nmda-receptor függő nitrogén monoxid jelátvitel a hippokampusz gabaerg szinapszisaiban · 2014....
TRANSCRIPT
1
NMDA-receptor fuumlggő nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Doktori eacutertekezeacutes
Dr Csereacutepneacute Dr Szabadits Eszter
Semmelweis Egyetem
Szentaacutegothai Jaacutenos Idegtudomaacutenyi Doktori Iskola
Teacutemavezető Dr Nyiri Gaacutebor PhD tudomaacutenyos főmunkataacuters
Hivatalos biacuteraacuteloacutek Dr Halasy Katalin DSc egyetemi tanaacuter
Dr Altdorfer Kaacuteroly PhD egyetemi docens
Szigorlati bizottsaacuteg elnoumlke Dr Csillag Andraacutes DSc egyetemi tanaacuter
Szigorlati bizottsaacuteg tagjai Dr Dobolyi Aacuterpaacuted PhD tud főmunkataacuters
Dr Raacutecz Bence PhD egyetemi docens
Budapest 2013
MTA Kiacuteseacutereti Orvostudomaacutenyi Kutatoacuteinteacutezet
2
bdquo A dolgok nem kiacutevuumll kezdődnek hanem beluumll eacutes nem alul hanem feluumll eacutes nem a
laacutethatoacuteban hanem a laacutethatatlanbanrdquo
(Hamvas Beacutela)
3
I TARTALOMJEGYZEacuteK
I Tartalomjegyzeacutek3
II Roumlvidiacuteteacutesek jegyzeacuteke7
III Bevezeteacutes11
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok11
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban12
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe12
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese12
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo15
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban16
III34 A hippokampusz interneuronjaihelliphellip18
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtekhelliphellip19
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek21
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok26
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok26
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben27
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute28
III352 A gamma oszcillaacutecioacute28
III353 Az eacuteles-hullaacutemok29
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcillaacutecioacutekban
29
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes30
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel31
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban32
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok32
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek34
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek35
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai35
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban36
4
III421 DSIDSE37
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD37
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD38
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute38
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter40
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok40
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa42
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja43
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutezok45
III55 A nitrogeacuten-monoxid bdquolebontaacutesardquo szoumlveti elnyelődeacutese helliphelliphelliphelliphellip47
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak47
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai48
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben48
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok50
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete50
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa53
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III631 Szinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip55
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesaihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus
vaacuteltozaacutesokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip57
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben
(excitotoxicitaacutes)58
IV Ceacutelkitűzeacutesek59
V Kiacuteseacuterleti moacutedszerek helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok61
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek61
5
V3Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata62
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok64
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek
szinteacutezise64
V52 In situ hibridizaacutecioacute65
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip66
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletekhellip70
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphellip71
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek
felsziacuteneacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip72
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip75
V12 Statisztikai analiacutezisekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76
VI Eredmeacutenyekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttestjeacuten dendritjeacuten eacutes
axon iniciaacutelis szegmentjeacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip82
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekbőlhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok tartalmaznak
NOsGC α1 alegyseacutegethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip87
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest meacuterete
koumlzti korrelaacutecioacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip89
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip90
6
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegehelliphelliphelliphellip97
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok nagy reacutesze
mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatokhelliphelliphellip99
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
poszszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip102
VII Megbeszeacuteleacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip106
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphellip106
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
salhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip108
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC mediaacutelta jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip110
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesrahelliphelliphelliphellip111
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg
szinapszisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip112
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokbanhelliphellip114
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacuterahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip117
VII8 Az NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid rendszerrel a
GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip118
VIII Koumlvetkezteteacutesek120
IX Oumlsszefoglalaacutes121
XIrodalomjegyzeacutek121
XI Sajaacutet koumlzlemeacutenyek jegyzeacuteke141
XII Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes142
7
II ROumlVIDIacuteTEacuteSEK JEGYZEacuteKE
2-AG 2-arachidonil-glicerol
5-HT3 szerotonin
ACSF mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutek
AIS axon iniciaacutelis szakasz
AKD agonista-koumltő domeacuten
AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-12-oxazol-4-il)propaacutensav
BDNF agyi neurotrofikus faktor
BH4 tertahidrobiopterin
CA1-3 Cornu Ammonis (Ammon-szarv) 1-3 reacutegioacutei
CAMKII kalcium-kalmodulin-fuumlggő kinaacutez
cAMP ciklikus adenozin monofoszfaacutet
CASK kalcium-kalmodulin-fuumlggő szerin kinaacutez
CB1R 1-es tiacutepusuacute kannabinoid receptor
CCK kolecisztokinin
CCK-R kolecisztokinin-receptor
cDNS komplementer DNS
cGMP ciklikus guanozin monofoszfaacutet
CNG ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
COX ciklooxigenaacutez
CREB cAMP-fuumlggő szakasz-koumltő feheacuterje
CRIP kannabinoid-receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
D-AP5 D(-)-2-amino-5-foszfonovaleriaacutensav
DAB 33rsquo-diaminobenzidin
DAG diacilglicerol
DEPC dietilpirokarbonaacutet
DLC dinein-koumlnnyűlaacutenc
DSE depolarizaacutecioacute-indukaacutelta serkenteacuteselnyomaacutes
DSI depolarizaacutecioacute-indukaacutelta gaacutetlaacuteselnyomaacutes
EC sejten kiacutevuumlli
eCB endokannabinoid
8
eNOS endoteliaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
EPSP serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
ER endoplazmaacutes retikulum
FAD flavin-adenin dinukleotid
FMN flavin mononukleotid
GABA gamma-amino vajsav
GABAAR A-tiacutepusuacute GABA-receptor
GAD65 glutaminsav dehidrogenaacutez (65 kD-os)
GC guanilaacutet-ciklaacutez
GKAP guanilaacutet-kinaacutez kapcsolt feheacuterje
GluN1-3 NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet-receptor 1-3-as alegyseacutege
GRIP1 glutamaacutet-receptor koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
GTP guanozin trifoszfaacutet
HCN hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
HSA humaacuten szeacuterum-albumin
IBMX 3-izobutil-1-metilxantin
IC sejten beluumlli
IN interneuron
iNOS indukaacutelhatoacute nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
IP3 inozitol-trifoszfaacutet
IPSP gaacutetloacute posztszinaptikus potenciaacutel
IS-1-3 interneuron-szelektiacutev interneuron 1-3-as tiacutepusa
KO geacutenkiuumltoumltt
L-NAME L-nitroarginin-metil-eacuteszter
LOX lipoxigenaacutez
LTDi gaacutetloacute szinapszis hosszuacute-taacutevuacute depresszioacuteja
LTP hosszuacute taacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutes
mAChR muszkarinos tiacutepusuacute acetilkolin-receptor
mEPSP miniatűr serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
mGluR metabotropikus glutamaacutet-receptor
mRNS hiacutervivő ribonukleinsav
NADPH nikotinamid-adanin-dinukleotid
9
NCAM neuronaacutelis sejt-adheacutezioacutes molekula
NGF idegi noumlvekedeacutesi faktor
NHA N-hidroxi-arginin
NMDA N-metil-D-aszpartaacutet
nNOS neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
NO nitrogeacuten-monoxid
NOsGC nitrogeacuten-monoxid-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutez
NTD N-terminaacutelis domeacuten
O-LM oriens-laconosum-moleculare interneuron
ODQ oxadiazolo-quinoxalin
PB foszfaacutet puffer
PCR polimeraacutez-laacutencreakcioacute
PDZ PSD-95Discs largeZonula occludens domeacuten
PKA protein-kinaacutez-A
PKG protein-kinaacutez-G
PLC foszfolipaacutez-C
PP perforaacutens-paacutelya
PP1 protein-foszfataacutez
PSD-95 posztszinaptikus denzitaacutes-95 feheacuterje
PV parvalbumin
RhoA Ras-homoloacuteg geacutencslaacutedba tartozoacute feheacuterje
ROS reaktiacutev oxigeacutengyoumlk
SAP-102 szinapszis-asszociaacutelt feheacuterje-102
SDS naacutetrium-dodecil-szulfaacutet
sGC szolubilis guanilaacutet-ciklaacutez
SKA Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt sejt
SNP naacutetrium-nitroprusszid
SOM szomatosztatin
SPR P-anyag-receptor
SSCAM synaptic scaffolding proteinszinaptikus aacutellvaacutenyozoacutefeheacuterje
STD roumlvid taacutevuacute depresszioacute
str Stratumreacuteteg
10
TBS Tris-pufferelt soacuteoldat
THB tetrahidrobiopterin
TTX tertrodotoxin
VASP vazodilataacutetor-stimulaacutelt foszfoprotein
VDCC feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatorna
vGluT3 3-as tiacutepusuacute vezikulaacuteris glutamaacutettranszporter
VIP vazoaktiacutev intesztinaacutelis polipeptid
11
III BEVEZETEacuteS
Ebben a fejezetben egy roumlvid aacuteltalaacutenos bevező utaacuten ismertetem a hippokampusz
mint kiacuteseacuterleteink modellteruumlleteacutenek a szerkezeteacutet eacutes műkoumldeacuteseacutet majd reacuteszletezem az
eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban kulcsfontossaacuteguacute retrograacuted jelaacutetvitel aacuteltalaacutenos ismeacuterveit Ezt
koumlvetően taacutergyalom a dolgozat alapjaacuteul szolgaacuteloacute nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel elemeit
valamint az NMDA receptorok jellemzőit
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok
Agyunk a termeacuteszet talaacuten legcsodaacutelatosabb eacutes legbonyolultabb keacutepződmeacutenye
Szinte felfoghatatlan hogy idegsejtek koumlzoumltti kapcsolatok eacutes ingeruumlletek keacutepesek olyan
komplex folyamatokat leacutetrehozni mint az emberi gondolkodaacutes logika szemeacutelyiseacuteg
vagy kreativitaacutes A nagy keacuterdeacutes hogy a bdquomegismereacutes taacutergyardquo kutathatoacute felfoghatoacute-e
ugyanazzal amit megismerni kiacutevaacutenunk A goumlroumlg bdquogignoscoacuterdquo (megismer) szoacute eredeti
jelenteacutese szagol szimatol de maacutes a tudaacutessal (bdquooidardquo) gondolkodaacutessal (bdquonoeoacuterdquo)
kapcsolatos szavak eredeti jelenteacutese is a eacuterzeacutekszervi műkoumldeacutessel főleg a laacutetaacutessal fuumlggoumltt
oumlssze Az oacutekori goumlroumlg filozoacutefiaacuteban tehaacutet a megismereacutest eacutes gondolkodaacutest egyfajta
bdquoeacutertelemmel megtoumlltoumltt szemleacutelődeacutesnekrdquo tekintetteacutek Elmeacuten a leacuteleknek azt a reacuteszeacutet
eacutertetteacutek melyben eacuterzeteinket eacutes eacuteszleleteinket taacuteroljuk A szoacute maga Platoacutennaacutel jelenik
meg előszoumlr eacutes maacutes alapokra helyezi a megismereacutes filozoacutefiaacutejaacutet (Steiger K 2008) A
platoacuteni anamneacutezis (visszaemleacutekezeacutes)-elmeacutelet (Platoacuten Menoacuten) leacutenyege hogy a leacutelekben
benne lakozik minden tudaacutes csak megfelelő keacuterdeacutesekkel elő kell vezetni fel kell
eleveniacuteteni az bdquoelfelejtettrdquo tudaacutest- vissza kell emleacutekezni Platoacuten ezen elmeacutelete alapjaacuten a
megfelelő keacuterdeacutesek felveteacuteseacutevel lehetőseacuteguumlnk nyiacutelhat akaacuter az agy megismereacuteseacutere is
Platoacuten azonban a Barlanghasonlat ciacutemű dialoacutegussal (Platoacuten Aacutellam VII 514a-517a)
tovaacutebb megy a megismereacutesről valoacute gondolkodaacutesban A szinte teljes tudatlansaacutegtoacutel (a
barlang aacuternyai) az alapvető megismereacutesen (a bdquokinti vilaacutegrdquo) aacutet a legmagasabb szintű
gondolkodaacutesig (Platoacutennaacutel az ideaacutek vilaacutega a hasonlatban a Nap szemleacuteleacutese) terjedő
leacutepeacuteseken kersztuumll vezet az uacutet De vajon melyik leacutepcsőfokon aacutell a mai tudomaacutenyos
megismereacutes Valoacuteban azt eacuteszleljuumlk kiacuteseacuterleteink soraacuten ami meghataacuterozza agyunk
műkoumldeacuteseacutet teacutenyleg uacutegy műkoumldik ahogy mi elkeacutepzeljuumlk Laacutetjuk az aacuternyakat adoacute
12
taacutergyakat vagy maacuter esetleg kijutottunk a barlangboacutel is Vagy meacuteg mindig csak az
aacuternyakat laacutetjuk a barlangban lekoumltoumlzve Eacutes eljuthatunk-e egyaacuteltalaacuten a Nap
felfedezeacuteseacuteig Az olvasoacutera biacutezom eacuten nem merek aacutellaacutest foglalni a keacuterdeacutesben de egy
biztos csak megfelelő alaacutezattal lehet a tudomaacutenyhoz eacutes agyunk megismereacuteseacutehez nyuacutelni
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban
Az emberi agyat nagysaacutegrendileg 1011
(szaacutez-milliaacuterd) idegsejt alkotja a
koumlzoumlttuumlk leacutetrejoumlvő szinapszisok szaacutema 1014
-ra (szaacutezezer-milliaacuterdra) tehető (Drachman
2005) Ezen kapcsolatok keacutepezik minden idegi műkoumldeacutes alapjaacutet Az idegsejtek preciacutezen
huzalozott mikrohaacuteloacutezataiban specifikus informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera nyiacutelik lehetőseacuteg
Idegrendszeruumlnk nem a sejtek szaporiacutetaacutesaacuteval (sejtosztoacutedaacutes) eacuteri el az uacutejonnan beeacuterkező
ingerek informaacutecioacute feldolgozaacutesaacutet eacutes taacuterolaacutesaacutet hanem a megleacutevő idegsejtek
kapcsolatainak (szinapszisainak) erősiacuteteacuteseacutevel uacutej szinapszisok leacutetrehozaacutesaacuteval Kiveacutetel
termeacuteszetesen ez aloacutel is akad idegi őssejtek talaacutelhatoacutek toumlbb helyen is az emlős koumlzponti
idegrendszerben eacutes neacutehol peacuteldaacuteul a szagloacutegumoacuteban eacutes a hippokampusz gyrus dentatus-
aacutenak szemcssejtjei koumlzoumltt keacutepesek uacutej idegsejteket leacutetrehozni eacutes azokat a haacuteloacutezatba
eacutepiacuteteni Ezen uacutej sejteknek alapvető szerepe van az egyedre jellemző haacuteloacutezat
kialakiacutetaacutesaacuteban (Bergmann and Friseacuten 2013 Freund et al 2013) Talaacuten a legfontosabb
szabaacutelyozaacutesi moacuted amivel az idegrendszer alkalmazkodik a bejoumlvő ingerekhez illetve
amivel a bejoumlvő ingereket integraacutelja belső vilaacutegunk aacutellapotaacuteval az a szinaptikus
plaszticitaacutes A szinapszisok nem aacutellandoacutesult keacutepződmeacutenyek folyamatosan vaacuteltoznak
leeacutepuumllnek kapcsolatok amik maacuter feleslegesseacute vaacuteltak miacuteg maacutesok megerősoumldnek
nagyobbak lesznek Minden emleacutek egy speciaacutelis szinapszis mintaacutezattal rendelkezik Az
hogy ki mennyire keacutepes komplex kreatiacutev gondolkodaacutesra ezen idegi mikro-haacuteloacutezatok
kapcsoltsaacutegaacutetoacutel szinaptikus erősseacutegeitől fuumlgg eacutes nem az idegsejtek szaacutemaacutetoacutel (normaacutelis
agyi műkoumldeacutest felteacutetelezve)
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese
13
A dolgozat teacutemaacutejaacutet keacutepező kiacuteseacuterletek raacutegcsaacuteloacutekban keacuteszuumlltek eacutes a legtoumlbb
szakirodalmi adat is azokroacutel aacutell rendelkezeacutesre iacutegy a dolgozatban a raacutegcsaacuteloacute
hippokampusz anatoacutemiaacutejaacuteroacutel adok roumlvid bevezeteacutest A hippokampusz az archipallium
reacutesze fejlődeacutestanilag az agy ősibb reacuteszeacutehez tartozik Hippokampusz jelenteacutese csikoacutehal
szerkezeacutere jellemző kettős bdquoCrdquo alakja miatt kapta a neveacutet A hippokampusz formaacutecioacute
keacutet joacutel meghataacuterozott reacutesze az Ammon-szarv (Cornu Ammonis) eacutes a gyrus dentatus
A bdquoCornu Ammonisrdquo (bdquokosszarvrdquo) neacutev szinteacuten az alakjaacutera vezethető vissza A
keacutetoldali hippokampuszt a fimbria-fornix (maacutesneacuteven lyra davidis vagy psalterium
jelenteacutese oacutekori sokhuacuteros haacuterfaszerű hangszer szinteacuten alakjaacutera utal) koumlti oumlssze
1 Aacutebra A hippokampusz sematikus aacutebraacuteja Ramoacuten y Cajal (1893) nyomaacuten
Az aacutebraacuten a hippokampusz-szubikulaacuteris komplex principaacutelis sejtjeinek vaacutezlatos kapcsolat
rendszere laacutethatoacute A hippokampusz speciaacutelis memoacuteriafolyamatokban jaacutetszott
műkoumldeacuteseacuteben alapvető fontossaacuteguacute szerepet jaacutetszik a gyrus dentatus szemcsesejtjei eacutes az
Ammon-szarv CA3 majd CA1 piramissejtjei koumlzt leacutetrejoumlvő uacuten bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo A hippokampusz legjelentősebb serkentő bemeneteacutet a kuumllső- eacutes belső
vilaacutegunkboacutel szaacutermazoacute informaacutecioacutekat egyaraacutent integraacuteloacute entorhinaacutelis keacuteregből joumlvő
rostok alkotjaacutek (perforaacutens paacutelya)
14
A hippokampusz joacutel elkuumlloumlnuumll az agykeacuteregtől (neopallium) az entorhinaacutelis
keacutereg 6 reacutetegű sejtaacutellomaacutenyaacuteboacutel szubikulumon mint aacutetmeneti keacuteregteruumlleten keresztuumll
jutunk az archikortikaacutelis hippokampuszba (1aacutebra) Santiago Ramoacuten y Cajal (1893
1911) majd keacutesőbb taniacutetvaacutenya Lorente de Noacute (1934) Golgi impregnaacutecioacutes vizsgaacutelatai
vezettek a hippokampusz kuumlloumlnboumlző sejtjeinek (principaacutelis eacutes bdquonem-principaacutelisrdquo
sejteknek) meghataacuterozaacutesaacutehoz valamint ezek alapjaacuten a hippokampusz reacutegioacuteinak
nevezeacutektanaacutenak bevezeteacuteseacutehez (Lorente de Noacute 1934) amit a mai napig hasznaacutelunk Az
Ammon-szarv reacutegioacutei (a bdquoCornu Ammonisrdquo roumlvidiacuteteacutese alapjaacuten) CA1 reacutegioacute iacuteves
kanyarodoacute reacuteszeacutet CA3ab reacutegioacutenak a gyrus dentatus hilusaacuteba nyuacuteloacute reacuteszeacutet CA3c
reacutegioacutenak nevezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetnek CA2 reacutegioacutet is melyek CA3 piramissejt
tulajdonsaacutegokat mutatnak de nem kapnak moharost bemenetet Raacutegcsaacuteloacutekban e reacutegioacute
meacuterete kicsi Ezen kiacutevuumll megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a gyrus dentatus-t melynek szinteacuten bdquoCrdquo
alakja reacuteveacuten joumln leacutetre a hippokampuszra jellemző kettős bdquoCrdquo forma A gyrus dentatus
elsődleges principaacutelis sejtjei a szemcsesejtek melyek a hilus koumlruumll egy alsoacute (vagy
kuumllső) eacutes egy felső (vagy belső) eacutelbe rendeződnek Az Ammon-szarv eacutes gyrus dentatus
koumlzoumltti hasadeacutekot nevezzuumlk fissura hippocampinak A hippokampusz egyes reacutegioacuteit
tovaacutebbi reacutetegekre lehet osztani (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter 1995)
Az Ammon-szarv reacutetegződeacutese
- alveus (csak a CA1 reacutegioacuteban)
- stratum oriens
- stratum pyramidale
- stratum lucidum (a CA3 specifikus egyeduumllaacutelloacute reacutetege)
- stratum radiatum
- stratum lacunosum-moleculare
A gyrus dentatus-ban az alaacutebbi reacutetegek talaacutelhatoacutek
- stratum moleculare
- stratum granulosum
- hilus
15
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo
A hippokampusz principaacutelis sejtjei az Ammon-szarv piramissejtjei valamint a
gyrus dentatusban leacutevő szemcsesejtek eacutes mohasejtek A CA1 piramissejtek lokaacutelis
kollateraacutelisai maacutes piramis sejteket kismeacuterteacutekben idegzik be a maradeacutek helyi
kollateraacutelisaik főkeacutent helyi uacuten visszacsatoloacute gaacutetloacute interneuronokon veacutegződnek A CA3
piramissejtek joacuteval nagyobbak a CA1 piramissejtekneacutel apikaacutelis dendritjuumlk a piramisejt-
reacuteteg alatti str lucidumban roumlgtoumln elaacutegazik eacutes szaacutemos tuumlske is talaacutelhatoacute rajta Speciaacutelis
keacutepződmeacutenyuumlk az uacuten bdquothorny excrescencesrdquo szarv szerű kituumlremkedeacutesek melyen a
szemcsesejtek oacuteriaacutes mohaterminaacuteisai veacutegződnek A CA3 piramsejtek erőteljes rekurrens
illetve ellenoldali associaacutecioacutes kapcsolatokkal rendelkeznek A CA3c piramissejtejei
kisseacute kuumlloumlnboumlznek a CA3ab sejtjeitől apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeik nem nagyon
kuumlloumlnboumlzetethetők meg eacutes mindkettő gazdagon rendelkezik szarv-szerű
kituumlremkedeacutesekkel
A gyrus dentatus szemcsesejtjeinek nincsenek bazaacutelis dendritjeik apikaacutelis
dendritjuumlk a str moleculare-ban fut egeacuteszen a fissura hippocampiig Nincsenek helyi
rekurrens kapcsolataik egymaacutest nem idegzik be helyi kollateraacutelisokat adnak viszont a
hilusban elhelyezkedő mohasejtekre A mohasejtek eacuterdekes sejttiacutepust keacutepviselnek
Serkentő sejtek szaacutemos tuumlskeacutevel a dendritjeiken de nem toumlmoumlruumllnek kuumlloumln reacutetegbe a
hilusban elszoacutertan talaacutelhatoacutek Terminaacutelisaik a szemcsesejtek proximaacutelis
