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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-80468
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8046/


Gross, Anna

Differential distribution of GABAB receptors in CCK- and PV-containing hippocampal interneurons

Diffentielle Verteilung von GABAB Rezeptoren in CCK- und PV- exprimierenden Interneuronen im Hippocampus

Dokument1.pdf (1.960 KB) (md5sum: 5bbb3ce0952caf05935d47bcce4c1004)

Kurzfassung in Englisch

Well balanced inhibition and excitation is essential for higher brain functions. In the last decade much scientific attention has been directed to the role of inhibition in different brain areas. In cortical circuits, including the hippocampus, inhibition is mediated by gamma-aminobutric acid (GABA) released from the axon terminals of heterogeneous population of local GABAergic interneurons. GABA acts via fast ionotropic GABAA and GABAC and via slow metabotropic GABAB receptors (Macdonald and Olsen, 1994; Misgeld et al., 1995). Today there is plenty of information available about GABAA receptors, however, the precise function and distribution of GABAB receptors is less well understood. In particular, very little is known about their distribution and function in interneurons. Intriguingly, in the hippocampus a subset of GABAergic interneurons (Kulik et al., 2003) show strong immunoreactivity for the GABAB1 protein, an essential subunit of functional receptor, suggesting that GABAB receptors are expressed at high levels and play important roles in these cells. In this study we focused on the cellular and subcellular distribution of GABAB receptors in two major types of GABAergic neurons: cholecystokinin (CCK) - and parvalbumin (PV)-containing interneurons in the CA1 area of the adult rat hippocampus. Results of light microscopic investigations revealed differences in the somatic GABAB1 levels in the two interneuron populations. CCK-containing cells showed strong immunoreactivity, suggesting the presence of a somatic reserve pool of the protein, whereas immunoreactivity in PV-positive interneurons was significantly weaker. Electron microscopic investigations further demonstrated the consistent presence of GABAB1 on dendrites and axon terminals of both interneuron types. However, quantitative analysis combined with 3D reconstruction revealed several differences in the receptor distribution: (i) the surface density of the receptor protein was higher on dendrites than on axon terminals in both interneuron populations, (ii) density of the receptors on dendrites and axon terminals of CCK-positive interneurons was significantly higher than on PV-containing interneurons, and finally (iii) on CCK-positive dendrites the receptor protein showed an even distribution, with no association around putative glutamatergic synaptic sites, whereas on PV-positive dendrites some degree of association to excitatory synapses was detected.
Electrophysiological investigations were performed to explore GABAB receptor-mediated effects in these interneuron populations. Pressure injections of baclofen - a GABAB agonist - into the dendritic layers resulted in slow outward currents in morphologically and immunocytochemically identified CCK- and PV-containing neurons, confirming the presence of functional receptors on the dendritic surface of these interneurons.
Taken together these results provide evidence for a pre- and postsynaptic regulation of GABAergic interneuron function through GABAB receptors, and suggest a differential modulation of these two major interneuron types.


Kurzfassung in Deutsch

Ausgewogen Inhibition und Exzitation ist essentiell für höhere Hirnfunktionen. In den letzten zehn Jahren hat sich viel wissenschaftliche Aufmerksamkeit auf die Rolle der Inhibition in verschiedenen Hirnarealen gerichtet. In kortikalen Schaltkreisen, einschließlich des Hippocampus, Inhibition wird von -Aminobuttersaeure (GABA) vermittelt, welches von praesynaptischen Endigungen einer heterogenen Subgruppe, den lokalen GABAergen Interneuronen, freigesetzt wird. GABA vermittelt seine Wirkung über schnelle ionotrope GABAA und GABAC Rezeptoren und über langsame metabotrope GABAB Rezeptoren (Macdonald und Olsen, 1994; Misgeld et Al., 1995). Heutzutage gibt es viel Informationen über GABAA Rezeptoren, jedoch die genaue Funktion und Verteilung von GABAB Rezeptoren, speziell in Interneuronen, ist weniger gut verstanden. Interessanterweise zeigen eine Teilmenge der GABAergic Interneurons (Kulik Et al.., 2003) im Hippocampus eine starke Immunoreaktivitaet für das GABAB1 Protein, eine wesentliche Untereinheit des funktionalen Rezeptors, was darauf hindeutet, dass GABAB Rezeptoren hoch exprimiert sind und eine wichtige Rolle in diesen Zellen spielen. In dieser Studie konzentrierten wir uns auf die zelluläre und subzelluläre Verteilung der GABAB Rezeptoren in zwei Hauptarten von GABAergen Neuronen: Cholecystokinin (CCK)- und Parvalbumin (PV)-exprimierende Interneurone im CA1 Bereich des Hippocampus von adulten Ratten. Lichtmikroskopische Untersuchungen haben Unterschiede in der Expression von somatischen GABAB1 in den beiden Interneuron Subgruppen aufgedeckt. CCK-exprimierende Zellen zeigten starke Immunoreaktivitaet, welche auf die Anwesenheit eines somatischen reserve-pools des Proteins hinweisst, wohingegen die Immunoreaktivitaet in PV-positiven Interneuronen deutlich schwächer ist. Electronen-mikroskopische Untersuchungen demonstrieren das einheitliche Vorhandensein von GABAB1 in Dendriten und praesynaptischen Endigungen beider Interneuron Subgruppen. Quantitative Analyse kombiniert mit 3D Rekonstruktion ergab jedoch einige Unterschiede in der Rezeptor-Verteilung: (i) die Oberflächendichte des Proteins war höher in Dendriten als in praesynaptischen Endigungen in beiden Interneuron Subgruppen, (ii) die Dichte an Rezeptoren auf Dendriten und praesynaptischen Endigungen von CCK-exprimierenden Interneuronen war deutlich höher als in PV-exprimierende Interneuronen, und schließlich (Iii) das Rezeptor Protein zeigte in CCK-positiven Dendriten eine gleichmäßige Verteilung mit keiner offensichtlichen Zuordnung zu mutmaßlichen exzitatorischen Synapsen, während in PV-positiven Dendriten ein gewisses Maß an Assoziation zu exzitatorischen Synapsen gefunden wurde.
Elektrophysiologische Untersuchungen wurden durchgeführt, um GABAB Rezeptor-vermittelte synaptische Signale in diesen Interneuron Subgruppen zu erforschen. Druck-Injektionen von Baclofen - ein GABAB Agonist – nahe den dendritischen Schichten fuehrte zu einem Auswaertsstrom in diesen morphologisch und immunohistologisch identifizierten CCK- und PV-haltigen Neuronen, welcher die Anwesenheit von funktionalen Rezeptoren auf der dendritischen Oberfläche dieser Interneuronen bestätigt.
Zusammengenommen, diese Ergebnisse belegen die prae- und postsynaptische Regulation von GABAB-Rezeptor vermittelter Funktion und weisen auf eine differentielle Modulation dieser beiden Subgruppen von Interneuronen.


SWD-Schlagwörter: GABAB-Rezeptor , Hippocampus
Freie Schlagwörter (deutsch): Interneurone
Freie Schlagwörter (englisch): interneurons
Institut: Anatomisches Inst. I
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Frotscher, Michael (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 04.02.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 11.04.2011
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