Effect of γ-aminobutyric acid receptors inhibition on the low-frequency primed long term potentiation


Koşar B. , Delibaş S. , Dursun N. , Süer C.

17. ULUSAL SİNİRBİLİM KONGRESİ, Trabzon, Turkey, 4 - 07 April 2019, pp.23-24

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Trabzon
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.23-24

Abstract

Objective: γ-aminobutyric acid (GABA) is the major inhibitory neurotransmitter that conveys its inhibitory effect through GABA-A receptors. Metaplasticity refers to activity-dependent changes in neural functions that modulate subsequent synaptic plasticity such as long-term potentiation (LTP). Much research on metaplasticity has been focused on glutamatergic excitatory synaptic system in the hippocampus, whereas the inhibitory GABAergic synaptic system has received less attention. Herein, we investigated low-frequency stimulation (LFS) - primed LTP at dentate gyrus synapses in the presence or absence of GABAA receptor antagonists. Methods: The study was carried out with the decision of Erciyes University Animal Experiments Local Ethics Committee dated 14.02.2018 and numbered 18/022. A total of 30 adult Wistar rats were enrolled in the study. After a 15- minute baseline recording, a LFS was applied to prime the LTP by application of high- frequency stimulation (HFS) protocol. Infusions of saline, picrotoxin (50 μmol) or bicuculline (20 μmol) were made for 1 hour starting from the application of HFS, using Hamilton pump. The 5-min averages of the excitatory postsynaptic potential (EPSP) slopes and population spike (PS) amplitudes 60 min after HFS were used as a measure of the metaplastic LTP reversal. Results: The input-output curves of the infusion groups were comparable to each other, as shown by the non significant interaction observed between stimulus intensity and infused drug. It was found that 1-Hz priming prevented subsequent LTP induction at dentate gyrus synapses when GABAA receptors are functional. However, a primed LTP accompanied with increased PS-LTP was observed in the presence of bicuculline (p<0.05) or picrotoxin (p<0.05) with respect to saline infusion. Conclusion: The present study provides evidence for a role of the GABAergic transmission in metaplastic control of LTP, suggesting that neurodegeneration of GABAergic hippocampal neurons could result in deficits in hippocampus-mediated learning. This study was supported by Erciyes University Research Found (TTU-2018-8240). Keywords: metaplasticity, dentate gyrus, GABA, hippocampus

AMAÇ: Gama-aminobutirik asit (GABA), inhibe edici etkisini GABA-A reseptörleri yoluyla ileten başlıca inhibitör nörotransmiterdir. Metaplastisite, uzun dönemli güçlenme (UDG) gibi sinaptik plastisite formlarını modüle eden nöral fonksiyonların aktivite bağımlı değişikliklerini ifade eder. Metaplastisite üzerine birçok araştırma, hipokampustaki glutamaterjik uyarıcı sinaptik sisteme odaklanırken, inhibe edici GABA'erjik sinaptik sistem daha az dikkat çekmiştir. Bu çalışmada, GABA-A reseptör antagonistlerinin varlığında, dentat girus (DG) sinapslarında metaplastik UDG'nin nasıl bir değişme göstereceği araştırıldı. YÖNTEM: Çalışma Erciyes Üniversitesi Hayvan Deneyleri Yerel Etik Kurulunun 14.02.2018 tarihli ve 18/022 no'lu kararı ile gerçekleştirilmiştir. Çalışmaya toplam 30 yetişkin Wistar rat alındı. 15 dakikalık bir başlangıç kaydının ardından, UDG'yi yüksek frekanslı uyarı (YFU) protokolü uygulamasıyla indüklemeden önce düşük frekanslı uyarı (DFU) uygulandı. Hamilton pompası kullanılarak, YFU uygulamasından başlayarak 1 saat süreyle salin, pikrotoksin (50 µmol) veya bikukulin (20 µmol) infüzyonları yapıldı. Eksitatör postsinaptik potansiyel (EPSP) eğimlerinin ve popülasyon spike (PS) genliklerinin 5 dakikalık ortalamaları, YFU'dan 60 dakika sonra metaplastik UDG’nin bir ölçüsü olarak kullanıldı. BULGULAR: İnfüzyon gruplarının giriş-çıkış eğrileri, uyaran yoğunluğu ile infüze edilen ilaç arasında gözlenen anlamlı olmayan etkileşimle gösterildiği gibi birbirinden farklı bulunmadı. 1-Hz uyarımın, GABA-A reseptörleri fonksiyonel olduğunda DG sinapslarında sonraki UDG indüksiyonunu önlediği bulundu. Bununla birlikte, salin infüze edilen gruba göre artmış bir UDG bikukulin (p<0,05) veya picrotoksin (p<0,05) varlığında gözlendi. SONUÇ: Bu çalışma, GABA'erjik iletinin UDG'nin metaplastik kontrolünde bir rolü olduğuna dair kanıtlar sunmakta ve bu da GABA'erjik hipokampal nöronların nörodejenerasyonunun, hipokampus aracılı öğrenmede eksikliklere neden olabileceğini göstermektedir. Erciyes Üniversitesi bilimsel araştırma projeleri birimi tarafından TTU-2018-8240 nolu proje kapsamında desteklenmiştir. Anahtar Kelimeler: metaplastisite, dentat girus, GABA, hipokampüs