dendritszakaszaira (esetenkeacutent sejttestjeacutere) vetiacutetenek vissza Egyes elmeacuteletek szerint
szaacutermazaacutesukat tekintve lecsuacuteszott piramissejtek ami annak tuumlkreacuteben hogy
morfoloacutegiailag nehezen kuumlloumlnboumlztethetők meg a CA3c piramissejtjeitől eacutes a CA3
bizonyiacutetottan visszavetiacutet a gyrus dentatus szemcssejtjeire nem lehetetlen
A hippokampusz serkentő kapcsolatrendszereacutenek legfontosabb
informaacutecioacutefeldolgozoacute mechanizmusa az uacuten bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo A
hippokampusz legjelentősebb glutamaacuteterg bemente az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkezik a
szubikulumon keresztuumll Az enthorninaacutelis keacutereg integraacutelja a kuumlloumlnboumlző agykeacutergi
eacuterzeacutekszervi teruumlletekről szaacutermazoacute maacuter előzetesen feldolgozott kuumllső eacutes belső vilaacutegunkat
reprezentaacuteloacute informaacutecioacutet eacutes ezt koumlzvetiacuteti a hippokampusz feleacute a perforaacutens paacutelyaacuten
keresztuumll A perforaacutens paacutelya (PP) az Ammon-szarv eacutes gyrus detatus hataacuteraacuten futva leacutep be
egyreacuteszt a CA1-3 reacutegioacute str lacunosum-moleculare-ba maacutesreacuteszt a gyrus dentatus str
16
moleculare-ba A PP rostjai a str moleculare kuumllső 23-aacuteban a szemcsesejtek dendritjein
(illetve bizonyos interneuronok dendritjein laacutesd III34 alfejezetet) veacutegződnek
topografikusan Ez a PP-szemcsesejt szinapszis a jelfeldolgozaacutes első leacutepcsője A
szemcsesejtek ingeruumllete a mohaterminaacutelisokon keresztuumll tevődik aacutet a CA3
piramissejtek proximaacutelis dendritszakaszaira (illetve bizonyos interneuronokra laacutesd
III33 alfejezetet) kialakiacutetva a CA3 reacutegioacute kuumlloumln speciaacutelis reacutetegeacutet a str lucidumot Ez
keacutepezi a informaacutecioacute feldolgozaacutes maacutesodik aacutellomaacutesaacutet A CA3 piramissejtek ingeruumllete a
Schaffer Kaacuteroly (1864-1939) utaacuten elnevezett Schaffer-kollateraacutelisokon keresztuumll jut
veacuteguumll a CA1 piramisejtek apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeire mely a 3 szinapszist keacutepezi a
bdquohaacuteromszinapszisos-hurokbanrdquo A CA1 piramisejtek rostjai az alveusban oumlsszeszedődve
a szubikulumon keresztuumll visszateacuternek az entorhinaacutelis keacuteregbe (de maacutesik reacutetegeacutebe) A
hippokampusz aacuteltal feldolgozottaacutetdolgozott informaacutecioacute tehaacutet aacutetteacutetelesen az entorhinaacutelis
keacuteregből jut vissza a toumlbbi agykeacutergi teruumlletre (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter
1995)
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban
A hippokampusznak keacutetseacutegbevonhatatlan szerepe van a tanulaacutes- eacutes
memoacuteriafolyamatokban Az uacutej informaacutecioacutek feldolgozaacutesa soraacuten keacutet folyamatra van
szuumlkseacuteg első koumlrben egy generalizaacuteloacute folyamat megy veacutegbe (a bdquotaacutergyrdquo besorolaacutesa a
megfelelő agyunkban maacuter leacutetező bdquoskatulyardquo megkereseacuteseacutevel) majd egy specifikaacutecioacute
joumln leacutetre (a bdquoskatulyaacutenrdquo beluumll az uacutej bdquodologrdquo miben teacuter el a bdquoskatulyardquo toumlbbi elemeacutetől)
Ennek pontos lekeacutepezeacuteseacutehez keacutet kuumlloumln neuronhaacuteloacutezatra van szuumlkseacuteg A generalizaacuteloacute
folyamat az agykeacutergi műkoumldeacuteshez koumlthető a koumlrnyezet reprezentaacutecioacuteja jelentősen
aacutetfedő sejtaktivitaacutesok reacuteveacuten valoacutesul meg iacutegy specifikus informaacutecioacute nem joumlhet leacutetre a
haacuteloacutezatban A specifikaacutecioacute a hippokampusz feladata a koumlrnyezet lekeacutepezeacutese szinte aacutet
nem fedő mikrohaacuteloacutezatok kialakulaacutesaacuteval joumln leacutetre (Kaacuteli S eacutes Acsaacutedy L 2003) Vagyis
a hippokampusz a deklaratiacutev memoacuteriaacuteban jaacutetszik szerepet ez tartalmazza a bdquotiszta
fogalmakatrdquo (clarus3= vilaacutegos) De mi az a szerkezeti kuumlloumlnbseacuteg ami az agykeacutereggel
szemben keacutepes hasonloacute bementekhez kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati aktivitaacutest produkaacutelni A
memoacuteria alapjaacuteul szolgaacuteloacute Hebb-feacutele autoasszociatiacutev haacuteloacutezat ugyanis mind az
17
agykeacuteregben mind a hippokampuszban megtalaacutelhatoacute A vaacutelasz a bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo egyes principaacutelis sejtjeinek egyedi tulajdonsaacutegaiban eacutes kapcsolataiban talaacutelhatoacute
(Acsaacutedy eacutes Kaacuteli 2007) A generalizaacutelt informaacutecioacute az entorhinaacutelis keacutergen keresztuumll
eacuterkezik agyunk egyik legkuumlloumlnlegesebb serkentő sejtjeacutere a szemcsesejtre ami a
legfontosabb aacutellomaacutes a specifikus informaacutecioacute kialakiacutetaacutesaacuteban A szemcsesejtek nagyon
erős szűreacutest veacutegeznek a bejoumlvő informaacutecioacuten azaacuteltal hogy rendkiacutevuumll hiperpolarizaacuteltak eacutes
nagyon alacsony az alapaktivitaacutesuk Mivel nincsenek bazaacutelis dendritjeik eacutes egymaacutesssal
sincsenek oumlsszekoumltve nem joumln leacutetre autoasszociatiacutev haacuteloacutezat a bekeruumllő informaacutecioacute
nagyon pontosan keacutepeződik le a szemcsesejtekben A gyrus dentatus legfontosabb
feladata tehaacutet a jel szelekcioacuteja eacutes kategorizaacutecioacuteja A koumlvetkező leacutepeacutes hogy a
szemcsesejtek a megszűrt informaacutecioacutet rendkiacutevuumll pontosan adjaacutek aacutet a CA3
piramissejteknek Ehhez egyreacuteszt annak a neacutehaacuteny ceacutelelemnek a nagyon pontos
kivaacutelasztaacutesa szuumlkseacuteges ami a CA3 reacutegioacuteban az informaacutecioacutet koacutedoloacute autoasszociatiacutev
mikrohaacuteloacutezatot leacutetrehozza maacutesreacuteszt a haacuteloacutezat toumlbbi tagjaacutenak elcsendesiacuteteacutese A
szemcsesejt speciaacutelis egyedi terminaacutelisa a mohaterminaacutelis keacutepes ellaacutetni mindkeacutet
feladatot egyszerre A moharostok ceacutelelem specifikusan keacutetfeacutele terminaacutelissal
rendelkeznek az oacuteriaacutes terminaacutelisok kizaacuteroacutelag piramissejt-tuumlskeacuteken a kis terminaacutelisok
csak helyi GABAerg interneuronokon veacutegződnek Az egy szemcsesejt aacuteltal adott oacuteriaacutes-
mohaterminaacutelisok szaacutema igen keveacutes (szaacutezas nagysaacutegrendű) de nagy hateacutekonysaacuteguacute
emellett a kis mohaterminaacutelisok szaacutema araacutenyait tekintve oumltszoumlroumlseacutere tehető a
serkentőhoumlz keacutepest (Acsaacutedy et al 1998) Ezzel a kapcsolatrendszerrel egysejt szinten
nagy hateacutekonysaacuteguacute pontos ingeruumllet-aacutetadaacutes populaacutecioacutes szinten erős gaacutetlaacutes eacuterhető el a
haacuteloacutezatban A keacutet terminaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegaiban fellelhető kuumlloumlnbseacutegek tovaacutebbi
magyaraacutezatot adnak az informaacutecioacutekoacutedolaacutes szabaacutelyozaacutesaacutera Miacuteg az oacuteriaacutesterminaacutelisok a
transzmisszioacute frekvenciaacutejaacutenak noumlvekedeacuteseacutevel facilitaacuteloacute szinaptikus vaacutelaszt (facilitaacuteloacute
EPSP) adnak addig a kis terminaacutelisok frekvencia-fuumlggeacuteseacutere a depressziacutev (depresszaacuteloacute
EPSP) vagy enyheacuten facilitaacuteloacute vaacutelasz jellemző (Toth et al 2000) Egy adott frekvenciaacuten
a keacutet mechanizmus eredője fogja meghataacuterozni a CA3 piramissejt ingeruumlleteacutet alacsony
szemcsesejt aktivitaacutes soraacuten (ami haacuteloacutezati bdquozajrdquo-keacutent eacuterteacutekelhető) az erős gaacutetlaacutes dominaacutel
miacuteg neacutehaacuteny de fokozott aktivitaacutesuacute szemcsesejt aktivitaacutesa (informaacutecioacute-koacutedolaacutes) soraacuten a
serkenteacutes erősoumldeacutese eacutes a gaacutetlaacutes gyenguumlleacutese reacuteveacuten a kivaacutelasztott piramissejtek
ingeruumlletbe joumlnnek (a haacuteloacutezat toumlbbi piramissejtje pedig gaacutetolt marad) A szemcsesejt-
18
CA3 piramissejt kapcsolat tovaacutebbi jellemzője a nem-asszociatiacutev preszinaptikus LTP
(Lauri et al 2001) A CA3 piramissejtek kiterjedt rekurrens kollateraacutelisai reacuteveacuten a CA3
reacutegioacute autoasszociatiacutev haacuteloacutezati tulajdonsaacuteggal rendelkezik A megszerezett specifikus
informaacutecioacute erős szinaptikus kapcsolatokkal oumlsszekoumltoumltt piramissejt-mikrohaacuteloacutezatokban
taacuteroloacutedik ami kontextusfuumlggő moacutedon a haacuteloacutezat egyes elemeinek aktivitaacutesa reacuteveacuten a
mikrohaacuteloacutezat egeacuteszeacutet aktivaacutelhatja iacutegy komplex emleacuteknyomok felideacutezeacutese vaacutelik lehetőveacute
A CA1 piramisejtekben ezt koumlvetően integraacuteloacutedik a CA3 piramissejtek ingeruumllete (str
radiatum) az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkező perforaacutens-paacutelya bemenettel (str lacunosum-
moleculare) A CA1 piramissejtek plaszticitaacutesaacutehoz (LTP kialakulaacutesa) elengedhetetlen
meacuteg a helyi GABAerg interneuronok teacuterben eacutes időben preciacutezen szabaacutelyozott haacuteloacutezati
műkoumldeacutesre kifejtett hataacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) Az iacutegy keletkező
emleacuteknyomok lassuacute folyamat soraacuten tevődnek aacutet a generalizaacuteloacute agykeacutergi teruumlletekre
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy a hippokampusz specifikus műkoumldeacuteseacutenek
haacutettereacuteben egyedi strukturaacutelis feleacutepiacuteteacutese aacutell (gyrus dentatus-CA3 kapcsolat)
autoasszociatiacutev haacuteloacutezata előtt egy kategorizaacuteloacute haacuteloacutezat (gyrus dentatus) talaacutelhatoacute Ezek a
tulajdonsaacutegok teszik keacutepesseacute arra hogy nagy szaacutemuacute komplex emleacuteknyom gyors eacutes
aacutetfedeacutesmentes taacuterolaacutesaacutet veacutegezze
III34 A hippokampusz interneuronjai
Interneuron alatt klasszikusan azokat a nem principaacutelis (nem glutamaacuteterg)
idegsejteket eacutertjuumlk melyek a helyi haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben szabaacutelyozaacutesaacuteban vesznek
reacuteszt eacutes nem vetiacutetetenek maacutes agyteruumlletre Jelen eacutertekezeacutesben hippokampaacutelis
interneuron alatt kizaacuteroacutelag a GABAerg interneuronokat eacutertem E definiacutecioacute nem
szerencseacutes manapsaacuteg hiszen ma maacuter joacutel ismert hogy nemcsak a principaacutelis sejtek
vetiacutetenek maacutes agyteruumlletekre hanem GABAerg bdquointerneuronokrdquo is nem is
elhanyagolhatoacute szerepet toumlltve be Jobb nevezeacutektan hiaacutenyaacuteban azonban a vetiacutető
GABAerg idegsejteket is az interneuronok koumlzeacute soroljuk
A GABAerg sejtek jelaacutetvivő anyaga a gamma-amino-vajsav (GABA) mely
neacutehaacuteny kiveacuteteltől (pl az idegsejtek fejlődeacuteseacutenek korai szakaszaacuteban az uacuten bdquoGABA-
switchrdquo előtt a GABA serkentő tulajdonsaacuteguacute) eltekintve gaacutetloacute neurotranszmitter Fő
feladatuk tehaacutet a principaacutelis sejtek gaacutetlaacutesa tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk időbeli preciacutez
19
szabaacutelyozaacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A hippokampaacutelis interneuronok ndash
szemben a kvaacutezi egyforma piramissejtekkel ndash nem alkotnak egyseacuteges populaacutecioacutet a
kuumlloumlnboumlző alpopulaacutecioacutek szaacutema ma maacuter 20 foumlleacute tehető (Klausberger eacutes Somogyi 2008
2 aacutebra) Az interneuronok sokfeacuteleseacutege azonban nem ceacuteltalan kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
műkoumldeacutesek szabaacutelyozaacutesaacutenak szolgaacutelataacuteban aacutellnak (Klausberger et al 2005)
Szaacutemos anatoacutemiai tulajdonsaacuteg alkalmas lehet az interneuron alpopulaacutecioacutek
elkuumlloumlniacuteteacuteseacutere iacutegy peacuteldaacuteul a ceacutelelem specificitaacutes a dendritfa elaacutegazoacutedaacutesa a reacutetegekben
illetve hogy egyes tiacutepusok jellemzően mely peptid neuromodulaacutetorokat vagy kalcium-
koumltő feheacuterjeacuteket fejezik ki
A tovaacutebbiakban neacutehaacuteny azonoshasonloacute funkcioacute betoumllteacuteseacutere specializaacuteloacutedott
interneuronok csoportjainak tulajdonsaacutegait reacuteszletezem peacuteldaacutekkal illusztraacutelva
Mivel a legtoumlbb ismeret a CA1 reacutegioacute interneuronjairoacutel aacutell rendelkezeacutesuumlnkre
ezeacutert a CA1 reacutegioacute interneuronjait hasznaacutelva modellkeacutent mutatom be a fő csoportokat
(2aacutebra)
A tovaacutebbiakban a ceacutelelem specificitaacutest alapul veacuteve az alaacutebbi csoportosiacutetaacutest alkalmazom
- dendritikus gaacutetloacutesejtek
- periszomatikus gaacutetloacutesejtek
- interneuron-specifikus interneuronok
- vetiacutető interneuronok
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtek
A dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzoumls tulajdonsaacutega hogy axonterminaacutelisaik a
piramissejt valamely dendritszakaszaacuten veacutegződnek a beeacuterkező serkentő szinapszisok
szoros szomszeacutedsaacutegaacuteban Ebből koumlvetkeztethető hogy feladatuk elsősorban a
piramissejt bemeneteacutenek szabaacutelyozaacutesa az egyes serkentő szinapszisok plaszticitaacutesaacutenak
heteroszinaptikus befolyaacutesolaacutesa a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok gaacutetlaacutesaacuteval annak meghataacuterozaacutesa hogy melyik szinapszis erősoumldhet
meg eacutes mely ingeruumllet juthat el a sejttestig
Ennek a feladatnak az ellaacutetaacutesaacutera egy dendritikus gaacutetloacutesejt aacutetlagosan 3-18
szinapszist ad egy piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseire eacutes a gaacutetlaacutes
kisebb meacuterteacutekű Ebbe a csoportba tartoznak a 2 aacutebra 5-11 eacutes 13 szaacutemmal jeloumllt
20
interneuronjai A dendritikus gaacutetloacutesejtek sokfeacuteleseacutege azzal magyaraacutezhatoacute hogy a
piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseit bemenet-specifikusan innervaacuteljaacutek
illetve sajaacutet bemenetuumlket elteacuterő forraacutesboacutel kapjaacutek E keacutet tulajdonsaacuteg alapjaacuten
megkuumlloumlnboumlztetuumlnk uacuten bdquofeed-forwardrdquo (előrehatoacute) eacutes bdquofeed-backrdquo (visszahatoacute) gaacutetlaacutest
Az előrehatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt azon rostok hataacutesaacutet moacutedosiacutetja a piramissejtben
amelyből sajaacutet bemeneteacutet is kapja tehaacutet az adott afferens sajaacutet hateacutekonysaacutegaacutet sajaacutet
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben szabaacutelyozza A visszahatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt aacuteltal
kapott bemenet maacutes forraacutesboacutel szaacutermazik mint az aacuteltala moacutedosiacutetott bemenet (Freund eacutes
Buzsaacuteki 1996)
2 Aacutebra GABAerg interneuronok a hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A sematikus aacutebraacuten a hippokampaacutelis CA1 reacutegioacute eddig ismert interneuronjai eacutes
axonarborizaacutecioacutejuk reacutetegeloszlaacutesa laacutethatoacute Az aacutebra bal szeacuteleacuten olvashatoacutek a
hippokampusz reacutetegei A keacutek sziacuten aacuteranyalataival a CA1 piramissejtek narancssaacuterga
sziacutennel a periszomatikus gaacutetloacutesejtek pirossal a dendritikus eacutes vetiacutető interneuronok
roacutezsasziacutennel az IN-specifikus gaacutetloacutesejtek sejttestje eacutes fő dendritjei laacutethatoacutek Lilaacuteval
jeloumlltek az interneuron-axonok melyek citromsaacuterga terminaacutelisokban veacutegződnek Az
21
aacutebra bal feleacuten talaacutelhatoacutek a kuumllső eacutes belső forraacutesboacutel szaacutermazoacute glutamaacuteterg bemenetek
Az interneuronok sokfeacuteleseacutege teacuterbeli eacutes időbeli preciacutez szabaacutelyozaacutesa a piramissejt-
haacuteloacutezat normaacutel műkoumldeacuteseacutenek szolgaacutelataacuteban aacutell (Moacutedosiacutetva Klausberger eacutes Somogyi
Science 2008)
A Schaffer-kollateraacutelis bemenettel (piramissejt bazaacutelis eacutes proximaacutelis apikaacutelis
dendritszakaszai-strata oriens eacutes radiatum) asszociaacuteloacutedik ndash csak a legfontosabbakat
kiemelve- a bdquobistratifiedrdquo (bdquokeacutet-reacuteteget innervaacuteloacuterdquo bisztratifikaacutelt sejt 2 aacutebra 5 szaacutemuacute
sejt) a Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt (SKA emellett CCK-tartalmuacute) dendritikus
gaacutetloacutesejt (2 aacutebra 8 szaacutemuacute sejt) valamint az bdquoIvyrdquo (bdquoborostyaacutenrdquo)-sejt (2 aacutebra 6 szaacutemuacute
sejt) Dendriteloszlaacutesuk alapjaacuten a bisztratifikaacutelt- eacutes az Ivy-sejt bemeneteacutet is a Schaffer-
kollateraacutelisok biztosiacutetjaacutek iacutegy előrehatoacute gaacutetloacutesejtek (Fuentealba et al 2008 Klausberger
eacutes Somogyi 2008)
Az entorhinaacutelis eredetű perforaacutens-paacutelya bemenettel (piramissejt distaacutelis apikaacutelis
dendritszakasza-str lacunosum-moleculare) asszociaacuteloacutedik az O-LM (Oriens-
Lacunosum-Moleculare (2 aacutebra 7 szaacutemuacute sejt) a perforaacutens-paacutelya asszociaacutelt (2 aacutebra 10
szaacutemuacute sejt) eacutes a neurogliaform (2 aacutebra 11 szaacutemuacute sejt) sejt Miacuteg az O-LM sejtek
elsősorban a lokaacutelis piramissejtek rekurrens kollateraacutelisaiboacutel kapjaacutek a bemenetet
(tipikus visszahatoacute gaacutetloacutesejt) addig a maacutesik kettő elsősorban a perforaacutens-paacutelyaacutetoacutel
(előrehatoacute-gaacutetlaacutes) A neurogliaform sejtek nevuumlkből koumlvetkezően is nagyon elteacuternek a
klasszikus neuronok feleacutepiacuteteacuteseacutetől elsősorban a lassuacute toacutenikus GABAerg
transzmisszioacuteban vesznek reacuteszt (Armstrong et al 2012 Tamaacutes et al 2003) eacutes toacutenikus
nitrogeacuten-monoxid felszabadiacutetaacutesaacutera keacutepesek (laacutesd III355)
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek
Mivel a periszomatikus gaacutetlaacutes kiemelt fontossaacuteggal biacuter a haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
eacutes az eacutertekezeacutesben szereplő kiacuteseacuterletek is főkeacutent ezen sejtek szinapszisaira iraacutenyulnak a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek tulajdonsaacutegait reacuteszletesebben taacutergyalom Periszomatikus
reacutegioacute alatt a piramissejt sejttesteacutet (aacuteltalaacuteban) a sejttestből kiinduloacute axon iniciaacutelis
szegmentjeacutet (AIS) illetve az uacuten sejttest-ekvivalens dendrit szakaszokat (tuumlskementes
proximaacutelis dendritek a sejttesttől szaacutemiacutetott ~100 mikronon beluumll) eacutertjuumlk (Megiacuteas et al
22
2001) A reacutegioacute fő jellemzője hogy serkentő bemenet nem eacuterkezik raacute kizaacuteroacutelag a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek innervaacuteljaacutek szimmetrikus szinapszisokat keacutepezve (Megiacuteas et
al 2001) Sokkal keveacutesbeacute heterogeacuten populaacutecioacutet keacutepeznek mint a dendritikus
gaacutetloacutesejtek Mivel a periszomatikus reacutegioacute az akcioacutes-potenciaacutel generaacutelaacutesaacuteban jaacutetsza a fő
szerepet ezeacutert ezek az interneuronok a piramissejtek kimeneteacutet a naacutetrium-fuumlggő akcioacutes
potenciaacutelok kialakulaacutesaacutenak valoacutesziacutenűseacutegeacutet szabaacutelyozzaacutek Bemenetuumlk nem asszociaacuteloacutedik
specifikusan kuumlloumln egyik afferenssel sem (a kosaacutersejteknek keveacutesbeacute jelentős
mennyiseacutegű dendritje talaacutelhatoacute a str laconosum-moleculare-ban ami arra utal hogy
kevesebb entorhinaacutelis bementet kapnak) viszont jelentős szaacutemuacute serkentő bemenetet
kapnak a piramissejtektől A piramissejt-interneuron kapcsolatra nagy amplituacutedoacutejuacute
serkentő potenciaacutel jellemző ami aacuteltalaacuteban egy szinapszison keresztuumll megy veacutegbe
(Gulyaacutes et al 1993)
3 Aacutebra A hippokampaacutelis CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus gaacutetlaacutes
feleacutepiacuteteacuteseacutenek vaacutezlata
Az aacutebraacuten a piramissejt sejttestjeacutere eacuterkező keacutet kuumlloumlnboumlző gaacutetloacutesejt- a parvalbumin (PV)
tartalmuacute eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacute kosaacutersejt- szinapszisa a jelaacutetvitelben
fontosabb szerepet jaacutetszoacute receptorai illetve főbb bemenetei laacutethatoacutek Miacuteg a PV+
23
kosaacutersejt a piramissejt ritmikus gaacutetlaacutesaacuteeacutert tehető felelősseacute ezaacuteltal bdquooacuteraműrdquo
pontossaacuteggal segiacutetve a neuronhaacuteloacutezati frekvencia kialakulaacutesaacutet addig a CCK+ kosaacutersejt
keacutereg alatti bemeneteinek is koumlszoumlnhetően a gaacutetlaacutes bdquofinom hangolaacutesaacutebanrdquo vesz reacuteszt
belső vilaacutegunknak hangulati eacuteletuumlnknek megfelelően (Moacutedosiacutetva Freund TF 2003
TINS)
Olyan nagy hateacutekonysaacuteguacute ez a serkentő aacuteram hogy aacuteltalaacuteban az interneuon
kisuumlleacuteseacutehez is vezet Ebbe a csoportba tartozik az axo-axonikus ndash Szentaacutegothai Jaacutenos
nyomaacuten kandelaacuteber ndash sejt (2 aacutebra 1 szaacutemuacute sejt) eacutes a kosaacutersejtekA kandelaacuteber-sejtek az
egyetlen specifikusan csak az axon iniciaacutelis szegmenet beidegző interneuronok rostjaik
vertikaacutelis terminaacutelis fuumlzeacutereket alkotnak egy-egy piramissejt axon iniciaacutelis szegmentje
koumlruumll ahol toumlbbszoumlroumlsen szinaptizaacutelnak
A kosaacutersejtek a sejttestet eacutes a proximaacutelis dendritszakaszokat is beidegzik nagy
amplituacutedoacutejuacute gaacutetloacute-potenciaacutelokat hoznak leacutetre aacutetlagosan 2-8 koumlzel elhelyezkedő
szinapszison keresztuumll A kosaacutersejtek ezaacuteltal nagy hateacutekonysaacuteggal keacutepesek gaacutetolni a
piramissejt akcioacutes potenciaacuteljaacutet Egy kosaacutersejt egyetlen akcioacutes potenciaacuteja maacuter 3
szinapszison keresztuumll megakadaacutelyozza a piramissejt ismeacutetelt kisuumlleacuteseacutet Jellemző
feheacuterjetartalmukat tekintve a kosaacutersejtek keacutet fő populaacutecioacutejaacutet a parvalbumin (PV 2
aacutebra 2 szaacutemuacute sejt) eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacuteakat kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg a
kandelaacuteber-sejtek mind PV tartalmuacuteak A CCK tartalmuacute kosaacutersejtek tovaacutebb oszthatoacuteak
vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGluT3 2 aacutebra 4 szaacutemuacute sejt) eacutes vazoaktiacutev
