Ontogenia del complejo receptor CABAa en el sistema nervioso central de la aves : modulación por barbitúricos, neuroesteroides y factores endógenos

Viapiano, Mariano Sebastián

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	biologia
Título:	Ontogenia del complejo receptor CABAa en el sistema nervioso central de la aves : modulación por barbitúricos, neuroesteroides y factores endógenos
Título alternativo:	Ontogeny of GABAa receptor complex in avian Central Nervous System: modulation by barbiturates, neurosteroids and endogenous factors
Autor:	Viapiano, Mariano Sebastián
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencias "Prof. Dr. Eduardo de Robertis"
Publicación en la Web:	2017-03-01
Fecha de defensa:	1998
Fecha en portada:	1998
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor en Ciencias Biológicas
Director:	Fiszer de Plazas, Sara
Idioma:	Español
Palabras clave:	RECEPTOR GABAA; BARBITURICOS; NEUROESTEROIDES; DESARROLLO DEL SNC; MODULADORES ENDOGENOS; LOBULO OPTICO DEL POLLOGABAA RECEPTOR; BARBITURATES; NEUROSTEROIDS; CNS DEVELOPMENT; ENDOGENOUS MODULATORS; CHICK OPTIC LOBE
Tema:	biología/neurociencias
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3000_Viapiano
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3000_Viapiano.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3000_Viapiano
Ubicación:	Dep.BIO 003000
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Viapiano, Mariano Sebastián. (1998). Ontogenia del complejo receptor CABAa en el sistema nervioso central de la aves : modulación por barbitúricos, neuroesteroides y factores endógenos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3000_Viapiano

Resumen:

En el presente trabajo de tesis se estudió el perfil de aparición y la modulaciónfarmacológica del complejo receptor GABAA a lo largo de la ontogenia del lóbulo ópticode las aves. Dicha estructura mesencefálica presenta un tejido rico en sinapsis GABAérgicas involucradas en la funcionalidad de los circuitos de procesamiento visual ylas variaciones bioquímicas de estos receptores se consideran representativas de eventosplásticos en las conexiones neuronales durante el desarrollo. En este estudio se utilizaron diversas técnicas en la preparación de las membranassinápticas (ciclos de lavado y congelación-descongelación) como estrategia paradeterminar variaciones entre estadios del desarrollo en los complejos receptores que nohubieran sido detectables utilizando una única metodología. Los resultados obtenidos mostraron un período de sobre-expresión transitoria delos sitios receptores GABAérgicos correspondiente al nacimiento y período postnatalinmediato, coincidiendo con la etapa de mayor plasticidad sináptica a lo largo deldesarrollo. Esta sobre-expresión se debió fundamentalmente a un incremento en ladensidad máxima de sitios receptores. En la preparación de membranas sinápticassometidas a congelación-descongelación se observaron dos poblaciones de sitiosreceptores, de alta y baja afinidad por GABA. Los mismos fueron detectados en todoslos estadios del desarrollo estudiados con excepción de los más tempranos, en los cualesla fracción de receptores sensible a la congelación no se hallaría aun presente en elterminal sináptico. Por otro lado, en las membranas sinápticas no congeladas solamentefue detectable la población de baja afinidad. Al evaluar a lo largo de la ontogenia la modulación de la unión de [³H]GABA asus sitios receptores por barbitúricos y neuroesteroides, se observó que dichosmoduladores producían una estimulación alostérica de los sitios receptores GABAérgicos de baja afinidad en todos los estadios del desarrollo ensayados, indicandoque los sitios modulatorios están acoplados a los sitios receptores GABAérgicos desdeetapas prenatales tempranas. El perfil de acción fue diferente para cada modulador siendo en ambos casosedad-dependiente. Se observó una heterogeneidad de sitios modulatorios, tanto parabarbitúricos en estadios prenatal y de recién nacidos, como para neuroesteroides enanimales adultos. La mayor sensibilidad a los moduladores se manifestó en los estadiostempranos del desarrollo -prenatal para barbitúricos y recién nacidos paraneuroesteroides-, coincidiendo con etapas en las cuales el receptor presenta granvariabilidad en sus respuestas funcionales. La heterogeneidad de sitios modulatorios para neuroesteroides, junto al hallazgode una nueva relación estructura-actividad para estas sustancias, no coincidente con lapreviamente conocida en mamíferos, indican una compleja interacción de estos esteroidescon el receptor GABAA en aves y sugieren un probable rol regulatorio de los mismos enetapas ontogenéticas tempranas. Por otro lado, los sitios receptores GABAérgicos de alta afinidad fueroninsensibles a la acción de los moduladores empleados, y no presentaron ademásvariaciones ontogenéticas significativas. Estos resultados permiten postular que, si biendichos sitios pueden representar una subpoblación real de receptores revelada por lacongelación, la misma careceria de una funcionalidad biológica explicable. La aplicación de diversas metodologías en la observación del perfil de apariciónde los sitios receptores GABAérgicos, así como en el estudio de la modulación de dichossitios, demostró que en todos los casos los estadios tempranos del desarrollo presentabanlas mayores variaciones entre distintas preparaciones de membranas sinápticas. Estasdiferencias en sensibilidad a la metodología entre estadios reflejarian una modificación enla estructura molecular del complejo receptor GABAA a lo largo de la ontogenia. Al analizar la acción estimulatoria conjunta de barbitúricos y neuroesteroides semanifestaron notorias diferencias en todos los estadios del desarrollo estudiados entre lasdos preparaciones de membranas sinápticas empleadas. Se observó que en membranassinápticas no congeladas ambos moduladores actuaban a través de un sitio dereconocimiento común, mientras que en membranas congeladas presentaban efectosaditivos y eran diferencialmente desplazados por un antagonista GABAérgico, indicandouna diferenciación de sus sitios de acción. La fracción proteica extraída durante la congelación de membranas fireconcentrada y aplicada a las mismas, produciendo una significativa disminución en laaditividad de efectos observada para ambos moduladores. Este resultado, conjuntamentecon los anteriores permite postular la existencia de factores endógenos asociados alcomplejo receptor, removidos durante la congelación-descongelación de las membranassinápticas. Los mismos serían mediadores de un efecto común de barbitúricos yneuroesteroides in vivo, estando por lo tanto relacionados con la modulación delreceptor GABAA a lo largo de la ontogenia. Los resultados obtenidos demuestran por lo tanto significativas variacionesontogenéticas en el complejo receptor GABAA, tanto en sus sitios de reconocimiento de GABA como de ligandos modulatorios. Estas variaciones son relevantes paracomprender las modificaciones en las respuestas funcionales del complejo receptor a lolargo del desarrollo. En forma similar, la existencia de factores endógenos asociados alreceptor es de importancia en la determinación de sus mecanismos naturales demodulación en la sinapsis. El presente estudio provee entonces los fundamentos bioquímicos que puedenutilizarse para comprender la función de estos receptores durante el desarrollo del Sistema Nervioso Central.

