Propiedades funcionales y moleculares de la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal

Vattino, Lucas Gabriel

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Título:	Propiedades funcionales y moleculares de la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal
Título alternativo:	Functional and molecular properties of the medial olivocochlear efferent synapses during postnatal development
Autor:	Vattino, Lucas Gabriel
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	CONICET. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres" (INGEBI)
Publicación en la Web:	2022-03-29
Fecha de defensa:	2019-04-16
Fecha en portada:	2019
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Director:	Katz, Eleonora
Consejero:	Rubinstein, Marcelo
Jurado:	Berón de Astrada, Martín; Marín-Burgin, Antonia; Murer, Mario Gustavo
Idioma:	Español
Palabras clave:	COCLEA; CELULAS CILIADAS; RECEPTOR NICOTINICO; INERVACION EFERENTE OLIVOCOCLEAR; CANALES IONICOS; COMPARTIMENTALIZACION PRESINAPTICA; PLASTICIDAD SINAPTICA DE CORTO TERMINOCOCHLEA; HAIR CELLS; NICOTINIC RECEPTOR; OLIVOCOCHLEAR EFFERENT INNERVATION; ION CHANNELS; PRESYNAPTIC COMPARTMENTALIZATION; SHORT-TERM SUNAPTIC PLASTICITY
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6962_Vattino
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6962_Vattino.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6962_Vattino
Ubicación:	Dep.BIO 006962
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. Vattino, Lucas Gabriel. (2019). Propiedades funcionales y moleculares de la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6962_Vattino

Resumen:

En el órgano de Corti, el epitelio sensorial del sistema auditivo de los mamíferos ubicado dentro de la cóclea, se encuentran las células ciliadas internas y externas (CCIs y CCEs, respectivamente). Ambos tipos celulares se despolarizan en respuesta a la llegada de estímulos sonoros, pero sus funciones están claramente diferenciadas. Las CCIs, los fonorreceptores propiamente dichos, transducen los estímulos sonoros en señales eléctricas que son enviadas al sistema nervioso central (SNC) mientras que las CCEs, debido a su propiedad electromótil dependiente del voltaje, están principalmente involucradas en la amplificación y la sintonización fina de estos estímulos. La actividad de las CCEs es modulada a través del sistema olivococlear medial (MOC, por sus siglas en inglés), una inervación eferente que se origina en el sistema nervioso central (SNC), a nivel del tallo cerebral. La sinapsis entre las fibras MOC y las CCEs (sinapsis MOC-CCE) es colinérgica e inhibitoria, ya que está mediada por el receptor colinérgico nicotínico α9α10 que se encuentra funcionalmente acoplado a canales de K+ dependientes de Ca2+ del tipo SK2, resultando en la hiperpolarización y consecuente disminución de la actividad de las CCEs. En el presente trabajo se estudiaron las características moleculares y funcionales de la sinapsis MOC-CCE a través de la realización de registros electrofisiológicos en configuración whole-cell en las CCEs presentes en preparaciones del órgano de Corti del ratón, en respuesta a la estimulación eléctrica de las fibras MOC. En primer lugar, mediante un abordaje experimental farmacológico, se estudiaron las propiedades funcionales y moleculares de la sinapsis MOC-CCE durante el desarrollo postnatal. Más precisamente, en los días postnatales (P)11-13, coincidente con el comienzo de la audición en roedores altriciales, y en P20-22, edad en la cual el sistema auditivo de estos animales ha madurado. Se demostró que tanto la composición molecular de los canales iónicos que sostienen o modulan la liberación de acetilcolina en la sinapsis MOC-CCE así como las propiedades de la transmisión sináptica sufren cambios entre dichos períodos. También se encontraron evidencias de que hay cambios en el grado de compartimentalización de las proteínas presinápticas involucradas en la liberación del neurotransmisor entre ambos períodos, lo que sugiere una maduración sináptica incompleta al momento del comienzo de la audición. En segundo lugar, se estudiaron las implicancias sobre la transmisión sináptica de una mutación puntual en la subunidad α9 del receptor colinérgico que media la sinapsis eferente MOC-CCE y que le confiere a la misma una ganancia de función. Para ello se utilizó una línea de ratones transgénicos (L9’T) desarrollada previamente en nuestro laboratorio, en la que se observó una mayor protección ante el trauma acústico en respuesta a intensidades elevadas de sonido. Valiéndonos de evidencias previas de nuestro laboratorio que indican que la sinapsis MOC-CCE presenta facilitación de corto término en respuesta a altas frecuencias de estimulación, se analizó el patrón de actividad sináptica en respuesta a trenes de estimulación de distinta duración y frecuencia, dentro del rango fisiológico de disparo de las fibras MOC. Se demostró que la plasticidad de corto término en los ratones L9’T se encuentra alterada, en consistencia con el fenómeno global de respuestas aumentadas en la vía eferente relacionada a la mayor protección ante el trauma acústico previamente descripta.