intesztinaacutelis polipeptid (VIP 2 aacutebra 3 szaacutemuacute sejt) tartalmuk alapjaacuten Funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteg egyelőre nem volt kimutathatoacute a keacutet CCK tartalmuacute alpopulaacutecioacute koumlzoumltt ezeacutert
jellemzeacutesuumlk egyuumltt toumlrteacutenik mint CCK tartalmuacute kosaacutersejtek
A keacutet kosaacutersejt tiacutepus teljesen maacutes feladatra specializaacuteloacutedott a neuronaacutelis haacuteloacutezat
szabaacutelyozaacutesaacutet illetően ami receptoraik eacutes bemeneteik kuumlloumlnbseacutegeacuteben is tetten eacuterhető eacutes
elteacuterő fizioloacutegiai tulajdonsaacutegokat koumllcsoumlnoumlz a keacutet sejttiacutepusnak (3aacutebra) (Freund 2003
Freund eacutes Katona 2007 Klausberger et al 2005)
A PV kosaacutersejtek transzmisszioacuteja nagyon hateacutekony gaacutetlaacutest eredmeacutenyez de
egyben rigid is keveacutes ponton szabaacutelyozhatoacute nem plasztikus A PV kosaacutersejtek fő
serkentő bemeneteacutet a piramissejtektől kapja meacuteghozzaacute nagyreacuteszt bdquoelőrehatoacuterdquo serkenteacutes
formaacutejaacuteban (a CA3 piramissejtektől vagyis Schaffer-kollateraacutelisoktoacutel) kisebb
meacuterteacutekben a helyi piramissejtek bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutese folytaacuten Keacuteregalatti
24
modulaacutetoros (monoaminerg) eacutes GABAerg bementuumlk joacuteval kevesebb A serkentő
szinapszisok fontos tulajdonsaacutega nem plasztikusak a kapott ingeruumlletet pontosan
koumlzvetiacuteti a haacuteloacutezatra A PV kosaacutersejtek egymaacutest is beidegzik sőt elektromos
szinapszisokkal (uacuten bdquogap junctionrdquo-oumlkoumln keresztuumll) is oumlssze vannak kapcsolva
szinciacuteciumot alkotva Egy PV sejt nagyjaacuteboacutel 20-50 maacutesik PV kosaacutersejttel aacutell ilyen
szoros kapcsoltsaacutegban Ennek jellentősseacutege oacuteriaacutesi a haacuteloacutezati szinkronizaacutecioacute
szemponjaacuteboacutel (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A PV sejtek fizioloacutegiai
tulajdonsaacutegai reacuteszben ezeknek a tulajdonsaacutegoknak is koumlszoumlnhető uacuten bdquogyors tuumlzeleacutesűrdquo
interneuronok a tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk nem mutat alkalmazkodaacutest megbiacutezhatoacutean eacutes
bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal tuumlzelnek a haacuteloacutezati frekvenciaacutet meacuteg 100 Hz felett is keacutepesek
koumlvetni Az időbeli preciacutezitaacuteshoz meacuteg hozzaacutejaacuterul hogy a PV terminaacutelisban nagyon
szoros kapcsolat van a kalcium-szenzorok eacutes a kalcium csatornaacutek koumlzoumltt a kalcium
csatornaacutek a szinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban helyezkednek el azonnali vezikula-uumlruumlleacutest
eredmeacutenyezve A PV terminaacutelisboacutel toumlrteacutenő GABA felszabadulaacutes eddigi ismereteink
alapjaacuten M2 tiacutepusuacute muszkarinos acetil-kolin receptoron (mAchR) eacutes micro-opioid receptoron
keresztuumll szabaacutelyozhatoacute (mindkettő csoumlkkenti a GABA felszabadulaacutesaacutet) A PV
szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α1 alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok
vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a szorongaacutesoldoacute benzodiazepinek hataacutesa keveacutesseacute
eacuterveacutenyesuumll A PV kosaacutersejt-szinciacutecium feladata tehaacutet bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal
szinkronizaacutelni az aacuteltaluk beidegzett 1000-2000 piramissejtet a kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
oszcillaacutecioacutek soraacuten Ez alapvető fontossaacuteguacute a kognitiacutev folyamatok kialakiacutetaacutesaacuteban (laacutesd
meacuteg III35 alfejezetben)
A CCK kosaacutersejtek aacuteltal leacutetrehozott gaacutetlaacutes ezzel szemben sok ponton
modulaacutelhatoacute plasztikus folyamat Legszembetűnőbb bemeneti kuumlloumlnbseacuteget a keacutereg
alatti modulaacutetoros innervaacutecioacute adja a belső vilaacutegunkat eacutes hangulati eacuteletuumlnket
reprezentaacuteloacute szerotonerg bemenet a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll szelektiacuteven idegzi
be a CCK tartalmuacuteakat A szerotonerg rostok a mediaacuten raphe magcsoportboacutel
szaacutermaznak eacutes 5-HT3 tiacutepusuacute ionotrop szerotonin receptoron hatnak miacuteg a kolinerg
rostok α7 nikotinikus acetil-kolin receptoron keresztuumll serkentik a CCK kosaacutersejteket
Glutamaacuteterg bemenetuumlk toumlredeacuteke a PV kosaacutersejtekeacutenek annaacutel toumlbb gaacutetloacutebementet
kapnak viszont a calretitin tartalmuacute interneuron-specifikus sejtektől A CCK sejtek
glutamaacuteterg bemenete nemcsak szaacutemaacuteban teacuter el a PV sejthez keacutepest de toumlbb forraacutesboacutel
25
szaacutermazoacute informaacutecioacute (CA3- Schaffer kollateraacutelis CA1 piramissejt-kollateraacutelis vagyis
mind az bdquoelőrehatoacuterdquo mind a bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutes) integraacutecioacutejaacutera is keacutepesek Miacuteg a PV
sejt kisuumlleacuteseacutet eredmeacutenyezi a Schaffer-kollateraacutelisok ingeruumllete addig a CCK sejtek
szaacutemaacutera ez az ingeruumllet nem elegendő A CCK kosaacutersejtek csak akkor keruumllnek
ingeruumlletbe ha eleacuteg erős a Schaffer kollateraacutelis bemenet ahhoz hogy a helyi CA1
piramissejtek is aktivaacuteloacutedjanak eacutes ezek bdquovisszahatoacuterdquo lokaacutelis kollateraacutelisai is ingerlik a
CCK sejteket A CCK sejtek nem alkotnak szinciacuteciumot nem jellemző raacutejuk az a szoros
kapcsoltsaacuteg amit a PV sejtekneacutel laacutettunk Tuumlzeleacutesi mintaacutezatukra a bdquoszabaacutelyos tuumlzeleacutesrdquo
jellemző maximaacutelisan 40-50 Hz-ig keacutepesek koumlvetni az aktivaacutelaacutesi frekvenciaacutet eacutes
akkomodaacuteloacutednak vagyis ismeacutetelt ingerleacutes eseteacuten egyre ritkaacutebban keletkeznek akcioacutes
potenciaacutelok A CCK kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a kalcium csatornaacutek nem a szinaptikus
aktiacutev zoacutenaacuteban hanem a terminaacutelis taacutevolabbi reacuteszein helyezkednek el ezaacuteltal laacutezaacuten
kapcsoloacutednak a kalcium szenzorokhoz A CCK kosaacutersejtek szinapszisaira toumlbbszoumlroumls
bdquofelszabadulaacutesi helyrdquo jellemző egyetlen aktiacutev zoacutenaacuten beluumll (sokszor invaginaacutecioacute is
megfigyelhető a szinaptikus feluumllet noumlveleacuteseacutere) ez eredmeacutenyezi hogy a CCK sejtek
GABA uumlriacuteteacutese aszinkron moacutedon eacutes időben elnyuacutejtva jelentkezik A CCK terminaacutelisok
GABA uumlriacuteteacutese szaacutemos receptor aktivaacutecioacutejaacuteval modulaacutelhatoacute Ezek koumlzuumll kiemelendő a
CB1 kannabinoid receptor melynek aktivaacutecioacuteja a terminaacutelis kuumlloumlnboumlző meacuterteacutekű
elcsendesiacuteteacuteseacutehez vezet A folyamat melyet bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutes-
elnyomaacutesnakrdquo (DSI) nevezuumlnk retrograacuted uacuteton a piramissejt aktivaacutecioacutejaacutetoacutel fuumlggően
endokannabinoidok szinteacuteziseacutevel joumln leacutetre mely a preszinaptikus CB1 receptorok
aktivaacutecioacutejaacuteval gaacutetolja a kalcium csatornaacutek műkoumldeacuteseacutet ezaacuteltal a GABA felszabadulaacutesaacutet
(laacutesd meacuteg III421 alfejezetben) A CCK szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α2
alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a
benzodiazepinek szorongaacutesoldoacute hataacutesa eacuterveacutenyesuumll Oumlsszesseacutegeacuteben elmondhatoacute hogy a
CCK kosaacutersejtek eacuterzelmi motivaacutecioacutes eacutes a szervezet aacuteltalaacutenos aacutellapotaacuteroacutel informaacutecioacutekat
hordozva a piramissejtek bdquofinom hangolaacutesaacuterardquo specializaacuteloacutedtak A idegrendszer
egyetlen olyan sejtje amin konvergaacutelnak a szorongaacutes molekulaacuteris koacutedaacutesaacuteban reacutesztvevő
transzmitter-rendszerek eacutes receptorok iacutegy a hangulati eacutelet zavaraiban (szorongaacutes eacutes
depressziacutev aacutellapotok) keacutetseacuteget kizaacuteroacute szereppel biacuter
A periszomatikus kosaacutersejtek tehaacutet a bdquoritmustrdquo (PV) eacutes a bdquokedeacutelytrdquo (CCK)
koumlzvetiacutetik a haacuteloacutezatba (Freund 2003 Freund eacutes Katona 2007)
26
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok
Az interneuron-specifikus gaacutetloacutesejtek (a tovaacutebbiakban IS-sejtek) attoacutel
kuumlloumlnlegesek hogy ceacutelelemuumlk nem a piramissejt valamely szegmense hanem maacutes (joacutel
meghataacuterozott) interneuronok Haacuterom tiacutepusaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg az IS-sejteknek (IS-1-
3 2aacutebra 19-21 szaacutemuacute sejtjei) Az IS-1 sejtek kiterjedt szinciacuteciumot alkotnak szaacutemos
dendrodendritikus kapcsolatuk reacuteveacuten ami ennek a sejtpopulaacutecioacutenak a gyors szinkron-
kisuumlleacuteseacutet teszi lehetőveacute A dendritikus gaacutetlaacutes szinkronizaacutecioacuteja reacuteveacuten elengedhetetlen
fontossaacuteggal biacuternak a dendritikus aacuteramok eacutes plaszticitaacutes hateacutekony szabaacutelyozaacutesaacuteban Az
IS-3 tiacutepusuacute sejtek szelektiacuteven az O-LM sejtet idegzik be diszinhibicioacutet teacuteve lehetőveacute a
piramissejt disztaacutelis dendritszakaszain (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuron-
szelektiacutev interneuronoknak tehaacutet jelentős szerepe van a hippokampaacutelis haacuteloacutezat
oszcillaacutecioacutejaacutenak eacutes diszinhibicioacutejaacutenak kontrolljaacuteban (Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok
Vetiacutető GABAerg gaacutetloacutesejtek alatt a hippokampuszon beluumll maacutesik reacutegioacuteba vetiacutető
illetve a hippokampuszon kiacutevuumllre taacutevolra vetiacutető GABAerg sejteket eacuterjuumlk Az előbbire
peacutelda a visszavetiacutető-sejt (bdquoback-projectionrdquo neuron 2aacutebra 16 szaacutemuacute sejt (Sik et al
1995 Sik et al 1994) mely elsősorban a CA3 reacutegioacuteba kisebb meacuterteacutekben a gyrus
dentatus hilusaacuteba vetiacutet vissza eacutes a bdquovisszahatoacuterdquo-gaacutetlaacutesban jaacutetszik szerepet Szaacutemos
boutonja talaacutelhatoacute kapillaacuterisok koumlzvetlen koumlrnyezeteacuteben de direkt kapcsolatba nem leacutep
az endothellel Jellemző feheacuterjeacuteje mely immunohisztokeacutemiai jeloumlleacuteseacutere is hasznaacutelhatoacute
a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) Utoacutebbi keacutet tulajdonsaacutegaacuteboacutel koumlvetkezően
a hippokampaacutelis neuronhaacuteloacutezat homeosztatikus szabaacutelyozaacutesaacuteban jaacutetszik szerepet (laacutesd
meacuteg a III355 alfejezetben)
A taacutevolra vetiacutető sejtek fő ceacutelpontja a szeptaacutelis teruumllet a szubikulum eacutes a
retrohippokampaacutelis keacuteregteruumllet Ezek koumlzuumll kiemelendő a hippokamposzeptaacutelis
gaacutetloacutesejt (2aacutebra 18 szaacutemuacute sejt) melynek fő bemenete a CA1 piramissejt
kollateraacutelisaiboacutel szaacutermazik Taacutevoli axonjai elsősorban a mediaacutelis szeptum (PV tartalmuacute)
27
GABAerg interneuronjait innervaacuteljaacutek (Toacuteth et al 1993) miacuteg lokaacutelis axonjai a CA1
valamennyi reacutetegeacuteben szeacutetaacutegaznak eacutes szelektiacuteven interneuronokon veacutegződnek
Morfoloacutegiaacutejukboacutel koumlvetkezően jelentős szerepet jaacutetszanak a piramissejt-haacuteloacutezat
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben a helyi eacutes a szeptaacutelis (ritmusgeneraacuteloacute uacuten pacemaker)
interneuronok egyuumlttes szinkronizaacutecioacutejaacuteban ezaacuteltal a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutek
szabaacutelyozaacutesaacuteban (laacutesd III35 alfejezetben) A retrohippokampaacutelis (2 aacutebra 15 eacutes 17
szaacutemuacute sejtjei) eacutes szubikulaacuteris (2 aacutebra 12 szaacutemuacute sejt) teruumlletre vetiacutető sejtek a CA1
piramissejtek rostjaival paacuterhuzamosan haladnak a ceacutelteruumlletre eacutes ritmikus kisuumlleacutessel
koumlvetik a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutekat melynek szerepe van a hippokampuszboacutel az
eacuterintett teruumlletekre koumlzvetiacutetett informaacutecioacute aacutetadaacutesaacuteban (Klausberger eacutes Somogyi 2008)
(funkcioacuteik az III35 alfejezetben olvashatoacute)
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
A hippokampaacutelis interneuronok teljes egeacuteszeacuteben lefedik a piramissejt felsziacuteneacutet
(laacutesd III34 alfejezet) Az interneuronok sokfeacuteleseacutegeacutenek teacuterbeli eacutes legfőkeacuteppen időbeli
rendezettseacutegeacutenek kulcsszerepe van a keacutergi haacuteloacutezatok kuumlloumlnboumlző agyi aacutellapotokhoz
rendelt oszcillaacutecioacuteinak leacutetrehozaacutesaacuteban eacutes olyan komplex folyamatokban mint az
eacuterzelmekkel sziacutenezett emleacuteknyomok taacuterolaacutesa eacutes felideacutezeacutese a vilaacuteg dolgainak
megismereacutese eacutes eacuterteacutekeleacutese valamint a kognitiacutev viselkedeacutes (Klausberger eacutes Somogyi
2008) Miacuteg az informaacutecioacute hordozoacutei jelen felteacutetelezeacutesek szerint elsősorban a
piramissejtek az interneuronok bdquooumlsszefuumlggeacutest adnak a tartalomnakrdquo (bdquocontext for the
contentrdquo (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuronok szerepet jaacutetszanak az
oszcillaacutecioacutek kialakiacutetaacutesaacuteban az oszcillaacutecioacutek taacutevoli agyteruumlletekre koumlzvetiacuteteacuteseacuteben eacutes a
kapillaacuterishaacuteloacutezattal bdquoegyuumlttműkoumldeacutesbenrdquo a neuronhaacuteloacutezat aktivitaacutesaacutenak megfelelő
anyagcsere igeacuteny kieleacutegiacuteteacuteseacuteben Mivel az oszcillaacutecioacutek kialakulaacutesa nem taacutergya jelen
dolgozatnak csak az interneuronok szerepeacutenek megeacuterteacutese ceacuteljaacuteből nagyon roumlviden
ismertetem ezeket
A hippokampusz viselkedeacutesfuumlggő elektromos aktivitaacutesmintaacutezatai oszcillaacutecioacutei
1 Theacuteta-oszcillaacutecioacute 4-8 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely a hippokampusz bdquoonlinerdquo
aacutellapotaacutet tuumlkroumlzi exploraacutecioacute eacutes paradox alvaacutes alatt tapasztalhatoacute
28
2 Gamma-oszcillaacutecioacute 30-80 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes keacutet fajtaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg
a bdquotheacutetaacuteba aacutegyazott gammaacutetrdquo eacutes az bdquoeacuteles hullaacutemot koumlvető gammaacutetrdquo
3 Eacuteles-hullaacutemuacute aktivitaacutes 100-200 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely nyugalomban
eacutetkezeacutes soraacuten eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes soraacuten figyelhető meg
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute
A theacuteta oszcillaacutecioacute szerepe egyfajta zajszűreacutes a valoacutes informaacutecioacute eacutes a haacuteloacutezati
haacutetteacuter-aktivitaacutes szeacutetvaacutelasztaacutesa Kialakiacutetaacutesaacuteban neacutelkuumlloumlzhetetlen a mediaacutelis szeptum
(tovaacutebbiakban szeptum) mind GABAerg mind kolinerg sejtcsoportja melynek rostjai a
hippokampuszba vetiacutetenek A GABAerg rostok szelektiacuteven idegzik be a hippokampusz
neacutehaacuteny interneuronjaacutet (Freund eacutes Antal 1988) Ezek koumlzeacute tartoznak a calbindin tartalmuacute
bdquobisztratifikaacuteltrdquo eacutes a szomatosztatin tartalmuacute O-LM dendritikus gaacutetloacutesejtek valamint a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a keacutet PV tartalmuacute sejtcsoport a kandelaacuteber sejtek eacutes
PV kosaacutersejtek A szeptum feladata a hippokampaacutelis interneuronok ritmusos
kisuumlleacuteseacutenek eleacutereacutese (a szeptaacutelis -PV tartalmuacute- GABAerg sejtek ritmusgeneraacutetor -uacuten
bdquopacemakerrdquo- sejtek) mely ezt koumlvetően szinkronizaacutelja a piramissejtek kisuumlleacuteseit is
(Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
A szeptohippokampaacutelis GABAerg sejtek preciacutez az egyes interneuron
populaacutecioacutekra kifejtett időben joacutel meghataacuterozott gaacutetloacute hataacutesa (a dendritikus sejteket az
EC theacuteta csuacutecsaacuten a periszomatikus sejteket az EC theacuteta voumllgyeacuteben) eacutes a faacutezis-
előretoloacutedaacutes jelenseacutege (mely valoacutesziacutenűleg az eCB aacuteltal a CCK kosaacutersejteken leacutetrehozott
DSI eredmeacutenye laacutesd III342 alfejezetben) reacuteveacuten a piramissejt haacuteloacutezatboacutel kiemelkedik
az a neacutehaacuteny egymaacutestoacutel akaacuter taacutevol levő piramissejt ami informaacutecioacutehordozaacutesa reacuteveacuten egy
mikrohaacuteloacutezat reacutesze lesz Ez a mikrohaacuteloacutezat lesz alkalmas arra hogy a memoacuteria
konszolidaacutecioacuteja (eacuteles-hullaacutemok) soraacuten komplex emleacuteknyomokat taacuteroljon
III352 A gamma oszcillaacutecioacute
A gamma oszcillaacutecioacute szerepe hogy lehetőveacute tegye azt a 2-3 ms pontossaacuteguacute
oszcillaacutecioacutet ami az LTP kialakulaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges (laacutesd az III641 alfejezetben) A
koacutedoloacute piramissejtek a theacuteta egy koraacutebbi faacutezisaacuteban (a faacutezis-előretoloacutedaacutes reacuteveacuten) a CCK
29
tartalmuacute kosaacutersejtek gaacutetlaacutesa aloacutel felszabadulnak eacutes keacutepesek tuumlzelni Ezt a neacutehaacuteny
piramissejtet ami az informaacutecioacute koacutedolaacutesaacuteban vesz reacuteszt tovaacutebb kell szinkronizaacutelni
hogy megfelelő frekvenciaacuten tuumlzeljenek a potenciaacutecioacutehoz Erre alkalmas interneuron az
bdquooacuteramű pontossaacuteguacuterdquo PV kosaacutersejt aminek gaacutetlaacutesaacutetoacutel a piramissejtek nem tudnak
megszabadulni Az oszcillaacutecioacute a CA3 reacutegioacuteboacutel indul a CA3 piramissejtek szinkron
kisuumlleacuteseacutet koumlzvetlenuumll koumlveti a PV interneuronok kisuumlleacutese (Csicsvari et al 2003 Haacutejos
et al 2004)
A gamma-oszcillaacutecioacute toumlbb keacuteregteruumlleten szinkron moacutedon jelenik meg iacutegy
lehetőseacuteg nyiacutelik a beeacuterkező informaacutecioacute kuumlloumlnboumlző modalitaacutesainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutera
III353 Az eacuteles-hullaacutemok
Piheneacutes eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes alatt a hippokampuszban megjelenik az eacuteles-
hullaacutem aktivitaacutes melynek feladata a memoacuteria konszolidaacutecioacuteja A CA3 piramissejtek
nagy frekvenciaacutes tuumlzeacuteleacutessorozataacutenak (bdquoburstrdquo) koumlvetkezteacuteben joumln leacutetre melynek
kialakulaacutesaacuteban nagy szerepe van a PV kosaacutersejteknek A populaacutecioacutes sorozatkisuumlleacutesben
elteacuterő szaacutemuacute piramissejt vesz reacuteszt a kialakuloacute mikrohaacuteloacutezat jelentős megerősoumldeacuteseacutet
hozva leacutetre Mineacutel hosszabb ideig tartoacutezkodik egy sejt az eacuteles-hullaacutem aktivitaacutesban annaacutel
jobban megerősiacuteti a kapcsolataacutet a mikrohaacuteloacutezat toumlbbi elemeacutevel (Buzsaacuteki 1986) Ez teszi
lehetőveacute komplex emleacuteknyomok kuumlloumlnboumlző reacutesz-aspektusainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutet A
memoacuterianyom felideacutezeacutese soraacuten pedig az emleacutek egy kis reacuteszleteacuteeacutert bdquofelelősrdquo piramissejt
aktivitaacutesa hozza ingeruumlletbe az egeacutesz mikrohaacuteloacutezatot Mineacutel erősebb a kapcsolat annaacutel
koumlnnyebben toumlrteacutenik a felideacutezeacutes is A keacutetfaacutezisuacute memoacuteria-modell alapjaacuten tehaacutet egy
hosszabb expolaacutecioacutes faacutezis (theacuteta oszcillaacutecioacute-specifikus informaacutecioacute begyűjteacutese) utaacuten a
teljes informaacutecioacute akaacuter egyetlen eacuteles-hullaacutemba toumlmoumlruumllve keruumll eltaacuterolaacutesra (Buzsaacuteki
1989)
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcilllaacutecioacutekban
A taacutevoli kortikaacutelis eacutes szubkortikaacutelis teruumlletekre vetiacutető GABAerg interneuronok
(laacutesd az III344 alfejezetben) koumlvetve a haacuteloacutezati mintaacutezatot ritmikusan tuumlzelnek az
egyes oszcillaacutecioacutek alatt ezzel hozzaacutejaacuterulnak a taacutevoli teruumlletek időbeli
30
szinkronizaacutecioacutejaacutehoz Habaacuter az agyteruumlletek koumlzoumltti informaacutecioacute-aacutetadaacutes a glutamaacuteterg
piramissejtek axonjain keresztuumll toumlrteacutenik a piramissejt-haacuteloacutezat a szuumlkseacuteges időbeli
precizitaacutest nem keacutepes kialakiacutetani az agyteruumlletek koumlzoumltt A vetiacutető GABAerg sejtek a
ceacutelteruumllet adott sejteinek aktivitaacutesaacutet gaacutetolva előkeacutesziacutetik a haacuteloacutezatot a glutamaacuteterg
rostokon keresztuumll eacuterkező specifikus informaacutecioacute fogadaacutesaacutera (Klausberger eacutes Somogyi
2008)
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes
Az agyi veacuteraacuteramlaacutes eacutes a neuraacutelis aktivitaacutes szoros kapcsoltsaacutegban aacutellnak
egymaacutessal A kommunikaacutecioacute (mint a legtoumlbb esetben) keacutetiraacutenyuacute a neurovaszkulaacuteris
iraacutenyban bizonyos hippokampaacutelis interneuronok koumlzvetiacutetik a megnoumlvekedett haacuteloacutezati
aktivitaacutest az erek feleacute ami vazodilatilaacutecioacutet ezaacuteltal jobb oxigeacuten eacutes gluumlkoacutez ellaacutetaacutest
biztosiacutet a vaszkuloneuraacutelis iraacuteny eseteacuteben az endothel hormonok eacutes maacutes molekulaacutek
felszabadiacutetaacutesaacuteval keacutepes befolyaacutesolni a neuronok ingeruumlleteacutet (Garthwaite 2008) A
legfontosabb szabaacutelyozoacute molekula mindkeacutet iraacutenyban a nitrogeacuten-monoxid (NO) Az
interneuronok koumlzuumll az Ivy (borostyaacuten) a neurogliaform eacutes a visszavetiacutető sejt keacutepes NO
felszabadiacutetaacutesra (laacutesd meacuteg III341 eacutes III344 alfejezetben) a bennuumlk leacutevő neuronaacutelis
NO-szintaacutez (nNOS) enzimnek koumlszoumlnhetően A haacuteloacutezati aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben- az Ivy
sejt Schaffer a neurogliaform entorhinaacutelis a visszavetiacutető sejt pedig CA1 piramissejt
bemenetet kap- a felszabaduloacute NO egyreacuteszt a kapillaacuterisok vazodilataacutecioacutejaacutet maacutesreacuteszt a
neuronok pre- eacutes posztszinaptikus serkenthetőseacutegeacutenek lassuacute modulaacutelaacutesaacutet teszi lehetőveacute
A vaszkulaacuteris oldalroacutel az NO forraacutesa az endotheliumban leacutevő endotheliaacutelis NO-szintaacutez
(e-NOS) Az erekből felszabaduloacute toacutenikus alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO (az
