nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) that generate waves of activity across brain regions. A major class of nAChRs contributing at this time is a species containing α7 subunits (α7-nAChRs). These receptors are highly permeable to calcium, influence a variety of calcium-dependent events, and are diversely distributed throughout the developing CNS. Here we show that α7-nAChRs unexpectedly promote formation of glutamatergic synapses during development. The dependence on α7-nAChRs becomes clear when comparing wild-type (WT) mice with mice constitutively lacking the α7-nAChR gene. Ultrastructural analysis, immunostaining, and patch-clamp recording all reveal synaptic deficits when α7-nAChR input is absent. Similarly, nicotinic activation of α7-nAChRs in WT organotypic culture, as well as cell culture, increases the number of glutamatergic synapses. RNA interference demonstrates that the α7-nAChRs must be expressed in the neuron being innervated for normal innervation to occur. Moreover, the deficits persist throughout the developmental period of major de novo synapse formation and are still fully apparent in the adult. GABAergic synapses, in contrast, are undiminished in number under such conditions. As a result, mice lacking α7-nAChRs have an altered balance in the excitatory/inhibitory input they receive. This ratio represents a fundamental feature of neural networks and shows for the first time that endogenous nicotinic cholinergic signaling plays a key role in network construction.
Assuntos
Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/fisiologia; Ácido Glutâmico/metabolismo; Neurônios/fisiologia; Receptores Nicotínicos/fisiologia; Sinapses/fisiologia; Fatores Etários; Análise de Variância; Animais; Animais Recém-Nascidos; Células Cultivadas; Proteína 4 Homóloga a Disks-Large; Estimulação Elétrica; Embrião de Mamíferos; Potenciais Pós-Sinápticos Excitadores/efeitos dos fármacos; Potenciais Pós-Sinápticos Excitadores/genética; Feminino; Antagonistas GABAérgicos/farmacologia; Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/efeitos dos fármacos; Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento/genética; Proteínas de Fluorescência Verde/genética; Proteínas de Fluorescência Verde/metabolismo; Guanilato Quinases/metabolismo; Hipocampo/citologia; Masculino; Proteínas de Membrana/metabolismo; Camundongos; Camundongos Endogâmicos C57BL; Camundongos Knockout; Microscopia Eletrônica de Transmissão; Neuritos/metabolismo; Neuritos/ultraestrutura; Neurônios/efeitos dos fármacos; Neurônios/ultraestrutura; Nicotina/farmacologia; Agonistas Nicotínicos/farmacologia; Técnicas de Cultura de Órgãos; Técnicas de Patch-Clamp; Piridazinas/farmacologia; Compostos de Piridínio; Compostos de Amônio Quaternário; RNA Interferente Pequeno/genética; RNA Interferente Pequeno/metabolismo; Ratos; Receptores de AMPA/metabolismo; Receptores Nicotínicos/deficiência; Receptores Nicotínicos/genética; Bloqueadores dos Canais de Sódio/farmacologia; Sinapses/ultraestrutura; Tetrodotoxina/farmacologia; Fatores de Tempo; Transdução Genética/métodos; Proteína Vesicular 1 de Transporte de Glutamato/metabolismo; Córtex Visual/citologia; Córtex Visual/metabolismo; Receptor Nicotínico de Acetilcolina alfa7

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Sinapses / Receptores Nicotínicos / Ácido Glutâmico / Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento / Neurônios Idioma: En Ano de publicação: 2012 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Sinapses / Receptores Nicotínicos / Ácido Glutâmico / Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento / Neurônios Idioma: En Ano de publicação: 2012 Tipo de documento: Article