Substansia Nigra'daki dopamin nöronlarinda kainat reseptör alt birimlerinin ekspresyonu

Abstract

Dopaminerjik nöronların, memeli beyninde birbirinden bağımsız alanlarda yerleştiği (arkuat çekirdek, substansia nigra, ventral tegmental alan gibi) ve glutamaterjik akson sonlanmaları ile sinaps yaptıkları gösterilmiştir. Bu alanlardan biri substansia nigra (SN)'dır ve merkezi sinir sisteminin değişik bölgelerinden glutamaterjik innervasyon alır. Glutamat etkisini metabotropik ya da ionotropik glutamat reseptörlerine bağlanarak gösterir ve bu reseptörlerin Parkinson hastalığı (PH) ve benzeri nörodejeneratif hastalıkların patolojik süreçlerinde rol oynayabileceği düşünülmektedir. PH ile yakından ilişkili SN'da ionotropik glutamat reseptörlerinden NMDA ve AMPA reseptörlerinin varlığı, in situ hibridizasyon ve immunohistokimyasal yöntemlerle gösterilmiştir. Ancak, kainat reseptörleriyle ilgili çalışmalar sınırlıdır ve çelişkili sonuçlar vermektedir. Çalışmamızda, SN dopamin nöronlarında kainat reseptörlerinin varlığının ve cinsiyetler arası ekspresyon farklılığının gösterilmesi amaçlandı. Erişkin sıçan beyinlerinden kriyostat ile alınan seri kesitlere tirozin hidroksilaz (TH) ve kainat reseptör alt birimleri (GluR5, GluR6, GluR7 ve KA2) antikorları ile ikili immünofloresan işaretleme yapıldı. TH-pozitif nöronların tümü KA2 proteini eksprese ederken, GluR5 eksprese eden TH-pozitif nöronları dişilerde % 67,8 ve erkeklerde % 65 olarak belirlendi. Bu oranlar, GluR6 için, dişilerde % 70,2, erkeklerde % 78,2, ve GluR7 için dişilerde % 81,1, erkeklerde % 82,6 olarak bulundu. İstatistiksel değerlendirme sonucu cinsiyetler arasında fark olmadığı belirlendi. Bu sonuçlar, SN dopamin nöronlarının büyük bir kısmının kainat reseptör altbirim proteinlerini ekspre ettiğini göstermekte ve NMDA ve AMPA reseptörlerinin yanı sıra kainat reseptörlerinin de dopaminerjik nöronların glutamaterjik modülasyon ve regülasyonuna aracılık ettiğini düşündürmektedir. Bu reseptörlerin SN'daki varlığı, eksitatör aminoasitlerin neden olduğu nöronal toksisite göz önüne alındığında, Parkinson hastalığındaki selektif dopaminerjik nöron ölümünün temelinde, hücresel glutamat reseptörlerin rol oynayabileceği görüşünü desteklemektedir.

Dopaminergic neurons are discretely localized in the mammalian brain, including arcuate nucleus, substantia nigra and ventral tegmental area and form synapses with glutamatergic axonal endings. Substansia Nigra (SN) is one of these areas and receives glutamatergic innervations from different parts of the central nervous system. Glutamate exerts its effects by binding to metabotropic or ionotropic glutamate receptors and these receptors are thought to play an important role in the pathological processes of neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease (PD). In situ hybridization as well as immunohistochemical studies revealed that NMDA and AMPA receptors are localized in SN, the area known to be effected in PD. However, there is very little number of studies about kainate receptors and these studies report controversial results. In our study we aimed to detect the localization of kainate receptors in SN dopamine neurons and determine expression differences, if any, between two genders. Dual immunofluorescence labeling was employed on cryostat sections of adult rats for tyrosine hydroxylase (TH) and one of the kainate receptor subunit antibodies (GluR5, GluR6, GluR7 or KA2). While almost all of the TH-positive neurons express KA2 protein, the percentages of GluR5-expressing TH-positive neurons in female and male were detected as 67.8% and 65%, respectively. Similar numbers were found for GluR6 (70.2 % for females and, 78.2% for males) and GluR7 (81.1% for females and, 82.6% for males). Statistical analyses revealed no significant differences between genders. These results showed that a large population of SN dopamine neurons express kainate receptors and suggested, in addition to NMDA and AMPA receptors, that kainate receptors may also be participated in the modulation and regulation of dopaminergic neurons. When the neuronal toxicity caused by excitatory amino acids is taken into consideration, the presence of glutamate receptors in SN supports the idea that these cellular glutamate receptors play an important role in the basis of selective death of dopaminergic neurons in Parkinsons disease.