interneuronaacutelis NO toacutenussal egyuumltt) hozzaacutejaacuterul a serkentő sejtek LTP-jeacutenek
kialakulaacutesaacutehoz Ezt az a meglepő adat is alaacutetaacutemasztja hogy annak elleneacutere hogy e-NOS
nincs neuronaacutelis elemben az e-NOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban gyenguumllt a szinaptikus
plaszticitaacutes (Garthwaite 2008) A fent emliacutetett folyamatok soraacuten felszabaduloacute NO a
pikomoacutelos tartomaacutenyba esik ilyen koncentraacutecioacuteban az NO nem viselkedik
szabadgyoumlkkeacutent iacutegy ezekkel a hataacutesaival sem kell szaacutemolni (Hall and Garthwaite 2009
Wood et al 2011)
31
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel
Amikor keacutemiai szinapszisok transzmisszioacutejaacuteroacutel beszeacuteluumlnk aacuteltalaacuteban az akcioacutes
potenciaacutel vezeacuterelte anterograacuted jelaacutetvitelre gondolunk vagyis a preszinaptikus sejt
terminaacutelisaacuteboacutel felszabaduloacute jelaacutetvivő molekula a szinaptikus reacutesen keresztuumll a
posztszinaptikus sejt receptoraihoz koumltődve fejti ki a hataacutesaacutet Mostanra nyilvaacutenvaloacutevaacute
vaacutelt azonban hogy a szinaptikus informaacutecioacute-aacuteramlaacutes keacutetiraacutenyuacute az anterograacuted mellett a
posztszinaptikus sejt egeacutesz repertoaacuterral rendelkezik retrograacuted jelaacutetvivő molekulaacutekboacutel
amik a preszinaptikus sejtet befolyaacutesoljaacutek A retrograacuted jelaacutetvitel olyan folyamatokban
jaacutetszik szerepet mint a szinapszisok kialakulaacutesa eacutes eacutereacutese a fejlődeacutes korai szakaszaacuteban
vagy a szinapszisok plaszticitaacutesa a felnőtt aacutellatban Tekintettel arra hogy jelen dolgozat
a felnőtt agyban veacutegbemenő folyamatokra koncentraacutel a tovaacutebbiakban csak az utoacutebbi
felnőtt aacutellatra vonatkozoacute aacuteltalaacutenos ismeacutervek ismerteteacutese koumlvetkezik
4 Aacutebra A retrograacuted
jelaacutetviteli uacutetvonalak
tiacutepusainak oumlsszefoglaloacute
vaacutezlata
Az aacutebraacuten egy sematikus
szinaptikus apparaacutetus
laacutethatoacute A retrograacuted
jelaacutetvitel eseteacuteben a
neurotranszmitter a
posztszinaptikus oldalon
keacutepződik hataacutesaacutet pedig a
preszinaptikus oldalon fejti
ki Hataacutesmechanizmus
alapjaacuten haacuterom formaacutejaacutet
kuumlloumlniacutethetjuumlnk el (az aacutebraacuten
balroacutel jobbra haladva) 1 szekreacutecioacute posztszinaptikus vezikulaacuteboacutel toumlrteacutenő felszabadulaacutes
(pl neurotrofin) 2 a pre- eacutes posztszinaptikus membraacuten koumlzt leacutetesuumllő memraacuten-kapcsolt
feheacuterjeacutek aacuteltali jelaacutetvitel (pl neuroligin-neurexin) 3 membraacutenon szabadon aacutetdiffundaacuteloacute
(membraacuten-permeaacutebilis) jelaacutetvivők (pl nitrogeacuten-monoxid endokannabinoidok) A
32
preszinaptikus terminaacutelis folyamataiba toumlrteacutenő beavatkozaacutes sokreacutetű lehet (pl
anterograacuted transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesa receptor internalizaacutecioacute stb) Az aacutebraacuten bdquoXrdquo
jeloumlli a retrograacuted transzmisszioacute taacutevoli propagaacutecioacutejaacutet (Moacutedosiacutetva Tao HW eacutes Poo M
2001 PNAS)
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban
A szinaptikus plaszticitaacutes legjobban tanulmaacutenyozott formaacuteja talaacuten a glutamaacuteterg
szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutesa (LTP) eacutes depresszioacuteja (LTD) Egyes
szinapszisok erősoumldhetnek (LTP) miacuteg maacutesok gyenguumllhetnek (LTD) Mindkeacutet
folyamatban aacuteltalaacuteban mind preszinaptikus mind posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok
leacutetrejoumlnnek Retrograacuted jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel a preszinaptikus vaacuteltozaacutesok jaacutetszaacutek a
koumlzponti szerepet Ilyen vaacuteltozaacutes a neurotranszmitter felszabadulaacutesaacutenak
noumlveleacutesecsoumlkkenteacutese a vezikula-felszabadulaacutes mechanizmusaacuteba uacutejrahasznosiacutetaacutesaacuteba eacutes
uacutejratoumllteacuteseacutebe valoacute beavatkozaacutessal de kialakulhat olyan jel is ami a terminaacutelisboacutel a
sejttest feleacute halad eacutes a szinaptikus potenciaacutecioacute taacutevoli hataacutesait hozza leacutetre
A retrograacuted jelaacutetvitel haacuterom formaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztethetjuumlk meg (Tao eacutes Poo 2001) 4
aacutebra)
1 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-permeaacutebilis faktorokkal
2 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutekkel
3 retrograacuted jelaacutetvitel szekretaacutelt feheacuterjeacuteken keresztuumll
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok
Ezek koumlzeacute tartozik a veacuterlemezke-aktivaacuteloacute faktor az arachidonsav az
endokannabinoidok a nitrogeacuten-monoxid eacutes a szeacuten-monoxid Jelentősebb hataacutesa
(jelenlegi tudaacutesunk szerint) az endokannabinoidoknak eacutes a nitrogeacuten-monoxidnak van A
nitrogeacuten-monoxid jelaacutetviteli rendszereacutenek vizsgaacutelata keacutepezi a jelen dolgozat kiacuteseacuterletes
eredmeacutenyeinek nagy reacuteszeacutet ezeacutert a nitrogeacuten-monoxiddal kapcsolatos ismeretek
taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetben (III5) toumlrteacutenik
Az endokannabinoidok (eCB) lipid termeacuteszetű jelaacutetvivő anyagok koumlzoumls
vaacutezukat arachidonsav adja melyre a legtoumlbb esetben amid- eacuteszter- vagy eacuteterkoumlteacutessel
33
kapcsoloacutedik a molekulaacutera specifikus csoport Legtoumlbb ismeretuumlnk a 2-arachidonil-
glicerinről (2-AG) eacutes az N-arachidonil-etanolamidroacutel (anandamid) van A koumlzponti
idegrendszerben receptoruk a preszinaptikusan elhelyezkedő Gio kapcsolt metabotroacutep
CB1 kannabinoid receptor A kannabinoidok a transzmitter felszabadulaacutes gaacutetlaacutesaacutet
hozzaacutek leacutetre mely mind cAMP-fuumlggő mind c-AMP fuumlggetlen uacuteton (A-tiacutepusuacute eacutes bdquobefeleacute
egyeniraacutenyiacutetoacuterdquo K+-csatornaacutek aktivaacutelaacutesaacuteval eacutes N- eacutes PQ-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő Ca
2+-
csatornaacutek gaacutetlaacutesaacuteval) megy veacutegbe Endokannabinoid jelaacutetvitel roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevon is
keacutepes gaacutetolni a transzmisszioacutet (ezen folyamatok reacuteszletes leiacuteraacutesa az III42 fejezetben
toumlrteacutenik) A hippokampuszban ezekben a retrograacuted szabaacutelyozaacutesokban a 2-AG szerepe
bizonyiacutetott A 2-AG teljes agonistaacuteja a CB1 receptornak miacuteg az anandamid csak
reacuteszleges agonista ezen kiacutevuumll a hippokampuszban az anandamid retrograacuted uacutetvonala is
megkeacuterdőjelezhető (Nyilas et al 2008) A 2-AG szinteacutezise foszfolipaacutez C (PLC)βndashfuumlggő
eacutes fuumlggetlen uacuteton megy veacutegbe A PLCβ fuumlggetlen uacutetvonal indukcioacuteja magas
posztszinaptikus kalcium felszabadulaacutesaacuteval diacil-glicerin (DAG) lipaacutez aktivaacutelaacutesaacuteval
toumlrteacutenik (Ca2+
-fuumlggő eCB szinteacutezis) A kalcium beaacuteramlaacutes az extracellulaacuteris teacuterből
feszuumllseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon eacutesvagy NMDA-receptorokon keresztuumll toumlrteacutenik A
PLCβ fuumlggő uacutetvonal alapvetően metabotropikus receptorok aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten indul
Endokannabinoid szinteacutezist indukaacutelnak oumlnmagukban az I csoportuacute metabotroacutep
glutamaacutet-receptorok (mGluR I mGluR1 eacutes mGluR5) M1M3 tiacutepusuacute muszkarinos
acetil-kolin receptorok (mAChR) glukokortikoid receptorok oxitocin eacutes orexin-
receptorok ha eleacuteg rdquoerőteljesrdquo receptoraktivaacutecioacute (magas koncentraacutecioacutejuacute agonista
mellett) joumln leacutetre Minden felsorolt receptor Gq11 ndashfeheacuterje kapcsolt eacutes PLCβ
stimulaacutecioacutehoz vezet iacutegy ehhez az uacutetvonalhoz nem szuumlkseacuteges a sejten beluumlli kalcium-
koncentraacutecioacute emelkedeacutese (receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezis) A PLC-fuumlggő eCB szinteacutezis
egy speciaacutelis esete amikor a metabotroacutep-receptor aktivaacutecioacuteja nem elegendő (keveacutes
agonista) az eCB jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz de egy egyidőben eacuterkező depolarizaacutecioacute
(kismeacuterteacutekű Ca2+
-szint emelkedeacutes is elegendő) ami oumlnmagaacuteban szinteacuten nem indukaacutelna
eCB-szinteacutezist egyuumlttesen keacutepes aktivaacutelni a szinteacutezist (Ca2+
-asszisztaacutelt receptor-
vezeacuterelt eCB szinteacutezis) Ebben a paradigmaacuteban a PLCβ koincidencia-detektornak
tekinthető A hataacutes szinergista nagyobb mint amit a keacutet komponens bdquoszaacutemtani
oumlsszegeacutebőlrdquo vaacuternaacutenk (Kano et al 2009) Minden eCB mediaacutelta roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute
34
potenciaacutecioacute e haacuterom mechanizmus egyikeacutet hasznaacutelja (reacuteszletesen az III42 fejezetben
olvashatoacute)
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek
A sejtek aacutetmeneti vagy tartoacutes oumlsszekoumltteteacuteseieacutert a sejtadheacutezioacutes molekulaacutek (az
angol roumlvidiacuteteacutesből CAM) tehetők felelősseacute Kalciumfuumlggő csalaacutedjukat kadherineknek
kalciumfuumlggetlen csalaacutedjukat pedig Immunglobulin tiacutepusuacute CAM-nak nevezzuumlk Az
idegrendszerben előbbire peacutelda a -neuronaacutelis- N-kadherin utoacutebbira a ndashneuronaacutelis-
NCAM (Roumlhlich P 2006)
Koumlzuumlluumlk szaacutemos feheacuterjeacuteről bizonyiacutetottaacutek hogy szerepe van a szinaptikus
plaszticitaacutesban iacutegy peacuteldaacuteul az NCAM-ről kadherinekről vagy a neuroligin-neurexin
kapcsolatroacutel Az NCAM geacutenkiuumltoumltt aacutellatban eltűnt az LTP mind a CA1 mind a CA3
reacutegioacuteban A kadherin eseteacuteben hasonloacutet tapasztaltak antitesttel vagy gaacutetloacutepeptiddel
gaacutetolt kadherin szignifikaacutensan csoumlkkentette az LTP-t aneacutelkuumll hogy hataacutessal lett volna
az alap jelaacutetvitelre vagy a roumlvidtaacutevuacute plaszticitaacutesra A kadherin gaacutetlaacutesa azonban csak az
LTP indukcioacutes faacutezisaacuteban volt hataacutessal ami arra utal hogy a kadherin a kezdeti
szignalizaacutecioacutes leacutepeacutesben jaacutetszik szerepet A kadherin-kadherin kapcsolat a preszinaptikus
aktiacutev zoacutena eacutes a posztszinaptikus denzitaacutes direkt strukturaacutelis uacutejrarendezeacuteseacutet
eredmeacutenyezheti LTP indukaacuteloacute jelaacutetviteli kaszkaacutedok beindiacutetaacutesaacutera is keacutepes habaacuter ennek
sem preszinaptikus sem posztszinaptikus mechanizmusa nem ismert (Tao eacutes Poo
2001)
A neuroligin-neurexin kapcsolat szaacutemos szinaptikus folyamat befolyaacutesolaacutesaacutera
keacutepes differenciaacutecioacute eacutereacutes valamint mind a serkentő mind a gaacutetloacute szinapszisok
plaszticitaacutesa A neurexin a preszinaptikus a neuroliginek a posztszinaptikus oldalon
helyezkednek el (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011) Neuroliginek PDZ
koumltőhelyuumlk segiacutetseacutegeacutevel koumltődnek a szinaptikus horgonyzoacutefeheacuterjeacutehez (PSD-95 a
glutamaacuteterg gefirin a GABAerg szinapszisokban) Jelenlegi ismereteink szerint a
neuroligin-1 a glutamaacuteterg a neuroligin-2 a GABAerg a neuroligin-3 mindkeacutet tiacutepusuacute
miacuteg a neuroligin-4 glicinerg szinapszisokban talaacutelhatoacute Szaacutemos irodalmi adat van arra
hogy a neacutegy neuroligin fontos szerepet jaacutetszik a plaszticitaacutesban A neuroligin-1 az
NMDA receptorok dokkolaacutesaacutet szabaacutelyozza hiaacutenyaacuteban a teacuterbeli memoacuteria gyenguumlleacutese
35
(LTP gyenguumlleacutes) eacutes sztereotip viselkedeacutes alakult ki autisztikus tuumlnet egyuumlttest ideacutezve
(Blundell et al 2010 Budreck et al 2013) A neuroligin-2 hiaacutenyaacuteban a gaacutetloacute
szinapszisok funkcioacutejaacutenak gyenguumlleacutese figyelhető meg a gaacutetloacute szinapszisok szaacutemaacutenak
megtartaacutesaacuteval (Blundell et al 2009) A neuroligin-3 mutaacutecioacuteja mindkeacutet szinapszison
hatva komplex vaacuteltozaacutesokat hoz leacutetre a gaacutetloacute szinapszisok fokozott műkoumldeacuteseacutet okozta
az agykeacuteregben eacutes a hippokampuszban a serkentő szinapszisokban noumlvelte az AMPA eacutes
NMDA receptorok szaacutemaacutet ezzel jelentősen erősiacutetve az LTP-t a szinapszisok
strukturaacutelis aacuteteacutepuumlleacuteseacutehez eacutes a dendritelaacutegazoacutedaacutesok noumlvekedeacuteseacutehez vezetett (Etherton et
al 2011 Tabuchi et al 2007) A neurexinek (α eacutes β) preszinaptikusan helyezkednek
el eacutes CASK feheacuterjekomplexen keresztuumll koumltődnek a kalcium-fuumlggő vezikulaacuteris
apparaacutetushoz ezaacuteltal keacutepes befolyaacutesolni a vezikulafelszabadulaacutest A neurexin-
neuroligin kapcsolat keacutepes a szinaptikus aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben befolyaacutesolni a
neurotranszmisszioacutet a szinapszis meacutereteacutet eacutes a plaszticitaacutesban szerepet jaacutetszoacute receptorok
dokkolaacutesaacutet (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011)
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek
A szekretaacutelt molekulaacutek koumlzuumll a neurotrofinok toumllthetik be a retrograacuted jelaacutetvivő
anyag szerepeacutet Legfontosabb keacutepviselőjuumlk az agyi neurotrofikus faktor (BDNF) a
posztszinaptikus membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval kalciumfuumlggő moacutedon szekretaacuteloacutedik A
legtoumlbb neurotrofin preszinaptikusan leacutevő receptora uacutetjaacuten a neurotranszmitter
felszabadulaacutes noumlveleacuteseacuten keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet pl a mEPSP frekvenciaacutejaacutenak
noumlveleacuteseacutevel A BDNF hataacutesa valoacutesziacutenűleg kinaacutezok reacuteveacuten a szinaptikus vezikulaacuten leacutevő
szinapszin foszforilaacutecioacutejaacuteval jaacuter ami azonnal serkenti a glutamaacutet felszabadulaacutesaacutet A
BDNF genetikai eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval az LTP indukcioacuteja nem ment veacutegbe a CA1 reacutegioacuteban
azonban visszaaacutelliacutethatoacute volt a normaacutelis műkoumldeacutes BDNF tartalmuacute adenoviacuterussal fertőzoumltt
agyszeleteken eacutes kiacutevuumllről adagolt BDNF segiacutetseacutegeacutevel is (Tao eacutes Poo 2001)
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai
A retrograacuted jelaacutetvitel lokaacutelis (monoszinaptikus) hataacutesain kiacutevuumll taacutevolabbi
hataacutesokkal is rendelkezhet A diffuacutezibilis molekulaacuteknaacutel szaacutemiacutetaacutesba kell venni hogy
36
milyen koncentraacutecioacuteban milyen taacutevolsaacutegban tud hatni maacutes szinapszisokon (bdquolateraacutelis
propagaacutecioacuterdquo pl heteroszinaptikus LTDLTP az endokannabinoid rendszerben) Egy
maacutesik eacuterdekes jelenseacuteg a retrograacuted jel preszinaptikus sejtben toumlrteacutenő visszaterjedeacutese
(bdquotaacutevoli propagaacutecioacutejardquo a 4 aacutebraacuten bdquoXrdquo jeloumlleacutessel) A jel egeacuteszen a preszinaptikus sejt
dendritjeinek szinapszisaacuteig is terjedhet Megfigyelteacutek hogy koumlzvetlenuumll a korrelaacutelt
tuumlzeleacutessel kivaacuteltott LTP utaacuten a preszinaptikus sejt serkenthetőseacutege aacutetmenetileg
jelentősen megnőt A taacutevoli hataacutes pontos molekulaacuteris mechanizmusa nem ismert de
mivel az időben gyorsan kialakul felteacutetelezhető hogy olyan maacutesodlagos jelaacutetvivők
jaacutetszhatnak benne szerepet mint a kalcium inozitol-trifoszfaacutet (IP3) vagy cAMP
Receptor-ligand komplexek (pl neurotrofinok koumlzuumll a NGF BDNF) eseteacuteben retrograacuted
axonaacutelis transzportot is leiacutertak (Tao eacutes Poo 2001)
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban
A hippokampaacutelis piramissejtek megfelelő műkoumldeacuteseacutehez elengedhetetlen a
glutamaacuteterg eacutes GABAerg szinapszisainak roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesa egyaraacutent
(laacutesd peacuteldaacuteul III351 alfejezetet) Ezek kialakiacutetaacutesaacutehoz a piramissejt retrograacuted jelaacutetviteli
uacutetvonalakat vesz igeacutenybe melyek koumlzuumll a membraacuten-permeaacutebilis faktorok jaacutetszaacutek a
legfőbb szerepet A glutamaacuteterg szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) a
nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya miacuteg elcsendesiacuteteacuteseacutehez az NO (LTD) eacutes az endokannabinoid
(eCB) (STDeacutes LTD) rendszer egyaraacutent jaacuterul hozzaacute A GABAerg szinapszisok gaacutetlaacutesa ndash
eddigi adatok alapjaacuten- az endokannabinodok aacuteltal szabaacutelyozoacutedik de csak a CCK
tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban Maacutes a toumlbbi interneuronok szinapszisait
befolyaacutesoloacute retrograacuted transzmitter-rendszeről mindezidaacuteig nem volt tudomaacutesunk Az
NO hataacutesainak taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetet eacuterdemel tekintettel a dolgozatban betoumlltoumltt
koumlzponti szerepeacutere (laacutesd III572 alfejezetben)
Az eCB aacuteltal leacutetrehozott roumlvidtaacutevuacute (maacutesodpercekig legfeljebb percekig tartoacute)
gaacutetlaacutes (eCB-STD) koumlzeacute tartozik a bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo
(DSIDSE) az NMDA-vezeacuterelt eCB-STD eacutes a metabotroacutep receptorok (mGluR-I
mAChR CCK-R) vezeacuterelte eCB-STD A hosszuacutetaacutevuacute (legalaacutebb egy oacuteraacuten aacutet tartoacute)
vaacuteltozaacutesokhoz tartozik a serkentő eacutes gaacutetloacute szinapszisok LTD-je (eCB-LTD eacutes eCB-
LTDi) eacutes a heteroszinaptikus modulaacutecioacute
37
III421 DSIDSE
A bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo (DSIDSE) a
piramissejtek massziacutev depolarizaacutecioacutejaacutenak eredmeacutenye Az eCB szinteacutezise PLC-fuumlggetlen
moacutedon magas sejten beluumlli kalcium koncentraacutecioacute kialakulaacutesaacuteval indul meg (laacutesd
III411 alfejezetben) a piramissejtben A kannabinoidok a preszinaptikus CB1
receptorokat aktivaacutelva a lehetseacuteges maacutesodlagos uacutetvonalak koumlzuumll (laacutesd III411)
elsősorban a cAMP-fuumlggetlen (Gβγ-vezeacuterelte) kation csatornaacutekon toumlrteacutenő direkt hataacutes
reacuteveacuten hozzaacutek leacutetre a gyorsan kialakuloacute de aacutetmeneti gaacutetlaacutesaacutet a gaacutetloacuteserkentő
neurotranszmitternek A DSI eacutes a DSE nagysaacutega elteacuterő ami valoacutesziacutenűleg a keacutet
terminaacutelis populaacutecioacute elteacuterő CB1 receptor mennyiseacutegeacuteből fakad (a GABAerg rostokon
toumlbbszoumlroumlse a CB1R sűrűseacutege a glutamaacutetergeacutenek ezaacuteltal nagyobb gaacutetlaacutes joumln leacutetre)
(Katona et al 2006 Nyiacuteri et al 2005) Ezen kiacutevuumll a DSE kialakulaacutesaacutehoz hosszabb
elnyuacutejtott depolarizaacutecioacutera van szuumlkseacuteg A GABAerg terminaacutelisok eseteacuteben a CB1
receptorok eloszlaacutesa kettősseacuteget mutat egy reacuteszuumlk a szinapszis koumlruumlli gyűrűben
sűrűsoumldik maacutesik reacuteszuumlk a szinapszistoacutel taacutevol a preterminaacutelis axon reacuteszen duacutesul
Figyelembe veacuteve a DSI soraacuten kialakuloacute gyors hataacutest eacutes a kaacutelium eacutes kalcium csatornaacutek
elhelyezkedeacuteseacutet valoacutesziacutenűsiacutethető hogy a roumlvidtaacutevuacute szabaacutelyozaacutesban a szinapszis
koumlrnyeacuteki receptorok tehetők felelősseacute (Katona eacutes Freund 2008) A DSI
mechanizmusaacutenak oacuteriaacutesi jelentőseacutege a piramissejtek faacutezis-előretoloacutedaacutesaacuteban rejlik (laacutesd a
III342 eacutes III351 alfejezeteket) ami lehetőveacute teszi az informaacutecioacutekoacutedoloacute
piramissejttek szinapszisainak megerősoumldeacuteseacutet
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD
A feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon kiacutevuumll a feszuumlltseacuteg- eacutes ligand-fuumlggő
NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet receptorokon keresztuumll is kialakul az a magas sejten beluumlli
kalcium koncentraacutecioacute ami eCB szinteacutezishez vezet (PLC-fuumlggetlen Ca2+
-fuumlggő eCB
szinteacutezis) A GABAerg szinapszisokra (IPSP-re) kifejtett hataacutesaacutet azonban
hippokampaacutelis sejtkultuacuteraacuten a fizioloacutegiaacutes tartomaacutenyon tuacuteli extreacutem magas NMDA
koncentraacutecioacuteval (200microM helyileg adagolva) tudtaacutek csak megfigyelni Eacutelettani
mennyiseacutegű NMDA (20microM) adaacutesa nem okozott eCB-STD-t a GABAerg
38
szinapszisokban (Ohno-Shosaku et al 2007) (Ennek jelentősseacutege a VII8 fejezetben
olvashatoacute)
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD
A metabotroacutep receptorok aacuteltal kivaacuteltott eCB felszabadulaacutes a bdquoreceptor-vezeacuterelt
eCB szinteacutezisrdquo esetleg a bdquoCa2+
-asszisztaacutelt receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo (laacutesd
III411) mechanizmusaacuteval joumln leacutetre A hippokampusz piramissejtjein eddig az
mGluR5 M1M3 eacutes CCK receptorokroacutel bizonyiacutetottaacutek hogy keacutepesek endokannabinoidok
szinteacuteziseacutet indukaacutelni mGluR5 kivaacuteltotta eCB-STD mind glutamaacuteterg mind GABAerg
szinapszisokban meacutertek Az mGluR5 receptorok tuacutelnyomoacute toumlbbseacutege a glutamaacuteterg
szinapszisok periszinaptikus gyűrűjeacuteben helyezkedik el a tuumlskeacuteken kiacutevuumlli
szomatodendritikus reacutegioacuteban jelentősen csoumlkkent a szaacutemuk eacutes nincsenek GABAerg
szinapszisokban (Lujaacuten et al 1997) Iacutegy valoacutesziacutenűsiacutethető hogy az mGluR5 hataacutesa a
tuumlskeacutekben homoszinaptikus a dendritikus reacutegioacuteban pedig a taacutevolabb elhelyezkedő
extraszinaptikus mGluR5 receptorok fejthetik ki hataacutesukat a CCK-tartalmuacute dendritikus
interneuronok terminaacutelisain Muszkarinos receptorok (M1M3) főkeacutent a piramissejtek
dendritjein extraszinaptikusan helyezkednek el (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) aktivaacutecioacutejuk eCB-fuumlggő GABAerg aacuteramok gaacutetlaacutesaacutet ideacutezteacutek elő
Glutamaacuteterg aacuteramok gaacutetlaacutesa csak sejtkultuacuteraacuteban ideacutezhető elő CCK receptorokon
keresztuumlli eCB szinteacutezis csak a CCK-tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban megy
veacutegbe eacutes hasonloacutean a toumlbbi folyamathoz a GABAerg aacuteramok eCB-STD hataacutesaacutet hozza
leacutetre
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute
A hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacuteshoz a CB1 receptorok perceken aacutet tartoacute aktivaacutecioacuteja