Abstract:

The presence and pharmacological modulation of GABAA receptor complex werestudied in developing chick optic lobe. This mesencephalic structure presents a largeamount of GABAergic synapses involved in visual processing so that biochemicalmodifications of GABAA receptors are representative of plasticity in neural connectionsduring development. Synaptic membranes were prepared according to two different methodologies (washing cycles and freezing-thawing), as a strategy to detect variations amongdevelopmental stages not disclosed by a single procedure. Our results show a transient over-expression of [³H]GABA binding at hatching, thestage of greatest synaptic plasticity during development, most likely due to an increase indensity of GABA receptor sites. In frozen-thawed membranes two populations of GABAbinding sites, with high and low affinity for the radioligand, were observed at alldevelopmental stages studied with the exception of the earliest one (l4-day embryos). Thisresult suggests that the fraction of receptor complexes affected by the freezing-thawingprocedure are not yet present in synaptic membranes at that prenatal stage. On the otherhand, non-frozen (fresh) membranes only showed a population of low-affinity GABAbinding sites. On analyzing the modulation of [³H]GABA binding by barbiturates andneurosteroids, both modulators were found to be allosteric stimulators of low-affinity GABA binding sites at all developmental stages studied, indicating that modulatory and GABA binding sites are coupled since early prenatal development. The observed stimulation was drug- and age-dependent. Modulatory sites presentedheterogeneity for barbiturates at early developmental stages as well as for neurosteroids inadult animals. Maximal sensitivity to modulators was found at early development -prenatalstages and newly hatched chicks-, in agreement with the period of greatest variability inreceptor functional responses. Neurosteroids stimulatory effect presented a new structure-activity relationship,different from the one previously known for mammals. This finding, along with theheterogeneity of steroid recognition sites, indicates a complex interaction of these endogenous substances with the receptor in avian Central Nervous System, suggesting aprobable regulatory role during early stages of development. At all stages studied, high-affinity GABA binding sites were unaffected bymodulatory drugs and showed few variations during ontogeny. These findings allow us toconclude that, although these binding sites may well represent a fraction of total receptorsexposed by freezing-thawing, they would lack a relevant biological function. The use of diverse methodologies in the preparation of synaptic membranes to study GABA binding sites or modulatory sites showed the greatest variation at prenatal andhatching stages. This differential sensitivity to methodologies is indicative of molecularmodifications in GABAAreceptor structure during development. On comparing the stimulatory effect of barbiturates and neurosteroids acting jointly,we found significant differences at all developmental stages between the two membranepreparation procedures. In fresh membranes both modulators acted through a commonrecognition site, whereas in frozen membranes they showed additive effects and differentialdisplacement with a GABAergic antagonist, indicating dissimilar modulatory sites. Protein components extracted during the freezing-thawing procedure wereconcentrated and assayed on frozen membranes, decreasing the additive effect previouslyobserved. Taken together, these results suggest the existence of endogenous factorsassociated to the receptor complex, removed during freezing-thawing cycles. They wouldproduce a common effect for barbiturates and neurosteroids in vivo, related to GABAAreceptor modulation during ontogeny. In conclusion, we have demonstrated ontogenetic variations in GABAA receptorproperties supporting functional modifications of this receptor complex duringdevelopment. We also postulate the existence of endogenous factors associated to thereceptor, useful to determine its natural regulatory mechanisms in the synapse. Consequently, our present study provides a tentative biochemical basis to understand therole of these receptors during Central Nervous System development.

Citación:

---------- APA ----------

Viapiano, Mariano Sebastián. (1998). Ontogenia del complejo receptor CABAa en el sistema nervioso central de la aves : modulación por barbitúricos, neuroesteroides y factores endógenos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3000_Viapiano

---------- CHICAGO ----------

Viapiano, Mariano Sebastián. "Ontogenia del complejo receptor CABAa en el sistema nervioso central de la aves : modulación por barbitúricos, neuroesteroides y factores endógenos". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 1998.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3000_Viapiano

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