Abstract:

In mammals, the auditory sensory epithelium within the cochlea contains two types of mechanotransducer cells, inner and outer hair cells (IHCs and OHCs, respectively). Even though both cell types depolarize in response to incoming sound stimuli, they have different functions. The IHCs, the phonoreceptors proper, are involved in conveying acoustic stimuli to the central nervous system (CNS) while the OHCs are implicated in the fine tuning and amplification of incoming sounds. The OHCs respond to variations in membrane voltage with changes in their length, a phenomenon known as electromotility, causing an enhancement of basilar membrane motion thus increasing the activity of the IHCs in response to sounds. OHCs activity is regulated through the medial olivocochlear (MOC) system, an efferent innervation that originates in the brainstem. The synapse between MOC fibers and the OHCs (MOC-OHC synapse) is cholinergic and inhibitory. This synapse is mediated by the nicotinic cholinergic receptor α9α10 functionally coupled to SK2 Ca2+-dependent K+ channels. Thus, acetylcholine (ACh) released from the MOC presynaptic terminals causes OHCs to hyperpolarize, consequently reducing their electromotile activity. In this work we studied the molecular and functional characteristics of the MOC-OHC synapse in the mouse organ of Corti. The research project was carried out by performing “whole-cell” recordings in the OHCs upon electrical stimulation of MOC fibers. The molecular and functional characteristics of the MOC-OHC synapse during postnatal developmentwere first assessed by combining electrophysiological and pharmacological methods. Synaptic currents were recorded from mice at two developmental stages: around the onset of hearing, postnatal days (P)11-13 in altricial rodents, and at P20-22, when the auditory system of these animals is already mature. We demonstrated that the molecular composition of the ion channels supporting or modulating ACh release at the MOC-OHC synapse undergo significant changes during postnatal development. Moreover, we found strong evidences suggesting changes in the compartmentalization of the presynaptic proteins coupled to ACh release between the two developmental stages studied, indicating that at the onset of hearing the MOC-OHC synapse is still immature. Secondly, we evaluated the properties of a transgenic mouse model developed in our laboratory, the L9’T mice, which bears a point mutation in the α9 subunit of the α9α10 nAChR. This mutation in the α9α10 nAChR greatly enhances and prolongs the inhibitory postsynaptic currents thereby changing the dynamics of the MOC-OHC synapse. Previous work from our laboratory showed that the MOC-OHC synapse presents short-term facilitation in response to high-frequency stimulation. We therefore analyzed the synaptic responses of L9’T mice upon MOC fiber stimulation with different frequencies within their physiological firing range, and found that transgenic L9’T mice showed altered short-term synaptic plasticity patterns. These results are in agreement with the observed global enhanced responses in the efferent pathway that lead to an increased protection against acoustic trauma in this mouse model.

Citación:

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

Vattino, Lucas Gabriel. (2019). Propiedades funcionales y moleculares de la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6962_Vattino

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

Vattino, Lucas Gabriel. "Propiedades funcionales y moleculares de la sinapsis eferente olivococlear durante el desarrollo postnatal". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2019.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6962_Vattino

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