szuumlkseacuteges Mechanizmusaacutet tekintve bdquoreceptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-sel joumln leacutetre
Kiacuteseacuterletes adatok alapjaacuten a hippokampuszban mGluR5 aktivaacutecioacuteja indiacutetja be
posztszinaptikus kalcium nem szuumlkseacuteges a kialakulaacutesaacutehoz Ennek elleneacutere
valoacutesziacutenűsiacutethető hogy fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az mGluR5 aktivaacutecioacuteja mellett a
glutamaacutet transzmisszioacute helyi kalcium emelkedeacutessel is jaacuter ami bdquoCa2+
-asszisztaacutelt
39
receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-hez vezet Kimutattaacutek azt is hogy az LTDi eseteacuteben a
Schaffer-kollateraacutelisok ingerleacutese koumlvetkezeacuteben aktivaacuteloacutedoacute mGluR5 receptorok
heteroszinaptikusan gaacutetoltaacutek a CB1 receptorral rendelkező GABAerg terminaacutelisokat
(Chevaleyre eacutes Castillo 2003) Heteroszinaptikusan valoacutesziacutenűleg nem a szinapszis
koumlruumlli hanem a preterminaacutelis axon koumlzeli CB1 receptorok aktivaacuteloacutednak koumlnnyebb
hozzaacutefeacuterhetőseacuteguumlk miatt (Nyiacuteri et al 2005) A heteroszinaptikus szabaacutelyozaacutes egy maacutesik
formaacuteja amikor is a gaacutetloacute szinapszisban kialakult LTD koumlzvetett moacutedon koumlzeli
glutamaacuteterg szinapszisok megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) vezet mivel a gaacutetlaacutes megszűneacuteseacutevel
maacuter kuumlszoumlb-alatti ingerekkel is potenciaacutecioacute eacuterhető el A CB1 receptorok hosszuacute
aktivaacutecioacuteja beindiacutetja a Gαi uacutetvonalat is ami az bdquoadenilaacutet-ciklaacutez-cAMP-protein-kinaacutez Ardquo
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezi ezen keresztuumll pedig egy preszinaptikus aktiacutev zoacutena
feheacuterje (RIM-1α) hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacutesaacutet hozza magaacuteval a GABAerg szinapszisokban eacutes a
PQ tiacutepusuacute feszuumllseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek permanens gaacutetlaacutesaacutet a serkentő
szinapszisokban (Katona eacutes Freund 2008)
A heteroszinaptikus modulaacutecioacute kapcsaacuten laacutethatoacute hogy az eCB jel teacuterben terjed
ritkaacuten szoriacutetkozik egyetlen szinapszis szabaacutelyozaacutesaacutera (meacuteg a receptor-mediaacutelt esetben
is) Kimeacuterteacutek hogy keacutet egymaacuteshoz koumlzeli piramissejt eseteacuteben akkor terjedt aacutet a DSI a
nem depolarizaacutelt sejtre ha a sejttestek taacutevolsaacutega kevesebb mint 20 mikron (Ohno-
Shosaku et al 2000 Wilson eacutes Nicoll 2001)
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy az endokannabinoid jelaacutetvitel aacuteltalaacutenosan
eleacuterhető a glutamaacuteterg szinapszisok szaacutemaacutera miacuteg a GABAerg szinapszisok eseteacuteben
kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneuronokra korlaacutetozoacutedik Az endokannabinoid jelaacutetvitel
sok esetben nem igeacutenyeli a preszinaptikus sejt aktivitaacutesaacutet a posztszinaptikus sejt
ingeruumllete oumlnmagaacuteban is elegendő a folyamat beindiacutetaacutesaacutehoz miacuteg maacutes esetekben (főkeacutent
a glutamaacutetergekneacutel) a pre- eacutes posztszinaptikus aktivitaacutes koincidenciaacuteja szuumlkseacuteges Az
endokannabinoid jel aacuteltalaacuteban nem szinapszis-specifikus hatoacutetaacutevolsaacutega ~20 mikronra
tehető Ezek alapjaacuten felmeruumll tehaacutet a keacuterdeacutes hogy leacutetezik-e egy maacutesik aacuteltalaacutenosan toumlbb
interneuron szaacutemaacutera is eleacuterhető retrograacuted szabaacutelyozaacutes leacutetezik-e szinapszis-specifikus
retrograacuted szabaacutelyozoacuterendszer eacutes leacutetrejoumlhet-e a GABAerg szinapszisok potenciaacutecioacuteja a
gaacutetlaacutessal szemben
40
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter
A nitrogeacuten-monoxid (NO) megfelel a neurotranszmitterektől elvaacutert
kriteacuteriumoknak azaz
1 rendelkezik szintetizaacuteloacute apparaacutetussal
2 szinteacutezise szabaacutelyozhatoacute
3 felszabadulaacutesaacutet koumlvetően keacutepes eljutni a szinapszist alkotoacute maacutesik sejthez (anterograacuted
esetben a posztszinaptikus- retrograacuted esetben a preszinaptikus-sejthez)
4 rendelkezik receptorral
5 rendelkezik a jelaacutetvitel időbeli leaacutelliacutetaacutesaacutehoz vezető folyamattal
6 maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonal(ak)at indiacutet be a fogadoacute sejtben valamely hataacutest
eredmeacutenyezve
Ezen pontok menteacuten haladva mutatom be a NO jelaacutetvitelt a koumlzponti
idegrendszerben majd reacuteszletezem eddig ismert fizioloacutegiai hataacutesait
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok
A nitrogeacuten-monoxid (NO) szinteacuteziseacutet kizaacuteroacutelag a nitrogeacuten-monoxid-szintaacutezok (NOS)
veacutegzik Keacutet konstitutiacutev izoformaacuteja az enzimnek a neuronaacutelis NOS (nNOS) eacutes az
endotheliaacutelis NOS (eNOS) miacuteg indukaacutelhatoacute formaacuteja (iNOS) immunsejtekben
(makrofaacutegok mikroglia) talaacutelhatoacute eacutes csak patoloacutegiaacutes esetekben aktivaacuteloacutedik iacutegy ez
utoacutebbit a tovaacutebbiakban nem reacuteszletezem (Foumlrstermann et al 1991)
Az nNOS eacutes eNOS cellulaacuteris eacutes subcellulaacuteris eloszlaacutesaacutet illetően a rsquo90-es eacutevekben
taacutemadt neacutemi zavar a szakirodalomban Toumlbb csoport eredmeacutenyei azt mutattaacutek hogy
eNOS neuronaacutelis elemekben is a hippokampuszt neacutezve a piramissejtekben talaacutelhatoacute
miacuteg az interneuronok egyes tiacutepusai pedig nNOS-t fejezneacutenek ki Ezek a kiacuteseacuterletek meacuteg
kuumlloumlnboumlző specificitaacutesuacute gaacutetloacuteszereken eacutes nem megfelelően tesztelt antitestekkel veacutegzett
immunreakcioacutekon alapultak de a geacutenkiuumltoumltt aacutellatok megjeleneacuteseacutevel (nNOS eacutes eNOS
KO) a 2000-es eacutevek elejeacutere megoldoacutedott a probleacutema nNOS kizaacuteroacutelag neuronaacutelis
sejtekben talaacutelhatoacute (mind piramissejtekben mind interneuronokban) az eNOS pedig az
41
erek endotheacutel-sejtjeire korlaacutetozoacutedik (Blackshaw et al 2003 Jinno eacutes Kosaka 2002
2004) Az endotheliaacutelis NO szerepeacutet a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben maacuter koraacutebban
ismertettem (laacutesd III355 alfejezet) a tovaacutebbiakban kizaacuteroacutelag a neuronaacutelis eredetű
NO-val eacutes NO-szintaacutezzal kapcsolatos adatokat taacutergyalom Az nNOS haacuterom aacutetiacuteroacutedaacutes
utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik az nNOSα a legszeacutelesebb koumlrben elterjedt
eacutes legnagyobb mennyiseacutegben megtalaacutelhatoacute izoforma a β eacutes γ izoformaacutek eseteacuteben
hiaacutenyzik a feheacuterje N-terminaacutelis horgonyzoacute domeacutenje
5 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid
retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvo-
nalaacuteban szerepet jaacutetszoacute főbb
alkotoacuteelemek sematikus
aacutebraacuteja
Az aacutebraacuten egy szinapszis
sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A
posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacuteban helyezkednek el az
NMDA receptorok melyeket
PDZ domeacutennel rendelkező
horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl PSD-
95) kapcsoljaacutek oumlssze a
membraacuten alatt talaacutelhatoacute
nNOS molekulaacutekkal Az
nNOS Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid (NO)
termeleacutes Az NO membraacuten-permeaacutebilis tulajdonsaacutega folytaacuten szabadon aacutetdiffundaacutel a
preszinaptikus terminaacutelisba ahol receptoraacuten az NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezon
(NOsGC-eacuten) hatva cGMP termeleacuteshez vezet
Az nNOSγ-nak nincs enzimatikus aktivitaacutesa az nNOSβ enzim rendelkezik neacutemi
aktivitaacutessal de ennek csak az nNOSα hiaacutenyaacuteban van jelentőseacutege mert ekkor jelentősen
megnő az agykeacuteregben a szintje (Garthwaite 2008) Az nNOSα (tovaacutebbiakban nNOS)
dimer formaacuteban van jelen mivel azonban minden nNOS molekulaacutehoz egy Ca2+
-
kalmodulin is koumltődik aktiacutev aacutellapotaacuteban tulajdonkeacuteppen tetramer szerkezet joumln leacutetre
42
(Alderton et al 2001 Stuehr et al 2004) Az nNOS N-terminaacutelis domeacutenje az uacuten
horgonyzoacute (PDZ-koumltőhelyekkel rendelkező) domeacuten mely horgonyzoacute feheacuterjeacuteken
keresztuumll az nNOS koumltődeacuteseacutet teszi lehetőveacute a serkentő szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutehoz (5 aacutebra Tochio et al 2000) Ilyen horgonyzoacute feheacuterje a PSD-95
(posztszinaptikus denzitaacutes feheacuterje-95) GRIP1 (glutamaacutet receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
1) vagy az SSCAM (szinaptikus aacutellvaacutenyozoacute molekula) (Brenman et al 1996 Daff
2010) Ezek a horgonyzoacute feheacuterjeacutek koumltik a glutamaacutet-receptorokat is az akiacutev zoacutenaacuteba iacutegy
egy nagy makromolekulaacuteris komplex (bdquotranszduciszoacutemardquo) alakul ki a gyors jelaacutetvitel
szolgaacutelataacuteban Az nNOS koumlzeacutepső domeacutenje az uacuten bdquooxigenaacutezrdquodomeacuten mely koumlti a
protoporfirin IX (hem) eacutes tetrahidrobiopterin (THB vagy BH4) kofaktorokat eacutes a
szubsztraacutet L-arginint A C-terminaacutelis domeacuten az uacuten bdquoreduktaacutezrdquo domeacuten mely tartalmazza
az alloszteacuterikus aktivaacutetor Ca2+
-kalmodulin koumltőhelyeacutet valamint az elektron-
transzportlaacutenc elemeit egy NADPH-t egy FAD-ot eacutes keacutet FMN-ot Az NO szinteacutezise
keacutet leacutepeacutesben zajlik az elektron donor a NADPH+H+ mely Ca
2+-kalmodulin
jelenleacuteteacuteben aacutetatadja az elekektronokat a FAD-FMN redox-laacutencnak a reduktaacutez domeacutenen
beluumll majd az FMN-ről aacutetkeruumll az elektron az oxigenaacutez domeacuten hem vas-ionjaacutera
(ferroferri aacutetalakulaacutes) majd a veacutegső elektrontranszport soraacuten egy oxigeacuten molekula
segiacutetseacutegeacutevel az L-arginin pozitiacutev toumllteacutesű guanidil-csoportjaacutenak egyik nitrogeacutenje
hidroxilaacuteloacutedik eacutes N-hidroxi-L-arginin (NHA) aacutetmeneti termeacutek eacutes egy viacutezmolekula
keletkezik A maacutesodik leacutepeacutesben meacuteg egy oxigeacuten molekula eacutes elektron segiacutetseacutegeacutevel
kialakul a citrullin karboxi-csoportja felszabadul a NO eacutes meacuteg egy viacutezmolekula
keletkezik (Alderton et al 2001 Daff 2010 Stuehr et al 2004) Egy egyenletben iacuterva
(1 mol nitrogeacuten-monoxidra szaacutemolva)
C6H14N4O2 + 2 O2 + 15 (NADPH+H+) = C6H13N3O3 + NO + 2H2O + 15 NADP
+
(L-Arg) (citrullin)
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa
Az NO szinteacutezishez szuumlkseacuteges oxigeacuten miatt az nNOS O2-eacuterzeacutekenyseacutege meacuteg a
fizioloacutegiaacutes O2 koncentraacutecioacute mellett is jelentősen kihat a keletkező nitrogeacuten-monoxid
mennyiseacutegeacutere (az agyi [O2]~20 microM az nNOS O2-fuumlggeacutese Km= 350microM) Ennek
43
kiacuteseacuterletes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt hatalmas a jelentősseacutege amikor fizioloacutegiaacutes NO hataacutesokat
szeretneacutenk meacuterni ugyanis a fizioloacutegiaacutes (in vitro) tuacuteleacutelő szeletek karbogeacuten gaacutezzal toumlrteacutenő
O2 ellaacutetaacutesa soraacuten 210microM-1mM [O2] joumln leacutetre raacuteadaacutesul oxigeacuten graacutedienssel kell szaacutemolni
a szelet meacutelyebb reacutetegei feleacute haladva Ezekben a kiacuteseacuterletekben akaacuter tiacutezszeres
mennyiseacutegű NO is keletkezhet a fizioloacutegiaacuteshoz keacutepest amit aacuteltalaacuteban nem vesznek
figyelembe az eredmeacutenyek eacuterteacutekeleacuteseacuteneacutel (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szinteacutezishez
szinteacuten elengedhetetlen a Ca2+
-kalmodulin jelenleacutete (Bredt and Snyder 1990 Lee and
Stull 1998) Az nNOS kalcium-fuumlggeacutese Km=~05 microM Ehhez helyileg
(bdquokompartmentbenrdquo) felszabaduloacute nagyobb kalcium is elegendő nem szuumlkseacuteges
sejtszintű depolarizaacutecioacute azonban kimutattaacutek hogy az nNOS aktivaacutecioacutejaacutehoz szuumlkseacuteges
kalcium extracellulaacuteris forraacutesboacutel szaacutermazik (Alagarsamy et al 1994) Iacutegy a
kalciumforraacuteskeacutent csak a feszuumlltseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes az NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok joumlnnek szoacuteba A glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacutejaacuteban az NMDA receptorok az nNOS eacutes egyeacuteb strukturaacutelis feheacuterjeacutek
makromolekulaacuteris komplexet alkotva lehetőveacute teszik hogy az NMDA receptorokon
keresztuumll beaacuteramloacute kalcium azonnal nNOS aktivaacutecioacutet indukaacuteljon (5 aacutebra) Minden
egyes NMDA-receptor egy nNOS molekulaacuteval van oumlsszekoumltve Az nNOS szaacutemos
foszforilaacutecioacutes hellyel is rendelkezik aminek koumlszoumlnhetően kinaacutezok szabaacutelyozhatjaacutek
aktivitaacutesaacutet A teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll ilyen kinaacutez pl a Ca2+
-kalmodulin-dependens kinaacutez
II (CAMKII) ami mint egy visszacsatoloacute mechanizmus mintegy feleacutere keacutepes
csoumlkkenteni az nNOS aktivitaacutesaacutet
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja
Az NO gaacutez halmazaacutellapotuacute molekula speciaacutelis tulajdonsaacutega a toumlbbi
neurotranszmitterhez keacutepest hogy szabadon diffundaacutel vizes eacutes lipid faacutezisban is kivaacuteloacute a
membraacutenpermeaacutebilitaacutesa tehaacutet szinteacuteziseacutet koumlvetően mind pre- mind posztszinaptikus
hataacutesait figyelembe kell venni Diffuacutezioacuteja meglepően gyors becsleacutesek szerint a szoumlveti
diffuacutezioacutes koefficiense 848microm2s vagyis egy aacutetlagos NO molekula ~08 microm-t tudna
megtenni 100 micros alatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Szerkezete alapjaacuten nagyon
reakcioacutekeacutepes meacutegis keacutemiai tulajdonsaacutegai nagyban fuumlggenek koncentraacutecioacutejaacutetoacutel
44
6 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid hataacutesai a koncentraacutecioacute fuumlggveacutenyeacuteben
A konstitutiacutev moacutedon műkoumldő NO szintaacutezok ndash endoteliaacutelis (eNOS) eacutes neuronaacutelis (nNOS)
ndash eseteacuteben a felszabaduloacute nitrogeacuten-monoxid (NO) a pikomoacutelos tartomaacutenyba esik mely
tartomaacutenyban az NO nem viselkedik szabad gyoumlkkeacutent csak pozitiacutev hataacutesai figyelhetők
meg A patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt aktivaacuteloacutedoacute indukaacutelhatoacute NO szintaacutez (iNOS) eseteacuteben
az NO koncetraacutecioacuteja a mikromoacutelos tartomaacutenyig nyuacutelik iacutegy reaktiacutev oxigeacuten-gyoumlkkeacutent
(ROS) viselkedve sejtkaacuterosiacutetoacute hataacutesai keruumllnek előteacuterbe(Moacutedosiacutetva Eduardo eacutes mtsai
2011)
Az NO viselkedeacuteseacutenek koncentraacutecioacutefuumlggeacuteseacutet a 6 aacutebra mutatja be Miacuteg
patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az indukaacutelhatoacute NOS nitrogeacuten-monoxid termeleacutese eleacuteri
mikomoacutelos tartomaacutenyt eacutes reaktiacutev oxigeacutengyoumlkkeacutent (ROS) viselkedve a toxikus hataacutesai
keruumllnek előteacuterbe addig az utoacutebbi eacutevek legfontosabb felfedezeacutese e teacuteren hogy a
fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neurotranszmisszioacute reacuteveacuten felszabaduloacute NO pikomoacutelos
(legfeljebb 1nM) tartomaacutenyba esik (Hall eacutes Garthwaite 2009 Wood et al 2011) A
nagy neheacutezseacutegeacutet az adja a szoumlveti NO-koncentraacutecioacute meacutereacuteseacutenek hogy a meacuterőelektroacutedaacutek
45
nem voltak eleacuteg specifikusak ezeacutert joacuteval nagyobb koncentraacutecioacutek meruumlltek fel a
szakirodalomban Egy uacutej fejleszteacutesnek koumlszoumlnhetően most maacuter pontosabban meacuterhető az
NO mennyiseacutege Ezen kiacutevuumll egy szaacutemiacutetoacutegeacutepes modell is napvilaacutegot laacutetott amiben egy
glutamaacuteterg szinapszist modellezve hataacuteroztaacutek meg a maximaacutelisan felszabaduloacute NO
mennyiseacutegeacutet Egy 50 NMDA-RnNOS komplexet tartalmazoacute szinapszist vettek alapul
(ami szaacutem kicsit tuacutelbecsuumllt Kennedy 2000) eacutes azt az extreacutem helyzetet felteacutetelezteacutek
hogy az oumlsszes receptor eacutes enzim egyszerre teljes hateacutekonysaacuteggal aktivaacuteloacutedik Ennek
eredmeacutenyekeacuteppen a szinaptikus NO koncetraacutecioacuteja 1 nM lett ami a szoumlveti eacutes
enzimatikus elnyelődeacutest figyelembe veacuteve 1microm taacutevolsaacutegban 250 pM alaacute csoumlkken Ebben
a tartomaacutenyban az NO reaktiacutev szabadgyoumlk tulajdonsaacutega elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű
semleges molekulakeacutent viselkedik (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szakirodalomban
fellelhető toumlbbszaacutez nanomoacutelostoacutel mikromoacutelosig terjedő NO koncentraacutecioacute mellett (pl
NO donorokkal) meacutert bdquofizioloacutegiairdquo hataacutesokat koumlruumlltekinteacutessel kell kezelni Egy maacutesik
fontos koumlvetkezteteacutes a fent leiacutertakboacutel hogy a koumlzponti idegrendszerben nem aacutellja meg a
helyeacutet a NO bdquoteacuterfogati-transzmisszioacuterdquo-jaacutenak az elmeacutelete mivel az NO hatoacutetaacutevolsaacutega
joacuteval kisebb (max1-2 microm) mint koraacutebban gondoltaacutek eacutes valoacutejaacuteban szinapszis specifikus
szabaacutelyozaacutest tesz lehetőveacute
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezok
Az NO receptora a koraacutebban szolubilis guanilaacutet-ciklaacuteznak (sGC) nevezett enzim
Az elnevezeacutes azeacutert nem volt szerencseacutes mert az enzim nem minden formaacuteja
bdquoszolubilisrdquo ezeacutert az uacutej nevezeacutektan szerint NO-szenzitiacutev-guanilaacutet-ciklaacuteznak (NOsGC)
nevezzuumlk megkuumlloumlnboumlztetve a partikulaacuteris GC-toacutel ami az NO-inszezitiacutev GC nevet
kapta tekintettel arra hogy az NO nem csak a pitvari natriuretikus peptid (ANP) ligand
aktivaacutelja (Kobiałka and Gorczyca 2000) Az NOsGC az NO fő receptora (5 aacutebra)
Heterodimer formaacuteban alkot funkcionaacutelis egyseacuteget melyben egy α- eacutes egy β- alegyseacuteg
vesz reacuteszt (Koesling et al 2004 Krumenacker et al 2004 Russwurm eacutes Koesling
2002 Russwurm et al 2001) Az α-alegyseacuteg keacutet fajtaacuteja az α1 eacutes az α2 Kinetikaacutejukban
semmilyen kuumlloumlnbseacuteg nem igazolhatoacute egyetlen ismert fontos tulajdonsaacutega az α2
alegyseacutegnek az α1-hez keacutepest hogy PDZ-koumltő domeacutennel rendelkezik ezaacuteltal keacutepes
szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez koumltődni (membraacuten-asszociaacutelt NOsGC) miacuteg az α1
46
tartalmuacute receptorok ennek hiaacutenyaacuteban valoacuteban bdquoszolubilisekrdquo maradnak A β-alegyseacuteg is
keacutet formaacuteban β1 eacutes β2 alegyseacutegkeacutent leacutetezik A β2-alegyseacuteg azonban csak patholoacutegiaacutes
aacutellapotokban jelenik meg (pl beacutelrendszeri daganatokban a beacutelhaacutemsejtekben) ezeacutert az
NOsGC aacutellandoacute alegyseacutege a β1 alegyseacuteg A β1 alegyseacuteg geacutenjeacutenek kiuumlteacutese letaacutelis
fenotiacutepust eredmeacutenyez (Friebe et al 2007) miacuteg csak az α1 vagy α2 alegyseacutegek kiuumlteacutese
nem okoz letalitaacutest (Mergia et al 2006)
Keacutetfeacutele heterodimer leacutetezik tehaacutet az agyban az α1β1 eacutes az α2β1 alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű receptor A receptor-dimernek haacuterom domeacutenjeacutet kuumlloumlnboumlzetjuumlk meg a
hemkoumltő domeacutent a dimerizaacutecioacutes domeacutent eacutes a katalitikus domeacutent A hemkoumltő domeacuten egy
ugyanolyan hemcsoportot tartalmaz ami a hemoglobin molekulaacuteban az oxigeacutenkoumlteacuteseacutert
felelős meacutegis ahogy a hem-csoport beeacutepuumll a receptorba rendkiacutevuumlli specificitaacutesa lesz a
nitrogeacuten-monoxidra (10000-szer nagyobb az affinitaacutesa) A katalitikus domeacuten felelős a
GTP cGMP aacutetalakiacutetaacuteseacutert Inaktiacutev aacutellapotban a hem-csoport egy hisztidinnel
kapcsoloacutedik a feheacuterjeacutehez a katalitikus egyseacuteg pedig nyitott aacutellapotban van Az NO
koumltődeacuteseacutenek hataacutesaacutera a hisztidin-csoport elmozdul ami konformaacutecioacutes vaacuteltozaacutesokat ideacutez
elő a feheacuterjeszerkezetben ami veacuteguumll a katalitikus egyseacuteg zaacuteroacutedaacutesaacutehoz eacutes a cGMP
szinteacutezis beindulaacutesaacutehoz vezet Az NO koumltődeacuteseacutet koumlvetően keacuteseacutes neacutelkuumll azonnal elindul
a guanilaacutet-ciklaacutez aktivitaacutes az NO eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval pedig 200 ms-on beluumll lecseng a cGMP
termeleacutes (Bellamy et al 2000) Az NOsGC 50-os aktivitaacutesa ~1nM NO koncetraacutecioacute
mellett eacuterhető el Eszerint fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt az NOsGC szubmaximaacutelis
hataacutesfokon műkoumldik meacutegis jelentős hataacutesok meacuterhetők Ez arra vezethető vissza hogy
az NOsGC sokszorosaacutera erősiacuteti a jelet Meacutereacutesek alapjaacuten az enzimet aacutetlagosan eleacuterő 03
nM NO mintegy 04microM cGMP szinteacutezishez vezet vagyis 1000-szereseacutere erősoumldik a
jelaacutetvivő molekulaacutek szaacutema Az NOsGC olyan eacuterzeacutekenyseacutegű hogy maacuter paacuter molekula
NO (kis pikomoacutelos mennyiseacutegben) is keacutepes kivaacuteltani az aktivitaacutesaacutet eacutes az amplifikaacutecioacute
miatt a maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalakat is be tudja indiacutetani (Garthwaite 2008) A
receptor alegyseacutegek sejtszintű elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban mRNS eacutes feheacuterje
szinten vizsgaacuteltaacutek a β1 alegyseacuteget mind interneuronokban mind piramissejtekben az α
alegyseacutegeket pedig az α1 eacutes α2 kuumlloumlnvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll hasonloacute sejtes eloszlaacutesban
mutattaacutek ki (Burgunder eacutes Cheung 1994 Ding et al 2004 Gibb and Garthwaite 2001
Pifarreacute et al 2007) Szubcellulaacuteris szinten az NOsGC elsősorban a glutamaacuteterg
szinapszisok preszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkedik el (Burette et al 2002) Az
47
NOsGC szaacutemos kinaacutez foszforilaacutecioacutes ceacutelpontjai de fizioloacutegiaacutes szabaacutelyozaacutesuk nagy reacutesze
meacuteg felderiacuteteacutesre vaacuter Ismert a cAMP-fuumlggő protien kinaacutez (PKA) guanilaacutet-ciklaacutez
aktivitaacutesra kifejtett noumlvelő hataacutesa eacutes az M2 muszkarinos AchR Src-kinaacutezon keresztuumlli
gaacutetloacute hataacutesa
III55 A nitrogeacuten-monoxid terjedeacuteseacutenek leaacutelliacutetaacutesa szoumlveti elnyelődeacutese
Koraacutebban sokan azzal eacuterveltek hogy az NO-nak nincs szuumlkseacutege lebontoacute
folyamatokra hiszen reaktivitaacutesaacuteboacutel koumlvetkezően uacutegyis roumlvid időn beluumll veacuteges a hataacutesa
A nanomoacutelos eacutes kisebb tartomaacutenyokban amit most fizioloacutegiaacutesnak tekintenek mint maacuter
emliacutetettem az NO hataacuterozottan nem reaktiacutev iacutegy ezzel a keacuterdeacutessel foglalkozni kell
Egyetlen ismert reakcioacuteja van az alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO-nak is ROS termeacutekkel
(keacutemiai NO-elnyelődeacutes) de az is joacuteteacutekony hataacutesuacute a lipid-peroxyl gyoumlkoumlk megkoumlteacuteseacutevel
megaacutelliacutetja a lipid-peroxidaacutecioacutet Az NO enzimatikus elnyelődeacuteseacutenek egyik ismert eleme
az oxi-hemoglobin mely NO hataacutesaacutera nitraacutet keacutepződeacutese mellett methemoglobinnaacute
alakul A folyamat nagyon gyors de az erek taacutevolsaacutega miatt az NO feacutel-eacuteletideje ~1 s
alakulna miacuteg a valoacutesaacutegban enneacutel sokkal hamarabb lecseng az NO-jel (agyszoumlvetben 6-
60 ms alatt (Garthwaite 2008) Mostansaacuteg laacutetott napvilaacutegot hogy a piramissejtek is
tartalmaznak hemoglobint de ennek szerepe eacutes jelentőseacutege az NO megkoumlteacuteseacuteben meacuteg
nem tisztaacutezott (Schelshorn et al 2009) Ezen kiacutevuumll az agyszoumlvet olyan feheacuterjeacuteit hoztaacutek
meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe az NO megkoumlteacuteseacutevel mint a lipooxigenaacutez (LOX) prosztaglandin-H
szintaacutez vagy a citokroacutem-c oxidaacutez illetve egyeacuteb metalloproteinek A pontos
mechanizmus amelyen keresztuumll ezekkel az enzimekkel az NO reagaacutelna nem
egyeacutertelmű (Hall eacutes Garthwaite 2009)
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak
Az NOsGC a hippokampaacutelis neuronokban az egyetlen enzim ami cGMP
termeleacutesre keacutepes iacutegy a keletkező neuronaacutelis cGMP az NO hataacutesaacutenak a koumlvetkezmeacutenye
(5 aacutebra) A cGMP ezt koumlvetően toumlbb maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalat aktivaacutelhat A
cGMP direket hataacutest fejt ki a ciklikus nukleotid-fuumlggő ioncsatornaacutekra (CNG) vagy a
hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-modulaacutelta csatornaacutekra (HCN) A
48
legszeacutelesebb koumlrű hataacutes a cGMP-fuumlggő protein kinaacutezon (PKG) keresztuumll toumlrteacutenik A
PKG enzimek koumlzuumll a PKG1β eacutes a PKG II talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (de Vente
et al 2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKG szubsztraacutetjai koumlzeacute
tartoznak preszinaptikusan a vezikula felszabadulaacutesban szerepet jaacutetszoacute feheacuterjeacutek koumlzuumll a
VASP RhoA eacutes septin3 posztszinaptikusan az LTP eacutes a sejt bdquotuacuteleacuteleacuteseacutet hordozoacute jelrdquo
kialakiacutetaacutesaacuteban reacuteszt vevő IP3R protein-foszfataacutez 1 2 (PP12) CREB Akt stb
(Hardingham eacutes Bading 2003 Schlossmann eacutes Hofmann 2005) A cGMP visszahat
sajaacutet lebontoacuteenzimjeire is a foszfodieacuteszteraacutez (PDE) 2 eacutes 5 aktivitaacutesaacutenak fokozaacutesaacuteval
sajaacutet lebontaacutesaacutet gyorsiacutetja miacuteg a PDE3 gaacutetlaacutesaacuteval a cAMP hidroliacuteziseacutet lassiacutetja noumlvelve a
cAMP szintjeacutet A cAMP-cGMP araacutenyok eltolaacutesa uacutejabb szabaacutelyozaacutesi uacutetvonalakat nyit
meg A cGMP lebontaacutesaacuteban a PDE 12356910 eacutes 11 vehet reacuteszt (Domek-Łopacińska
eacutes Strosznajder 2005 Van Staveren et al 2003) A maacutesodlagos uacutetvonalak hataacutesa
minden esetben attoacutel fuumlgg hogy az adott terminaacutelispopulaacutecioacuteban a repertoaacuter mely
elemei vannak jelen Terminaacutelistoacutel fuumlggően ezen adatok joacute reacutesze azonban meacuteg nem aacutell
rendelkezeacutesre a szakirodalomban
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai
Mivel az NO rendkiacutevuumll gyorsan szabadon diffundaacutel kis taacutevolsaacutegra pre-eacutes
posztszinaptikus hataacutesait egyaraacutent figyelembe kell venni iacutegy a jelaacutetvitel fő
meghataacuterozoacuteja a felszabadulaacutes pontos helye illetve a receptor szubcellulaacuteris
elhelyezkedeacutese A NO koumlzponti idegrendszerben azon beluumll is elsősorban a retrograacuted
jelaacutetvitelben betoumlltoumltt szerepeacuteről esik majd szoacute de nem keveacutesbeacute fontos a NO koumlrnyeacuteki
(autonoacutem) idegrendszerben betoumlltoumltt anterograacuted jelaacutetviteleacutenek szerepe sem (Blottner
1999)
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a
neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
nNOS tartalmuacute interneuronok koumlzeacute tartozik a dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll az
Ivy eacutes a neurogliaform sejt valamint a vetiacutető gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a visszavetiacutető-sejt
49
Morfoloacutegiaacutejuk a III341 eacutes III344 alfejezetben a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
betoumlltoumltt homeosztatikus szerepuumlk pedig a III355 alfejezetben keruumllt taacutergyalaacutesra
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
A nitrogeacuten-monoxid a szinaptikus plaszticitaacutes szaacutemos molekulaacuteris
mechanizmusaacuteban reacuteszt vesz beleeacutertve a hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutest (long-term
potentiation LTP) eacutes a hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus gyenguumlleacutest (long-term depression LTD)
ezaacuteltal keacutepes lehet befolyaacutesolni a tanulaacutesi eacutes memoacuteriafolyamatokat (Bon eacutes Garthwaite
2003 Doyle et al 1996 Edwards eacutes Rickard 2007 Hawkins et al 1998 Prast eacutes
Philippu 2001) Ezen folyamatok neuronaacutelis ceacuteleleme a hippokampaacutelis piramissejtek
haacuteloacutezata A koumlzponti idegrendszerben a nitrogeacuten-monoxid hataacutesa aacuteltalaacutenosan a
glutamaacuteterg szinapszisok retrogaacuted jelaacutetviteleacutehez koumlthető amikor is az NO a
posztszinaptikus oldalon keacutepződik eacutes a preszinaptikus neurotranszmitter felszabadulaacutest
szabaacutelyozza A szinaptikus plaszticitaacutes kialakulaacutesa soraacuten a legtoumlbb esetben pre- eacutes
posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok is veacutegbemennek eacutes az NO adott agyteruumllettől eacutes sejttiacutepustoacutel
fuumlggően mindkeacutet folyamatban reacuteszt vehet Tovaacutebb bonyoliacutetja a helyzetet hogy a
koumlzponti idegrendszerben az elteacuterő szinapszisokban rendelkezeacutesre aacutelloacute kuumlloumlnboumlző
effektor-rendszerek eacutes szabaacutelyozaacutesok miatt ugyanaz az NO-jel ellenteacutetes hataacutest vaacutelthat
ki Peacuteldaacuteul a kiagyban az NO cGMP-PKG1α uacutetvonalon az AMPA-receptorok
hosszuacutetaacutevuacute foszforilaacutecioacutejaacutet ideacutezi elő ami endocitoacutezisukhoz ezaacuteltal posztszinaptikus
LTD-hez vezet Ezzel szemben a hippokampuszban az NO-cGMP-PKGII uacutetvonalon
kersztuumll az AMPA receptorok eacutes horgonyzoacute feheacuterjeacutek foszforilaacutecioacuteja a szinapszis
strukturaacutelis aacutetalakulaacutesaacutehoz eacutes az AMPA receptorok szinapszisba eacutepiacuteteacuteseacutehez vezet ami
nagyobb amplituacutedoacutejuacute glutamaacuteterg aacuteramokhoz koumlvetkezeacuteskeacutepp posztszinaptikus
(NMDAR-fuumlggő) LTP kialakulaacutesaacutehoz vezet A hippokampaacutelis piramissejtekben a
posztszinaptikus LTP hosszuacutetaacutevuacute fenntartaacutesaacutehoz geacutenexpresszioacutes vaacuteltozaacutesok is
szuumlkseacutegesek mely a CREB (ldquocAMP response element binding proteinrdquo) transzkripcioacutes
faktor PKG-n keresztuumlli foszforilaacutecioacute reacuteveacuten valoacutesul meg Az NO preszinaptikus hataacutesait
szinteacuten kettősseacuteg uralja A hippokampaacutelis NMDAR-fuumlggő LTP soraacuten a preszinaptikus
NO-PKG uacutetvonalon a preszinaptikus aktiacutev zoacutena struktuacuteraacutelis feleacutepiacuteteacuteseacuteben reacuteszt vevő
feheacuterjeacutek (VASP RhoA) eacutes a kalcium-csatornaacutek modulaacutecioacuteja a glutamaacutet felszabadulaacutes
50
noumlvekedeacuteseacutehez vezet Ugyanezen szinapszisban az NO a glutamaacutet-uumlriacuteteacutes csoumlkkeneacuteseacutet
preszinaptikus LTD-t is ki tudott vaacuteltani (Zhang et al 2006) Az NMDA-NO indukaacutelta
LTP kivaacuteltaacutesaacuteban valoacutesziacutenűleg mindkeacutet NOsGC heterodimer reacuteszt vesz mert baacutermelyik
receptor genetikai kiuumlteacutese az LTP eltűneacuteseacutet okozta (Garthwaite 2008)
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok
Az NMDA receptorok az ionotroacutep glutamaacutet-receptorok csalaacutedjaacuteba tartoznak
vagyis aktivaacutecioacutejukat (agonista koumltődeacuteseacutet) koumlvetően ioncsatornakeacutent viselkednek A
receptornak toumlbb kuumlloumlnlegesseacutege van Az egyik hogy nagy a kalcium-permeaacutebilitaacutesa
iacutegy naacutetrium eacutes kaacutelium mellett elsősorban kalcium-ionokat enged aacutet a poacuterusaacuten A maacutesik
hogy poacuterusaacutet egy magneacutezium-ion zaacuterja el ami csak megfelelő depolarizaacutecioacute hataacutesaacutera
taacutevozik eacutes csak ezutaacuten indulhat meg az ionaacuteramlaacutes A harmadik hogy keacutet kuumlloumlnboumlző
agonista koumltődeacutese szuumlkseacuteges az aktivaacutecioacutejaacutehoz glicin (vagy D-szerin) eacutes glutamaacutet (vagy
aszpartaacutet) E speciaacutelis tulajdonsaacutegok reacuteveacuten az NMDA receptorok feszuumlltseacuteg- eacutes
ligandfuumlggő kalcium-csatornaacutek amik koincidencia-detektorkeacutent viselkednek hiszen a
pre- eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes aktivitaacutesa erősen noumlveli kinyiacutelaacutesuk valoacutesziacutenűseacutegeacutet
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete
Az NMDA receptoroknak haacuterom alegyseacuteg-csalaacutedja van a GluN1 (koraacutebbi
nevezeacutektan alapjaacuten NR1 vagy δ1) GluN2 (koraacutebban NR2 vagy α) eacutes GluN3 (koraacutebban
NR3) A funkcionaacutelis NMDA receptorok heterotetramert alkotnak mely koumltelezően 2
GluN1 eacutes klasszikusan 2 GluN2 alegyseacutegből aacutellnak (Laube et al 1998 Monyer et al
1992) A GluN2 helyett GluN3 alegyseacuteget tartalmazoacute receptorok egeacuteszen maacutes receptort
hoznak leacutetre (laacutesd alaacutebb) A GluN1 alegyseacutegeket egyetlen geacuten koacutedolja ami viszont 8
lehetseacuteges aacutetiacuteroacutedaacutes utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik (GluN1-1a-4a eacutes
GluN1-1b-4b (Dingledine et al 1999) A neacutegy GluN2 alegyseacuteget (GluN2A-D) neacutegy
kuumlloumln geacuten koacutedolja eacutes az alegyseacutegek teacuterben eacutes időben elteacuterő moacutedon expresszaacuteloacutednak A
keacutet GluN3 alegyseacuteget szinteacuten keacutet kuumlloumln geacuten koacutedolja
51
7 Aacutebra Az NMDA receptor szerkezeti modellaacutebraacuteja
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis hetero-tetramert alkotnak Műkoumldeacutesuumlkhoumlz
neacutelkuumlloumlzhetetlen keacutet GluN1 alegyseacuteg a maacutesik keacutet helyen baacutermilyen GluN2 (vagy GluN3)
alegyseacuteg reacuteszt vehet a receptor alkotaacutesaacuteban Az alegyseacutegek alapszerkezete (domeacutenjei)
rendkiacutevuumll konzervatiacutev (N-terminaacutelis bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera Agonista-koumltő bdquokagyloacuterdquo-
struktuacutera Poacuterus-domeacuten eacutes C-terminaacutelis domeacuten) moacutedon eacutepuumllnek fel Az NMDA
receptorokat jellemző funkcionaacutelis heterogenitaacutes az alegyseacutegek feheacuterjeszerkezeteacuteben
kiemelt helyeken toumlrteacutenő vaacuteltozaacutesokra vezethető vissza a receptorok affinitaacutesaacutenak eacutes
kinetikaacutejaacutenak vaacuteltozaacutesait eredmeacutenyezve A keacutet bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera zaacuteroacutedaacutesaacutenak-
nyitoacutedaacutesaacutenak koumlvetkezteacuteben leacutetrejoumlvő molekulaacuteris feszuumlltseacuteg huacutezoacuteerő hataacuterozza meg a
poacuterus aacutellapotaacutet (Moacutedosiacutetva Paoletti eacutes Neyton 2007)
52
A heterodimerek oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacuteban kuumlloumlnboumlző GluN1 izoformaacutek (de bdquoardquo eacutes bdquobrdquo
tiacutepus egyszerre nem (Blahos eacutes Wenthold 1996 Chazot eacutes Stephenson 1997) eacutes
kuumlloumlnboumlző GluN2 alegyseacutegek is reacuteszt vehetnek melyek ezt koumlvetően heterotetramert
alkotnak A molekulaacuteris komplex kapcsoloacutedaacutesa keacutetfeacutele keacuteppen is leacutetrejoumlhet a bdquonem
alternaacuteloacuterdquo esetben a keacutet GluN1 eacutes GluN2 egymaacutes mellett helyezkedik el (GluN1
GluN1 GluN2 GluN2) az bdquoalternaacuteloacuterdquo modellben pedig felvaacuteltva (GluN1 GluN2
GluN1 GluN2) azonban a funkcionaacutelis receptorban az alegyseacutegek alternaacutelva
helyezkednek el (Riou et al 2012 Sobolevsky et al 2009)
Az alegyseacutegek modulaacuteris feleacutepiacuteteacutese megegyezik neacutegy domeacuten vesz reacuteszt az
alkotaacutesukban (7 aacutebra) az extracellulaacuteris N-terminaacutelis domeacuten (NTD) az agonista-koumltő
domeacuten (AKD) a poacuterus-domeacuten eacutes az intracellulaacuteris C-terminaacutelis domeacuten Az NTD nagy
vaacuteltozatossaacutegot mutat eacutes az egyes alegyseacutegek tulajdonsaacutegainak meghataacuterozaacutesaacuteban
komoly szerepet jaacutetszik Az alloszteacuterikus modulaacutetorok koumltőhelye talaacutelhatoacute a domeacuten
bdquomeacutelyeacutenrdquo mely koumltődeacutes hataacutesaacutera kagyloacuteszerű feleacutepiacuteteacutese nyiacutelt-zaacutert aacutellapotok koumlzt
vaacuteltozik Az AKD hasonloacutean kagyloacuteszerű szerkezettel rendelkezik aminek a meacutelyeacuten az
egyes agonista-koumltő helyek talaacutelhatoacutek (A GluN1 eseteacuteben glicinD-szerin a GluN2
eseteacuteben glutamaacutetaszpartaacutet a GluN3 eseteacuteben szinteacuten glicin) A poacuterus domeacutent haacuterom
transzmembraacuten szegmens (M1-M3-M4) eacutes egy intracellulaacuteris hurok (M2) alkotja ami a
csatorna kialakiacutetaacutesaacuteban vesz reacuteszt Az intracellulaacuteris domeacuten a legvaacuteltozeacutekonyabb
hosszaacutet tekintve eacutes elsősorban a membraacutenba szaacutelliacutetaacutesban a lehorgonyzaacutesban eacutes a
jelaacutetvivő-komplexekhez valoacute csatlakozaacutesban jaacutetszik szerepet (Lau eacutes Zukin 2007 Ryan
et al 2008)
A csatorna nyitaacutesa a koumlvetkezőkeacuteppen megy veacutegbe mindkeacutet agonista bekoumltődik
az AKD koumltőhelyekre melynek hataacutesaacutera a bdquokagyloacutekrdquo bezaacuteroacutednak Ez olyan molekulaacuteris
feszuumlltseacuteget okoz a receptorszerkezetben hogy gyakorlatilag bdquoszeacutethuacutezzardquo a poacuterus
domeacutent eacutes megnyitja a csatornaacutet Amikor alloszteacuterikus gaacutetloacuteszerek kapcsoloacutednak az
NTD-hez annak zaacuteroacutedaacutesaacutet okozva akkor az NTD-AKD koumlzoumltti aacutethidaloacute szekvencia
megfeszuumll eacutes nem engedi becsukoacutedni az AKD struktuacuteraacutejaacutet megakadaacutelyozva ezzel a
csatorna megnyiacutelaacutesaacutet (Ryan et al 2008)
53
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesaacutet elsősorban a GluN2
alegyseacutegek vaacuteltozatossaacutega adja Habaacuter elmeacuteletileg 8-feacutele GluN1 alegyseacuteg leacutetezhet az
izoformaacutek előfordulaacutesi gyakorisaacutega nem egyforma az bdquoardquo dominaacutel a bdquobrdquo-formaacuteval (ami
egy hozzaacuteadott N1 kazettaacuteval rendelkezik) szemben a GluN1-1 a rosztraacutelis (agykeacutereg
hippokampusz) a GluN1-4 a kaudaacutelis (agytoumlrzs kisagy) agyteruumlleteken van tuacutelsuacutelyban
(a GluN1-2 eacutes 1-3 nagyon ritkaacutek) Mivel a GluN1 alegyseacuteg elengedhetetlen az NMDA
receptor műkoumldeacuteseacutehez (a teljes GluN1 geacutenkiuumltoumltt aacutellat eacuteletkeacuteptelen) maacuter embrionaacutelis
kortoacutel megfigyelhető kifejeződeacutese A GluN2 alegyseacuteg neacutegy izoformaacuteja (GluN2A-2D)
egyreacuteszt elteacuterő teacuterbeli eacutes időbeli expresszioacutejaacuteval maacutesreacuteszt elteacuterő kinetikai
parameacutetereivel jaacuterul hozzaacute az NMDA receptorok vaacuteltozatossaacutegaacutehoz Az embrionaacutelis
fejlődeacutes soraacuten a GluN2B eacutes 2D vesz reacuteszt a receptoralkotaacutesban majd a posztnataacutelis
első-maacutesodik heacuteten (eacuteppen mikor a serkentő GABA-gaacutetloacute GABA aacutetalakulaacutes is zajlik) a
GluN2D nagymeacuterteacutekben a GluN2B kismeacuterteacutekben csoumlkken eacutes ezzel paacuterhuzamosan
megnő a GluN2A szintje A GluN2C szinteacuten a posztnataacutelis fejlődeacutes 2 heteacuteben vaacutelik
jelentősseacute expresszioacuteja a felnőtt aacutellatban a kisagyra eacutes a szagloacutegumoacutera koncentraacuteloacutedik
A GluN2D felnőttben maacuter csak szubkortikaacutelis teruumlleteken illetve interneuronokban
fejeződik ki (Paoletti 2011 Watanabe et al 1993) A GluN2 alegyseacutegek kinetikaacuteja eacutes
alloszteacuterikus modulaacutecioacuteja is igen elteacuterő A GluN2A alegyseacuteg gyors kinetikaacuteval
rendelkezik glutamaacutet aktivaacutecioacutejaacutet koumlvetően nagy amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes gyors lecsengeacutes
figyelhető meg ezt koumlveti a GluN2B majd GluN2C miacuteg a GluN2D-t maacuter kis
amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes hosszuacute lecsengeacutesi idő jellemzi Elteacuterő a alegyseacutegek glutamaacutet-
eacuterzeacutekenyseacutege konduktanciaacuteja eacutes magneacutezium-szenzitivitaacutesa is Miacuteg a GluN2A eacutes 2B
poacuterusaacutet jelentősen gaacutetolja a magneacutezium-ion addig a maacutesik keacutet alegyseacuteg eseteacuteben ez
elenyeacutesző (Dingledine et al 1999 Paoletti 2011) A GluN2A termeacuteszetes specifikus
alloszteacuterikus modulaacutetora a cink-ion mely szinaptikusan vezikulaacuterisan uumlruumll a glutamaacutet
mellett szaacutemos esetben eacutes keacutepes az NTD-hez koumltődve annak zaacuteroacutedaacutesaacutet előideacutezni
(Paoletti 2011) A GluN2B cink-eacuterzeacutekenyseacutege elenyeacutesző mesterseacuteges gaacutetloacuteszere az
ifenprodil mely hasonloacute mechanizmussal hat az NTD-n A keacutet alloszteacuterikus gaacutetloacuteszer
annyira specifikus erre a keacutet alegyseacutegre hogy fizioloacutegiai kiacuteseacuterletekben egyeacutertelműen
meghataacuterozhatoacute az alegyseacutegek araacutenya A GluN2C eacutes 2D egyik modulaacutetorral szemben
54
sem mutat megfelelő affinitaacutest eacutes nem rendelkezik sajaacutet specikifkus
szabaacutelyozoacutemolekulaacuteval sem (Paoletti 2011)
A GluN3 alegyseacutegek pedig valoacutesziacutenűleg nem is glutamaacutet receptort formaacutelnak-
hiszen nincs glutamaacutet koumltőhelyuumlk- inkaacutebb glicin receptoroknak lenneacutenek tekinthetők
(laacutesd meacuteg III61 alfejezetben) ezen kiacutevuumll in vivo kifejeződeacutese eacutes műkoumldeacutese meacuteg
keacuterdeacuteses iacutegy a tovaacutebbiakban ezen alegyseacutegek alkotta receptorokroacutel nem esik szoacute
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutese
Az NMDA receptorok az endoplazmatikus retikulumban (ER) toumlrteacutenő szinteacutezist
koumlvetően a sejtek plazmamembraacutenjaacuteba eacutepuumllnek be A membraacutenba szaacutelliacutetaacuteseacutert
lehorgonyzaacuteseacutert a receptor C-terminaacutelis domeacutenje felelős (Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004
Ryan et al 2008) A megfelelő membraacutentranszporthoz mind a GluN1 mind a GluN2
alegyseacutegre szuumlkseacuteg van GluN1 hiaacutenyaacuteban laacutetszoacutelag nem vaacuteltozik a GluN2 alegyseacutegek
mennyiseacutege lokalizaacutecioacuteja annaacutel inkaacutebb nem tudnak kileacutepni az ER-ből iacutegy abban
elektron-denz granulumokat keacutepeznek a membraacutenjeloumlleacutes megszűnik (Fukaya et al
2003) A GluN2 alegyseacuteg hiaacutenyaacuteban a receptorok szinaptikus beeacutepuumlleacutese seacuteruumllt valamint
a GluN1 alegyseacutegek gyors proteoliacutezise figyelhető meg (Abe et al 2004) Tehaacutet a
GluN1 C-terminaacutelisa elsősorban az ERmembraacuten iraacutenyuacute szaacutelliacutetaacuteseacutert a GluN2
alegyseacutegek C-terminaacutelisa pedig ndash PDZ koumltőhelyuumlk reacuteveacuten ndash a szinapszisba eacutepuumlleacuteseacutert eacutes a
GluN1 alegyseacuteg (eacutes ezaacuteltal a heterodimer majd a heterotertramer) stabilitaacutesaacuteeacutert felelős
NMDA receptorok nemcsak szinaptikusan de extraszinaptikusan is megfigyelhetők
ahol elteacuterő feladatokat laacutetnak el
III631 Szinaptikus NMDA receptorok
Az NMDA receptorok nagy reacutesze szinaptikusan a glutamaacuteterg szinapszisok
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkenek el Ahogy azt maacuter koraacutebban is
emliacutetettem a GluN1 eacutes GluN2 alegyseacutegek C-terminaacutelis domeacutenje bdquoiraacutenyiacutetjardquo az NMDA
receptorokat a posztszinaptikus denzitaacutesba ahol a szinapszis strukturaacutelis eacutes jelaacutetviteli
feheacuterjeacuteiből leacutetrejoumlvő molekulaacuteris komplexhez koumltődnek A GluN2 alegyseacuteg PDZ
koumltőhelyeacuten keresztuumll koumltődik az NMDA receptor a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez
55
(PSD-95 PSD-93 SAP-102 GRIP1 SSCAM) Ezek a feheacuterjeacutek szaacutemos PDZ domeacutennel
rendelkeznek amivel toumlbb feheacuterjeacutet szoros kapcsolatba hoznak A PSD-95 olyan
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteket koumlt a komplexbe (CRIP GKAP dinein koumlnnyű-laacutenc-DLC
neuroliginek stb) melyek a szinapszis strukturaacutelis eacutepuumlleacuteseacutet teszik lehetőveacute A maacutesik
fontos molekulacsoport amit a komplexhez koumltnek az NMDA-receptorok jelaacutetviteleacuteeacutert
felelős apparaacutetus az nNOS kalmodulin CaMKII stb (Valtschanoff eacutes Weinberg
2001) A jelaacutetvitel ceacutelelemeinek kompartmentalizaacutecioacutejaacuteval gyors eacutes hateacutekony jelaacutetvitel
eacutes szabaacutelyozaacutes joumln leacutetre A legelterjedtebb szinaptikus NMDA receptorok a
GluN1GluN2A eacutesvagy GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok A felnőtt
hippokampusz piramissejtjeiben is csak ezek az alegyseacutegek fordulnak elő (Ito et al
1997 Watanabe et al 1993) A kisagyban emellett meacuteg a GluN1GluN2C
alegyseacutegkompoziacutecioacute is jelentős A hippokampuszban a GluN1GluN2D kizaacuteroacutelag
interneuronokban az azokra eacuterkező serkentő szinapszisokban talaacutelhatoacute (Standaert et al
1996)
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorok
Extraszinaptikus NMDA receptoroknak nevezzuumlk a glutamaacuteterg szinapszisoktoacutel
taacutevolabb a dendrittuumlskeacuteken kiacutevuumll eső dendritikus eacutes szomatikus NMDA receptorokat A
denrittuumlskeacuteken periszinaptikusan elhelyezkedő NMDA receptorok (~5) ugyanis a
glutamaacutet bdquotuacutelcsordulaacutesrdquo reacuteveacuten meacuteg koumlnnyen aktivaacuteloacutedhatnak szemben a valoacutedi
extraszinaptikus receptorokkal (Koumlhr 2006) Hippokampaacutelis piramissejtekben meacuterve az
extraszinaptikus NMDA receptorok araacutenya az oumlsszes NMDA receptor mintegy 36-a
(Harris and Pettit 2007) Koraacutebban azt gondoltaacutek hogy a szinaptikus-extraszinaptikus
receptorok alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlkben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel a GluN2A tartalmuacuteak a
szinapszisban a GluN2B tartalmuacuteak azon kiacutevuumll helyezkedneacutenek el Meacuteg funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteggel is ellaacutettaacutek ezt a szeparaacutecioacutet a szinaptikus GluN2A felelne a plasztikus
folyamatokeacutert a GluN2B pedig a sejt halaacutelaacutehoz vezető tuacutelserkenteacuteseacutert
(ldquoexcitotoxicitaacutesrdquo) Mindkeacutet paradigmaacutet sokszorosan caacutefoltaacutek azoacuteta GluN2B tartalmuacute
receptorok jelen vannak a szinapszisban eacutes fontos szerepet jaacutetszanak az LTP
kialakulaacutesaacuteban eacutes a GluN2A tartalmuacute receptorok is jelentős mennyiseacutegben vannak
extraszinaptikusan (Koumlhr 2006) Araacutenyaikat tekintve nagyjaacuteboacutel 50-50 az eloszlaacutesa
56
mindkeacutet alegyseacutegnek mindkeacutet kompartmentben sőt meacuteg heterotrimer
(GluN1GluN2AGluN2B) receptrokat is kimutattak (Harris eacutes Pettit 2007) Ezenkiacutevuumll
a szinaptikus receptorok is keacutepesek reacuteszt venni a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (Koumlhr 2006)
Magyaraacutezatkeacutent laacutetott napvilaacutegot az NMDA receptorok mobilis termeacuteszete miszerint
vaacutendorolnak a keacutet kompartment koumlzoumltt (Tovar eacutes Westbrook 2002) amit szinteacuten
caacutefoltak Az NMDA receptorok viszonylag stabil reacuteszei a membraacutennak
szinaptikusextraszinaptikus elhelyezkedeacutesuumlkeacutert sokkal inkaacutebb a C-terminaacutelisukat
szabaacutelyozoacute mechanizmusok mintsem alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlk felelős (Harris eacutes Pettit
2007 Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004) A GluN2 alegyseacuteg kuumlloumlnboumlző tirozinjainak
(Tyr1472Tyr1336) foszforilaacutecioacutejaacuteval specifikusan tudtaacutek az NMDA receptorok
szinaptikusextraszinaptikus szaacutelliacutetaacutesaacutet előideacutezni (Goebel-Goody et al 2009) Az
extraszinaptikus NMDA receptorokat jelenleg a gliaacutelis eredetű glutamaacutet eacuterzeacutekeleacuteseacuteben
tartjaacutek fontosnak Az asztroglia sejtek a szinapszisokat (serkentőt eacutes gaacutetloacutet egyaraacutent)
koumlrbefogva pontosan eacuterzeacutekelik a haacuteloacutezati aktivitaacutesokat eacutes szinciacuteciumuk reacuteveacuten ezt
koumlzvetiacutetik is a piramissejt haacuteloacutezatra A piramissejtekben kialakuloacute kismeacuterteacutekű kalcium-
aacuteram extraszinaptikus eredetű eacutes NMDA receptor fuumlggő mechanizmus eacutes reacuteszt vesz a
piramissejtek szinkronizaacutecioacutejaacuteban eacutes segiacuteti a plasztikus folyamatokat is (Auld eacutes
Robitaille 2003 Fellin et al 2004)
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesai
Az NMDA receptorok szaacutemos fizioloacutegiaacutes eacutes patoloacutegiaacutes folyamatban reacuteszt
vesznek iacutegy hataacutesaik ismerete neacutelkuumlloumlzhetetlen teraacutepiaacutes ceacutelpontkeacutent valoacute
alkalmazaacutesukban Klinikai kutataacutesok koumlzpontjaacuteban aacutell a kognitiacutev folyamatok
helyreaacutelliacutetaacutesaacutet ceacutelzoacute NMDA receptor-aktivaacutecioacute Alzheimer-demenciaacuteban eacutes
szkizofreacuteniaacuteban (a szkizofreacutenia kognitiacutev tuumlneteieacutert az NMDA receptor alulműkoumldeacutest
teszik felelősseacute) illetve az NMDA-receptorok gaacutetlaacutesa az iszkeacutemiaacuteshipoxiaacutes kaacuterosodaacutes
okozta koacuteros tuacutelserkenteacutesben
57
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus vaacuteltozaacutesokban
Az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja feszuumlltseacuteg- eacutes ligandfuumlggeacutesuumlk miatt a glutamaacutet
(eacutes glicin) koumlteacuteseacutetől oumlnmagaacuteban nem koumlvetkezik be Előszoumlr az AMPA receptorok
aktivaacutecioacuteja megy veacutegbe ez biztosiacutetja a kellő depolarizaacutecioacutet az NMDA receptorok Mg2+
-
blokkjaacutenak kiloumlkődeacuteseacutehez A depolarizaacutecioacute maacutes tuumlskeszinapszis ingeruumlleteacuteből eacutes
visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelboacutel is szaacutermazhat (ldquocsendesrdquo szinapszisok eseteacuteben
AMPA receptorok szinaptikus hiaacutenyaacuteban kizaacuteroacutelag ez a mechanizmus eacuterveacutenyesuumll) Az
időbeliseacuteg rendkiacutevuumll fontos annak meghataacuterozaacutesaacuteban hogy hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutes
(LTP) vagy gaacutetlaacutes (LTD) alakul ki nagy frekvenciaacutes stimulaacutecioacute megerősoumldeacutest alacsony
frekvenciaacutes ingerleacutes gaacutetlaacutest vaacutelt ki Toumlbb ezer molekulaacutet azonosiacutetottak maacuter aminek koumlze
lehet ezen folyamatok kialakiacutetaacutesaacutehoz eacuteppen ezeacutert nagyon neheacutez meghataacuterozni mi az
ami teacutenyleg neacutelkuumlloumlzhetetlen eacutes mi tekinthető ldquocsakrdquo szabaacutelyozoacute folyamatnak (Nicoll
eacutes Roche 2013) Megproacutebaacutelok kiemelni egy-keacutet aacuteltalaacutenosan elfogadott mechanizmust
amit szorosan kapcsolnak az LTPLTD-hez Az NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis
kalcium beaacuteramlaacutes NO termelődeacutest vaacutelt ki ami ezt koumlvetően cGMP termelődeacuteseacutehez
vezet a hippokampuszban (East eacutes Garthwaite 1991) Az NO hataacutesaacutera bekoumlvetkező
hosszuacutetaacutevuacute vaacuteltozaacutesokat maacuter a III572 alfejezetben is ismertettem Az NO hataacutesain
kiacutevuumll posztszinaptikusan a kalcium-kalmodulin koumltődeacutes koumlvetkezteacuteben aktivaacuteloacutedik a
kalcium-kalmodulin kinaacutez II (CaMKII) mely autofoszforilaacutecioacuteval jaacuter eacutes ezt koumlvetően
kalcium-fuumlggetlen konstitutiacutev aktivitaacutesra tesz szert Szubsztraacutetjainak foszforilaacutecioacuteja
(valoacutesziacutenűleg a RhoA jaacutetsza a főszerepet) az AMPA receptorok exocitoacutezisaacutet okozza
maacuteig feltaacuteratlan mechanizmus alapjaacuten (Nicoll eacutes Roche 2013)
Ezen kiacutevuumll megfigyelhető a szinapszis aacuteteacutepuumlleacutese is a szorosan koumltoumltt
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteknek koumlszoumlnhetően Ennek eredmeacutenyekeacuteppen nemcsak a
posztszinaptikus receptorok dokkolaacutesa (AMPA NMDA) koumlnnyebb de a szinapszis
teacutenyleges megnagyobbodaacutesa megerősoumldeacutese is leacutetrejoumln pl az SSCAM aacuteltal a komplexbe
koumltoumltt neuroliginek reacuteveacuten ami oumlnmagaacuteban a szinapszis meacutereteacutet keacutepes szabaacutelyozni a
preszinaptikus neurexin-β-val pedig struktuacuteraacutelisan ldquotartja oumlsszerdquo a szinapszist (Bang eacutes
Owczarek 2013) A neuroligin-neurexin kapcsolat seacuteruumlleacutese az LTP gyenguumlleacuteseacutehez
vezet (laacutesd III412 alfejezetben) Az LTD kialakulaacutesaacuteban a magas intracellulaacuteris
kalcium aktin depolimerizaacutecioacutera kifejtett hataacutesaacutet veszik alapul ami a szinapszis
58
strukturaacutelis gyenguumlleacuteseacutehez eacutes az NMDA receptorok eltaacutevoliacutetaacutesaacutehoz vezet Ez a kalcium
aacuteltalaacuteban nemcsak NMDA receptoroktoacutel szaacutermazik hanem belső raktaacuterakboacutel is
metabotroacutep receptorok paacuterhuzamos aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten (mAchR mGluRI-csoport Hunt
eacutes Castillo 2012)
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (excitotoxicitaacutes)
Az NMDA receptorok tuacutelzott aktivaacutecioacuteja fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt nem
joumln leacutetre a glutamaacutet visszaveacutetel eacutes a jelaacutetvitelt posztszinaptikusan szabaacutelyozoacute negatiacutev
visszacsatolaacutessal műkoumldő enzimrendszerek miatt Patholoacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt ndash
oxigeacutenhiaacuteny (hipoxia) vagy oxigeacuten- eacutes veacuterellaacutetaacutes hiaacutenya (iszkeacutemia) miatt- azonban a joacutel
szabaacutelyozott rendszerek felborulnak A glutamaacutet felhalmozoacutedaacutesa reacuteszben a transzporter
mechnizmusok gaacutetlaacutesaacutenak reacuteszben ellenteacutetes műkoumldeacutesuumlknek (kifeleacute pumpaacuteljaacutek a
glutamaacutetot) koumlszoumlnhető mely az NMDA receptorok (szinaptikus eacutes extraszinaptikus
receptorok egyaraacutent) permanens aktivaacutecioacutejaacutehoz eacutes koumlvetkezmeacutenyes kalcium
beaacuteramlaacuteshoz vezet Miacuteg a fizioloacutegiaacutes kalcium mindig Ca2+
-kalmodulin kapcsoloacutedaacuteson
keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet ilyenkor a tuacutelzott mennyiseacutegű kalcium direkt hataacutesai
dominaacutelnak Az nNOS-NO rendszer folyamatos aktivaacutelaacutesa tuacutelzott NO termelődeacuteshez
vezet Az NMDA receptorok eacutes nNOS negatiacutev visszacsatoloacute szabaacutelyozaacutesa a magas
kalcium-szint miatt nem műkoumldnek A magas intracellulaacuteris kalcium koncetraacutecioacute
koumlvetkezteacuteben a mitokondrium kalcium felveacutetele fokozoacutedik csoumlkken a
membraacutenpotenciaacutel-kuumlloumlnbseacutege ezzel leaacutell az ATP-szinteacutezis sőt meg is fordulhat a
folyamat a maacuter megleacutevő ATP molekulaacutek bontaacutesaacuteval Az elektrontranszport-laacutenc
kisiklaacutesaacuteval megnő a reaktiacutev oxigeacutengyoumlkoumlk (ROS) termeleacutese ami a maacuter jelentős
mennyiseacutegű NO-dal koumllcsoumlnhatva peroxi-nitritteacute alakul tovaacutebbi sejtkaacuterosodaacutest ideacutezve
elő Egyuumlttesen ezek a folyamatok irreverzibilis vaacuteltozaacutest eacutes az apoptoacutezis beindiacutetaacutesaacutet
(kaszpaacutez-kaszkaacuted) eredmeacutenyezik a sejt halaacutelaacutehoz vezetve (Hardingham eacutes Bading
2003 Papadia eacutes Hardingham 2007)
59
IV CEacuteLKITŰZEacuteSEK
A piramissejtekre eacuterkező gaacutetlaacutes alapvető fontossaacuteguacute a haacuteloacutezati szinkron-
műkoumldeacutesekhez (pl theacuteta-oszcillaacutecioacute) Ha egy piramissejt valoacutes informaacutecioacutet koacutedol (pl
teacuter-informaacutecioacute) az erős periszomatikus gaacutetlaacutes elleneacutere is keacutepes a tuumlzeleacutesre a populaacutecioacutes
szinkron kisuumlleacuteshez keacutepest a theacuteta koraacutebbi faacutezisaacuteban (faacutezis-előretoloacutedaacutes) ezaacuteltal a
koacutedolt informaacutecioacute bdquobeeacuteg a haacuteloacutezatbardquo hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus vaacuteltozaacutesok joumlhetnek leacutetre
A faacutezis-előretoloacutedaacutes molekulaacuteris haacutettereacuteben olyan folyamatok valoacutesziacutenűsiacutethetők
melyek a piramissejt aktivitaacutesaacutetoacutel fuumlggően retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonalak beindiacutetaacutesaacuteval
jaacuter mely felszabadiacutetja a piramissejtet az erős periszomatikus gaacutetlaacutes aloacutel Ilyen a
GABAerg szinapszisokban is joacutel felteacuterkeacutepezett retrograacuted rendszer az endokannabinoid
rendszer ami a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll csak a kolecisztokinin (CCK)
tartalmuacuteak szinapszisaiban talaacutelhatoacute meg Egy maacutesik a serkentő szinapszisok
plaszticitaacutesaacuteban jelentős szereppel biacuteroacute retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonal a nitrogeacuten-monoxid
jelpaacutelya Miacuteg a serkentő (glutamaacuteterg) szinapszisokban betoumlltoumltt szerepeacuteről hatalmas
szakirodalom talaacutelhatoacute mindezidaacuteig nem vizsgaacuteltaacutek gaacutetloacute (GABAerg) szinapszisokban
valoacute előfordulaacutesaacutet Fő keacuterdeacutesuumlnk tehaacutet az volt megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid
rendszer az oly fontos periszomatikus gaacutetloacutesejtek szinapszisaiban mutat-e sejtspecikus
eloszlaacutest mint az endokannabinoid rendszer vagy eacuteppen ellenkezőleg egy aacuteltalaacutenos
retrograacuted uacutetvonalat keacutepvisel
Az alaacutebbi keacuterdeacuteseket tettuumlk fel
- megtalaacutelhatoacute-e a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten
- mely periszomatikus szinapszispoulaacutecioacute (CCKPV) fejez ki nNOS-t
- megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid receptora a GABAerg terminaacutelisokban
- mely GABAerg alpopulaacutecioacutek fejezik ki a receptort eacutes
- milyen alegyseacuteg-oumlsszeteacutetellel rendelkezik az NO receptor ezekben a sejtekben
A nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya aktivaacutelaacutesa az intracellulaacuteris kalcium-koncentraacutecioacute
fuumlggveacutenye A tovaacutebbiakban arra kerestuumlk a vaacutelaszt milyen kalcium forraacutesok
60
vezethetnek NO szinteacutezishez A serkentő szinapszisokban az nNOS aktivaacutelaacutesa NMDA
receptorokon keresztuumll az extracellulaacuteris teacuterből lokaacutelisan beaacuteramloacute kalcium
kalmodulinhoz valoacute koumltődeacuteseacutevel toumlrteacutenik
A maacutesodik kiacuteseacuterletsorozatban arra voltunk kiacutevaacutencsiak a GABAerg szinapszisokban
is keacutepes-e betoumllteni az NMDA receptor ezt a szerepet
Keacuterdeacuteseink az alaacutebbiak voltak
- fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletben NMDA adagolaacutes keacutepes-e beindiacutetani az NO-rendszert
a GABAerg szinapszisokban
- anatoacutemiai moacutedszerekkel kimutathatoacute-e az NMDA receptor a piramissejtek
periszomatikus GABAerg szinapszisaiban posztszinaptikusan
- milyen alegyseacutegek vesznek reacuteszt ezen receptorok alkotaacutesaacuteban
- kvantitatiacutev moacutedon a periszomatikus szinapszisok mekkora haacutenyada rendelkezik
NMDA receptorokkal
- interneuron specifikus-e az NMDA receptorok GABAerg szinapszisokban valoacute
megjeleneacutese vagy aacuteltalaacutenos mechanizmusroacutel van szoacute
Keacuterdeacuteseink megvaacutelaszolaacutesaacutehoz kvalitatiacutev (beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes
immunperoxidaacutez moacutedszer) eacutes kvantitatiacutev ( beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany eacutes fagyasztva
toumlrt replika immunarany moacutedszer) anatoacutemiai moacutedszereket molekulaacuteris bioloacutegiai
moacutedszert (in situ hibridizaacutecioacute) eacutes farmakoloacutegiai (in vitro fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletek drog-
kezeleacutese) kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk
61
V KIacuteSEacuteRLETI MOacuteDSZEREK
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok
A kiacuteseacuterleti aacutellatok felhasznaacutelaacutesa minden esetben az Inteacutezet Etikai Koacutedexeacutenek a
magyarorszaacutegi 1998 eacutevi XXVIII toumlrveacutenynek (az ldquoaacutellatok veacutedelmeacuteről eacutes kiacutemeacuteleteacuterőlrdquo)
illetve annak 2002 eacutevi moacutedosiacutetaacutesaacutenak (LXVIII aacutetv) eacutes a 2431998 (XII31)
Kormaacutenyrendeletnek megfelelően toumlrteacutent ami elveiben megegyezik az Euroacutepai
Koumlzoumlsseacutegek Tanaacutecsaacutenak EEC 609 szaacutemuacute Utasiacutetaacutesaacuteval (86609EEC ldquoUtasiacutetaacutes a
kiacuteseacuterleti eacutes maacutes tudomaacutenyos ceacutelra hasznaacutelt gerinces aacutellatok oltalmaacuterardquo 1986 November
24) A kiacuteseacuterletek soraacuten fiatal felnőtt hiacutem Wistar patkaacutenyokat (Charles River Budapest)
eacutes 30-60 nap koumlzoumltti fiatal felnőtt hiacutem C57BL6 egereket (MTA-KOKI Orvosi
Geacutentechnoloacutegiai Reacuteszleg) hasznaacuteltunk A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS)
geacutenkiuumltoumltt egerek a Jackson Laboratoacuteriumboacutel szaacutermaztak (Jax mice The Jackson
Laboratory Maine USA) A sejttiacutepus specifikus NMDA receptor 1 alegyseacuteg (GluN1)
geacutenkiuumltoumltt egeret melynek kizaacuteroacutelag az agykeacutergi serkentő sejteiből hiaacutenyzott a GluN1
alegyseacuteg (cxGluN1KO) maacuter koraacutebban jellemezteacutek (Iwasato et al 2000)
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek
Az aacuteltalaacutenos aneszteacuteziaacutet a replika kiacuteseacuterleteket kiveacuteve altatoacute kokteacutellal eacutertuumlk el
mely 25 ketamint 05xilazin-hidrokloridot 025 promethazinium-kloridot
00025 benzetonium-kloridot eacutes 0002 hydrochinonumot tartalmazott A kokteacutelt
intraperitoneaacutelisan alkalmaztuk 02 ml100 g testtoumlmeg araacutenyban A replika kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az aacutellatok altataacutesa naacutetrium-pentobarbitaacutel (50 mgkg) intraperitoneaacutelis
injektaacutelaacutesaacuteval toumlrteacutent Az aacutellatok transzkardiaacutelis fixaacutelaacutesaacutet fizioloacutegiaacutes soacuteoldattal toumlrteacutenő
gyors aacutetmosaacutes előzte meg (1-2 percig) majd ezt koumlvette a fixaacuteloacute oldattal valoacute perfuacutezioacute
A fixaacuteloacute oldat oumlsszeteacutetele az alaacutebbiak szerint vaacuteltozott a kuumlloumlnboumlző immunreakcioacutek
eseteacuteben a beaacutegyazaacutes előtti nNOS-immunarany reakcioacutehoz az egereket 1
paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M foszfaacutet-puffer (PB) oldattal (pH 74) perfundaacuteltuk
60 percig a beaacutegyazaacutes előtti ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez az immunfluoreszcens a
beaacutegyazaacutes előtti eacutes utaacuteni NMDA-R immunarany reakcioacutekhoz eacutes az in situ
62
hibridizaacutecioacutehoz 4 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M PB oldattal (pH 74)
perfundaacuteltunk 30 percig Az in situ hibridizaacutecioacutehoz hasznaacutelt oumlsszes oldat 01
diethylpyrocarbonate (DEPC)-tal lett kezelve 1 oacuteraacuten aacutet majd autoklaacutevozva lett A
beaacutegyazaacutes előtti NOsGCα1 alegyseacuteg immunperoxidaacutez jeloumlleacutes elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelataacutehoz előszoumlr 4 paraformaldehidet tartalmazoacute naacutetrium-acetaacutet pufferrel
(pH=60) perfundaacuteltunk 2 percig majd ezt koumlvette a 4 paraformaldehidet tartalmazoacute
Borax-puffer (pH=85) 40 percig A replika kiacuteseacuterletek eseteacuteben az eacuterrendszer aacutetmosaacutesa
09 naacutetrium-kloridot tartalmazoacute 25mM foszfaacutet-pufferrel (PBS) toumlrteacutent 1 percen
keresztuumll majd 2 paraformaldehidet eacutes 15 teliacutetett pikrinsavat tartalmazoacute 01 M PB
oldattal fixaacuteltuk az egereket 12 percen aacutet A replika kiacuteseacuterletek kiveacuteteleacutevel a fixaacuteloacute oldat
utaacuten 01 M PB oldattal perfundaacuteltuk aacutet az eacuterrendszert 10 percig Ezt koumlvetően az agy
eltaacutevoliacutetaacutesra keruumllt a koponyaacuteboacutel eacutes ezt utoacutelagos immerzioacutes fixaacutelaacutes neacutelkuumll koumlvette a
vibratoacutemos metszetkeacutesziacuteteacutes
V3 Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata
A kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepusok megjeloumlleacuteseacutere hasznaacutelt elsődleges antitesteket
(kolecisztokinin parvalbumin szomatosztatin P-anyag receptor kannabinoid 1
receptor) a gyaacutertoacute laboratoacuteriumokban maacuter koraacutebban tesztelteacutek azok specifikusnak
bizonyultak eacutes munkaacutenk soraacuten mi is a vaacutert festődeacutesi mintaacutezatot kaptunk a
hippokampuszban Az nNOS antitestet nNOS geacutenkiuumltoumltt egereken teszteltuumlk eacutes nem
kaptunk jeloumlleacutest ezekben az aacutellatokban (9 aacutebra) A nitrogeacuten-monoxid szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutez (NOsGC) ellen keacuteszuumllt antitestek specificitaacutesaacutet szinteacuten teszteltuumlk (Reacuteszletes leiacuteraacutes
a VI3 fejezetben talaacutelhatoacute) A cGMP eacutes a glutaminsav-dekarboxilaacutez 65 (GAD65)
antitestek specificitaacutesaacutet koraacutebban maacuter alaposan megvizsgaacuteltaacutek (Chang and Gottlieb
1988 de Vente et al 1987 Tanaka et al 1997) A vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3
(vGluT3) antitest specificitaacutesaacutet vGluT3 geacutenkiuumltoumltt aacutellat felhasznaacutelaacutesaacuteval bizonyiacutetottuk
A GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg ellen keacuteszuumllt antitest szinteacuten specifikusan
jeloumllte meg a piramissejtek sejttesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisokat (Kasugai et al
2010)) Az NMDA receptor 1 (GluN1) 2A (GluN2A) eacutes 2B (GluN2B) alegyseacutegeacutenek C-
terminaacutelisa ellen termeltetett antitesteket koraacutebban maacuter alaposan tesztelteacutek immunoblot
antigeacuten-peptid teljes eacutesvagy reacutegioacute-specifikus geacutenkiuumltoumltt egerek segiacutetseacutegeacutevel mind
beaacutegyazaacutes előtti mind beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben (Abe et
63
al 2004 Akashi et al 2009 Fukaya et al 2003 Watanabe et al 1998) A beaacutegyazaacutes
előtti NMDA receptor immunarany kiacuteseacuterletekben ugyanazt az emeacuteszteacutesi protokolt
hasznaacuteltuk amit az antitestek teszteleacuteseacuteneacutel is hasznaacuteltak (Watanabe et al 1998)
Tovaacutebbi kontroll kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk hogy bizonyiacutetsuk hogy pontosan a mi kiacuteseacuterleti
koumlruumllmeacutenyeink koumlzt specifikus festődeacutest adnak-e az NMDA receptor antitestek
Fagyasztva-toumlreacuteses replikaacutekat keacutesziacutetettuumlnk vad tiacutepusuacute eacutes cxGluN1KO egerek
hippokampuszaiboacutel hogy a replika immunarany kiacuteseacuterletekben is bizonyiacutetsuk a GluN1
antitest specificitaacutesaacutet Nem talaacuteltunk szinaptikus aranyszemcseacuteket a piramissejteken eacutes
elhanyagolhatoacute mennyiseacutegű haacutetteacuter aranyszemcseacutet talaacuteltunk a piramissejtek sejttesteacuten
(15 aacutebra) Ezen kiacutevuumll a GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany jeloumlleacutes ugyanazt a
mintaacutezatot eacutes eloszlaacutest mutatta a szoumlvetben mindhaacuterom anatoacutemiai kiacuteseacuterletsorozatban
Tovaacutebbaacute a beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben uacutegynevezett
bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterleteket is veacutegeztuumlnk ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető metszetein
kuumlloumln-kuumlloumln keacutesziacutetettuumlnk GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany festeacutest Amennyiben
egy szinapszis pozitiacutevnak bizonyult valamelyik alegyseacutegre azt a szinapszist
megvizsgaacuteltuk a maacutesik alegyseacuteg jeloumlleacutesre a szomszeacutedos metszeteken Habaacuter
meglehetősen valoacutesziacutenűtlen hogy ezzel a moacutedszerrel ugyanazon receptor molekula keacutet
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeacutet megjeloumlljuumlk arra meacutegis alkalmas hogy a kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeket
egyazon szinapszisban kimutassuk Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a GluN2 jeloumllt
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben megtalaacutelhatoacute volt a GluN1 alegyseacuteg is a szomszeacutedos
metszetek egyikeacuten (16 aacutebra E 23 szinapszisboacutel 12 pozitiacutev 2 egeacuter) vagyis a haacuterom
antitest ugyanazt a sejtmembraacuten domeacutent jeloumlli ami tovaacutebb bizonyiacutetja az antitestek
specificitaacutesaacutet
Vizsgaacuteltuk tovaacutebbaacute a fluoreszcens eacutes arany-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
lehetseacuteges keresztreakcioacuteit egymaacutessal vagy a maacutesik elsődleges antitesttel a kettős
jeloumlleacuteses kiacuteseacuterletekben Egyik esetben sem talaacuteltunk keresztreakcioacuteit Az antitestekkel
kapott specifikus jeloumlleacutes nem volt megfigyelhető az elsődleges antitestek hiaacutenyaacuteban
illetve a fluoreszcens kiacuteseacuterletek eseteacuteben meacuteg az autofluoreszcencia jelenseacutege is
kizaacuterhatoacute volt
64
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok
A tuacuteleacutelő hippokampusz szeletek farmakoloacutegiai befolyaacutesolaacutesaacutehoz a koumlvetkező
hatoacuteanyagokat hasznaacuteltuk az IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthine) BAY-736691 L-
arginine L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl-ester-hydrochloride) eacutes az MK801 a
Sigma-Aldrich termeacuteke Az NMDA D-AP5 (D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic
acid) ODQ (1H-[124]Oxadiazolo[43-a]quinoxalin-1-one) nifedipin eacutes az SNX482 a
Tocris Bioscience-toacutel szaacutermazott A tetrodotoxin (TTX) az Alomone Labs-től a
nitroprusszid-naacutetrium (SNP) a Flukatoacutel lett rendelve
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek szinteacutezise (taacuters-
munkacsoport munkaacuteja)
Riboproacutebaacutek keacutesziacuteteacuteseacutehez patkaacuteny NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek alapvetően nem
aacutetfedő (kevesebb mint 50-os egyezeacutes) koacutedoloacute szekvenciaacuteit (GenBank hozzaacutefeacutereacutesi
szaacutem gi1655846 az α1 eacutes gi13027399 az α2 alegyseacuteg eseteacuteben) sokszorosiacutetottaacutek
Wistar patkaacuteny teljes hippokampaacutelis mRNS mintaacuteboacutel kinyert cDNS-ből reverz-
transzkriptaacutez polimeraacutez-laacutencreakcioacute (PCR) segiacutetseacutegeacutevel A primerek hossza eacutes
szekvenciaacuteja a koumlvetkező volt (a nukleotidok szaacutemozaacutesa a nyiacutelt olvasaacutesi keret kezdeteacutetől
indul) α1 alegyseacuteg 800 baacutezispaacuter 481-től 1280-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC
ACG GGG GAG T reverz primer 5rsquo-ACT AGC GAG GAC TGG GGT TT α2
alegyseacuteg 903 baacutezispaacuter 444-től 1346-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC ACG
GGG GAG T reverz primer 5rsquo-TGG GAA GTA CCT TGT GGA ATG A primereket
Primer3 szoftver (Rozen eacutes Skaletsky 2000) segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetetteacutek el A PCR
termeacutekeket pBluescript II SKndash (Fermentas Vilnius Litvaacutenia) SmaI helyeacutere kloacutenoztaacutek
A kloacutenok megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes iraacutenyultsaacutegaacutet szekvenaacutelaacutes soraacuten igazoltaacutek Az α1 alegyseacuteg
elleni egyszaacuteluacute sense proacutebaacutet PstI az antisense proacutebaacutet XbaI emeacuteszteacutessel miacuteg az α2
alegyseacuteg elleni sense proacutebaacutet HindIII az antisense proacutebaacutet NotI emeacuteszteacutessel keacutesziacutetetteacutek el
Az egyszaacuteluacute minta DNS-eket geacutelkivonaacutes utaacuten 1microgmicrol koncetraacutecioacuteban DEPC-kezelt
65
desztillaacutelt viacutezben higiacutetva taacuteroltaacutek -20 oC-on Az in vitro aacutetiacuteraacutest 2 oacuteraacutes 37
oC-on toumlrteacutenő
inkubaacutelaacutes soraacuten veacutegezteacutek 20microl teljes teacuterfogatban mely 1 microg minta-DNS-t 1 egyseacuteg
aacutetiacuteroacute-puffert 1 egyseacuteg Digoxigenin RNS-jeloumllő kevereacuteket 40U Rnaacutez gaacutetloacutet eacutes 20U T3
vagy T7 RNS-polimeraacutezt tartalmazott DEPC-kezelt keacutetszer desztillaacutelt viacutezben Minden
hozzaacutevaloacutet a Roche Molecular Diagnostics-toacutel (Mannheim Neacutemetorszaacuteg) szereztek be
A digoxigeninnel jeloumllt riboproacutebaacutekat Dnaacutezzal kezelteacutek majd az RNeasy MinElute
Cleanup kit (Qiagen Hilden Neacutemetorszaacuteg) segiacutetseacutegeacutevel tisztiacutetottaacutek Ezutaacuten geacutel-
elektroforeacutezis hasznaacutelataacuteval hataacuteroztaacutek meg a riboproacutebaacutek megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes
mennyiseacutegeacutet
V52 In situ hibridizaacutecioacute (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
A hibridizaacutecioacute soraacuten hasznaacutelt oumlsszes oldatot 01 DEPC-cel kezelteacutek majd
autoklaacutevoztak A vegyszereket a Sigmaacutetoacutel (Budapest Magyarorszaacuteg) szerezteacutek be Az
50 microm vastag patkaacuteny vagy egeacuter agyszeletek inkubaacutelaacutesaacutet Rnaacutez-mentes steril
sejtkultuacutera-taacutel kamraacuteiban veacutegezteacutek A metszeteket előszőr 3x20 percig soacutes foszfaacutet-
pufferben (PBST mM-ban 137 NaCl 27 KCl 10 Na2HPO4 2 KH2PO4 eacutes 01
Tween 20 pH 74) mostaacutek majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltaacutek hibridizaacutecioacutes pufferben
mely 12 microgml digoxigeninnel-jeloumllt riboproacutebaacutet 50 formamidot 5 egyseacuteg SSC-t 1
SDS-t 50microgml eacutelesztő tRNS-t eacutes 50microgml heparint tartalmazott DEPC-el kezelt
desztillaacutelt viacutezben A mosaacutesok eacutes az inkubaacutecioacutek alatt a meszeteket tartalmazoacute sejtkultuacutera-
taacutelat egy nedvesiacutetett kamraacuteban raacutezoacutegeacutepen tartottaacutek Az inkubaacutecioacute utaacuten a metszeteket 30
percig mostaacutek első mosoacuteoldattal (50 formamid 5 egyseacuteg SSC eacutes 1 SDS DEPC-
kezelt desztillaacutelt viacutezben) 60degC-on majd 45 percig maacutesodik mosoacuteoldattal (50
formamid eacutes 2 egyseacuteg SSC DEPC-kezelt desztillaacutelt viacutezben) ugyancsak 60degC-on A
metszeteket ezt koumlvetően 5 percig mostaacutek 76 pH-juacute soacutes Tris-pufferben melyhez 01
Tween 20-at adtak (TBST) Ezutaacuten 10 normaacutel kecske szeacuterumot tartalmazoacute TBST-ben
(TBSTN) blokkoltaacutek a metszeteket egy oacuteraacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten majd egy eacutejszakaacuten
aacutet 4 degC-on inkubaacuteltaacutek őket TBSTN-ben mely 11000-re kihigiacutetott alkalikus-
foszfataacutezzal jeloumllt juh-anti-digoxigenin Fab IgG-fragmentumot tartalmazott (Roche
Molecular Diagnostics Neacutemetorszaacuteg) Ezutaacuten a metszeteket 3x20 percen keresztuumll
mostaacutek TBST-vel majd előhiacutevtaacutek a reakcioacutet 35microl 5-bromo-4-kloro-3-indolilfoszfaacutet-ot
66
eacutes 35 microl nitro blue tetrazolium kloridot tartalmazoacute friss kromogeacuten oldatban (mM-ban
100 NaCl 100 Tris-Cl pH 95 20 MgCl2 2 (ndash) tetramizol hidroklorid eacutes 01 Tween
20) A metszeteket az előhiacutevoacute oldat 1 ml-jeacuteben inkubaacuteltaacutek 6-8 oacuteraacuten aacutet soumlteacutetben majd a
reakcioacutet PBST-vel aacutelliacutetottaacutek le Veacuteguumll 3x10 percig mostaacutek a metszeteket 01 M foszfaacutet-
pufferben majd uumlveg taacutergylemezekre kiszedteacutek eacutes Vectashield-del (Vector
Laboratories) fedteacutek le
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletek
Miutaacuten 40 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica
VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon eacutes alaposan kimostuk a maradeacutek fixaacuteloacutet a szoumlvetből a
metszeteket 1 humaacuten szeacuterum albumin (HSA) oldatban majd az alaacutebbi molekulaacutek
ellen keacuteszuumllt elsődleges antitest kevereacutekek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig TBS-ben
hiacutegiacutetva NOsGCα1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 11000 Sigma) eacutes kolecisztokinin
(egeacuter monoklonaacutelis anti-CCK 13000 CURE) vagy NOsGCα1 eacutes parvalbumin (egeacuter
monoklonaacutelis anti-PV 11000 Swant) vagy NOsGCα1 eacutes nNOS (egeacuter monoklonaacutelis
anti-nNOS N2280 1500 Sigma) vagy NOsGCα1 eacutes szomatosztatin (patkaacuteny
monoklonaacutelis anti-SOM MAB354 170 Chemicon) vagy nNOS eacutes kannabinoid
receptor 1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-CB1 1500 Haacutejos et al 2000) vagy nNOS eacutes P-
anyag receptor (nyuacutel poliklonaacutelis anti-SPR AB5060 15000 Chemicon) Alapos TBS
mosaacutes utaacuten a metszeteket fluoreszcens festeacutekkel jeloumllt maacutesodlagos antitestek
kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk 5 oacuteraacuten keresztuumll A CCK PV eacutes nNOS megjeloumlleacuteseacutere voumlroumls
fluoreszcens Alexa594 egeacuter ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a CB1eacutes SPR
festeacuteseacutehez zoumlld fluoreszcens Alexa488 nyuacutel ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a
SOM jeloumlleacuteseacutehez pedig FITC patkaacuteny ellen keacuteszuumllt IgG-t (150 Jackson
ImmunoResearch) hasznaacuteltunk Az NOsGCα1 jeloumlleacutes eseteacuteben vagy zoumlld fluoreszcens
Alexa488 nyuacutel ellenes IgG-t vagy voumlroumls fluoreszcens Alexa594 nyuacutel ellenes IgG-t
(mindkettő 1200 Invitrogen) hasznaacuteltunk Az immunfesteacutes soraacuten nem hasznaacuteltunk
detergenseket A metszeteket 0025-os reacutez-szulfaacutet oldattal kezeltuumlk 30 percig hogy
csoumlkkentsuumlk a metszek autofluoreszcenciaacutejaacutet (Schnell et al 1999) majd TBS mosaacutest
koumlvetően mikroszkoacutepos taacutergylemezre szedtuumlk ki a metszeteket eacutes Vectashield (Vector
67
Laboratories) felhasznaacutelaacutesaacuteval fedtuumlk le fedőlemezzel Az immunreakcioacutekat Zeiss
Axioplan2 fluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk ki
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek
A dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon 60 microm-es
metszeteket keacutesziacutetettuumlnk eacutes alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket 1 humaacuten
szeacuterum albumint (HSA) tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk majd 2 napon aacutet
inkubaacuteltuk a NOsGC α1 eacutes β1 alegyseacuteg ellen termeltetett elsődleges antitesttel (nyuacutel
poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 Sigma kataloacutegusszaacutem G4280 sorozatszaacutem 011K4888
110000 a tuumlkoumlrkeacutep-kiacuteseacuterletek eseteacuteben eacutes 11000 az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatoknaacutel nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGC β1 Cayman Chemical
kataloacutegusszaacutem160897 sorozatszaacutem 13452114000) TBS pufferben oldva Alapos
TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben hiacutegiacutetott biotin-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestekkel (kecskeacuteben termelt poliklonaacutelis nyuacutel ellenes IgG Vector Laboratories
1200) majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldattal (Elite ABC
1300 Vector Laboratories) kezeltuumlk Az immunperoxidaacutez reakcioacute megjeleniacuteteacuteseacutehez
33-diaminobenzidin (DAB Sigma) kromogeacutent hasznaacuteltunk A bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek
eseteacuteben a DAB csapadeacutekot nikkel-ammoacutenium-szulfaacutet hozzaacuteadasaacuteval erősiacutetettuumlk (DAB-
Ni) A metszeteket ezt koumlvetően ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk kiveacuteve a bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo
kiacuteseacuterletek eseteacuten majd mindet viacutezteleniacutetettuumlk felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-
oxidban veacuteguumll epoxi-alapuacute gyantaacuteba aacutegyaztuk (Durcupan ACM Fluka) A viacutezteleniacuteteacutesi
eljaacuteraacutes soraacuten a metszeteket 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal
kezeltuumlk 30 percig
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletek
Az nNOS lokalizaacutecioacutejaacutehoz az egereket 1 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M
PB oldattal perfundaacuteltuk majd 60 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis
hippokampuszokboacutel Alapos PB eacutes TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben oldott
1 HSA oldatban majd az elsődleges antitestek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig nNOS
68
(nyuacutel poliklonaacutelis anti-nNOS 1500 Zymed Laboratories) illetve a kettős festeacutesek
eseteacuteben nNOS eacutes CCK (15000) vagy nNOS eacutes PV (17000) TBS-ben hiacutegiacutetva (GelBS)
Szaacutemos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 05 halbőr-zselatint (GE Healthcare) eacutes 05
HSA-t tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk 1 oacuteraacuten aacutet Ezt koumlvette az arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitestek oldata 1nm-es arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt (kecske
poliklonaacutelis antitest 180 GE Healthcare) vagy 08 nm arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt
(kecske poliklonaacutelis antitest 180 Aurion) antitesteket higiacutetottuk GelBS-ben eacutes
inkubaacuteltuk 1 napig Alapos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez PB mosaacutesokat koumlvetően intenzifikaacutelaacutest elősegiacutető pufferben (ECS Aurion)
majd ezuumlst-intenzifikaacuteloacute (SE-EM Aurion) oldatban inkubaacuteltuk a metszeteket 60 percig
Ezt ECS majd PB mosaacutes koumlvette A kizaacuteroacutelag immunarany reakcioacuteban reacutesztvevő
metszetek ezutaacuten ozmium-tetroxid kezeleacutesben reacuteszesuumlltek majd viacutezteleniacutetettuumlk őket Az
immunarany-immunperoxidaacutez kettős festeacutesek eseteacuteben a metszeteket a tovaacutebbiakban
biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitest-oldatban inkubaacuteltuk (egeacuter elleni loacute poliklonaacutelis
antitest 1200 Vector Laboratories) 24 oacuteraacutera majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt
torma-peroxidaacutezt (Elite ABC 1300 Vector Laboratories) tartalmazoacute TBS oldatban
inkubaacuteltuk a metszeteket 3 oacuteraacuteig Az immunperoxidaacutez reakcioacutet 33-diamino-benzidin
(DAB Sigma) segiacutetseacutegeacutevel tettuumlk laacutethatoacutevaacute A metszeteket ozmium-tetroxiddal
kezeltuumlk majd felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-
alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-
alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal 30 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az
elektronmikroszkoacutepos vizsgaacutelatokhoz kis gyantaacuteba aacutegyazott szoumlvetmintaacutekat vaacutegtunk ki
eacutes ragasztottuk Durcupan blokkokra majd 70 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket
keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute ultramikrotoacutemon A metszeteket pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektron-
mikroszkoacutepon veacutegeztuumlk Az nNOS immunarany kiacuteseacuterletekneacutel az aranyszemcseacuteket az
anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus plazmamembraacuten
menteacuten meacutertuumlk A plazmamembraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 40 nm-es taacutevolsaacutegon beluumll
elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
Az NMDA receptorok szinaptikus detektaacutelaacutesaacutehoz elengedhetetlen az
immunreakcioacute előtti pepszines emeacuteszteacutes (Watanabe et al 1998) ezeacutert 1mgml pepszin
69
(DAKO) tartalmuacute 02 M soacutesav-oldattal kezeltuumlk a metszeteket 10 percig 37 Cordm-on Ezt
koumlvetően a paraformaldehid fixaacutelaacutes koumlvetkezteacuteben a szoumlvetben leacutetrejoumlvő szabad oxo-
csoportokat TBS-ben oldott 50 mM glicin (Sigma-Aldrich) segiacutetseacutegeacutevel koumltoumlttuumlk meg
majd 1 HSA oldatban blokkoltunk Ezt koumlvetően vagy csak az NMDA-R alegyseacutegek
(nyuacutel poliklonaacutelis antitestek GluN1 18 μgml GluN2A 18 μgml GluN2B 13 μgml)
ellen termelt elsődleges antitesteket vagy az NMDA-R alegyseacutegek vGluT3
(tengerimalac poliklonaacutelis anti-vGluT3 13000 Chemicon AB5421) eacutes NMDA-R
alegyseacutegek PV (egeacuter monoklonaacutelis anti-PV 17000 Swant) ellenes elsődleges
antitestek kevereacutekeacutet hiacutegiacutetottuk 01 BSA-c trade (Aurion TBS-BSA-c) tartalmuacute TBS
oldatban eacutes 3 napig inkubaacuteltuk benne a metszeteket Szaacutemos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten
14 nm meacuteretű aranyszemcseacutevel koumltoumltt maacutesodlagos nyuacutel ellenes antitesttel inkubaacuteltuk 1
napig a metszeteket (Nanogold Fabrsquo konjugaacutelt antitest NanoProbes 1100 TBS-BSA-
c oldatban hiacutegiacutetva) Alapos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez Ezt koumlvette az ezuumlst-intenzifikaacutelaacutes (SE-EM Aurion 40 perc)
szobahőmeacuterseacutekleten A kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek eseteacuteben a
metszetek a tovaacutebbiakban 1 napig inkubaacuteloacutedtak biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
(tengerimalac elleni kecske IgG 1200 Vector Laboratories egeacuter elleni szamaacuter IgG
11000 Jackson Laboratories) oldataacuteban Ezt koumlvette a TBS-ben hiacutegiacutetott avidin-biotin
komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldat 3 oacuteraacutera majd DAB kromogeacuten segiacutetseacutegeacutevel
tettuumlk laacutethatoacuteva a jeloumlleacutest A metszeteket ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk majd felszaacutelloacute
alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba
aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet
oldattal 20 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatokhoz a hippokampaacutelis szoumlvetmintaacutekat kis Durcupanreg tartalmuacute oumlntőformaacuteba
aacutegyztuk majd 60 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute
ultramikrotoacutemon A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk
A szemikvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuteben az aranyszemcseacutek
sűrűseacutegeacutet az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus
plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 50 nm-es taacutevolsaacutegon
beluumll elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
70
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletek
Fixaacutelaacutest koumlvetően 300 microm vastagsaacuteguacute metszeket keacutesziacutetettuumlnk Leica VT1200S
tiacutepusuacute vibratoacutemmal majd alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket noumlvekvő
koncetraacutecioacutejuacute szaharoacutez-oldatban (05 1 eacutes 2M szaharoacutez 01 M PB-ben oldva)
inkubaacuteltuk A metszeteket Leica CPC segiacutetseacutegeacutevel folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre
hűtoumltt arannyal bevont reacutez korongokra csaptuk hogy gyors eacutes egyenletes fagyaacutest eacuterjuumlnk
el majd a fagyott metszeteket aacutetszaacutelliacutetottuk Leica AFS-be amiben az alacsony
hőmeacuterseacutekletű viacutezteleniacuteteacutest eacutes a Lowicryl HM20 (Chemische Werke Lowi) gyantaacuteba
toumlrteacutenő fagyasztva beaacutegyazaacutest veacutegeztuumlk A hippokampuszokboacutel 50 eacutes 70 nm vastagsaacuteguacute
sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk A sorozatmetszeteket vagy pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute nikkel gridekre szedtuumlk fel ami csak egyoldali immunreakcioacutet tesz lehetőveacute
(egyoldali kiacuteseacuterletek) vagy haacuteloacutes nikkel gridekre szedtuumlk fel mely esetben a
metszeteknek mindkeacutet oldala egyszerre reacuteszt vesz az immunreakcioacuteban (keacutetoldali
kiacuteseacuterletek) Egyoldali kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk az uacuten ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez melyek
soraacuten tovaacutebb bizonyiacutetottuk antitestjeink specificitaacutesaacutet azzal hogy az NMDA-R
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeit egyazon szinapszisban azonosiacutetottuk A keacutetoldali kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az immunarany jel sokkal erősebb de a szinaptizaacuteloacute terminaacutelisok
rekonstrukcioacuteja nem lehetseacuteges Ezen reakcioacutekban a haacuteloacutes grideket előszoumlr 2-3
maacutesodpercig marattuk teliacutetett naacutetrium-etanolaacutet oldatban majd alaposan lemostuk őket
desztillaacutelt viacutezben Ezt koumlvetően minden gridet blokkoloacute oldat cseppjeiben inkubaacuteltuk 1
oacuteraacuten aacutet majd eacutejszakaacutera elsődleges antitesteket tartalmazoacute cseppekben inkubaacuteltunk A
blokkoloacute oldat amit az elsődleges eacutes maacutesodlagos antitestek hiacutegiacutetaacutesaacutehoz is hasznaacuteltunk
TBS-ben oldott 2 human szeacuterum albumint tartalmazott Az NMDA-R alegyseacutegek
elleni elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel
GluN1 24 μgml GluN2A 20 μgml GluN2B 18 μgml) 18 oacuteraacutes inkubaacutelaacutesa utaacuten TBS-
ben mostuk a grideket majd 5 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 5nm arany-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestek oldataacuteboacutel keacuteszuumllt cseppekben (nyuacutel elleni kecske IgG 1100 British Biocell
International) A ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek eseteacuteben 08 nm nagysaacuteguacute arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitesteket hasznaacuteltunk (1100 nyuacutel elleni szamaacuter IgG Aurion) majd az
aranyszemcseacutek meacutereteacutet ezuumlst intenzifikaacuteloacuteval (SE-EM 40 percig szobahőmeacuterseacutekleten
Aurion) noumlveltuumlk meg Szaacutemos mosaacutest koumlvetően veacuteguumll desztillaacutelt viacutezben oumlbliacutetettuumlk le a
71
metszeteket eacutes teliacutetett uranil-acetaacutet vizes oldataacuteval majd oacutelom-citraacutettal kontrasztoztuk
meg őket A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A
keacutetoldali kvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuten az aranyszemcseacutek sűrűseacutegeacutet
az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg eacutes glutamaacuteterg szinapszis eacutes a nem-
szinaptikus plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott keacutetszer 45
nm-es taacutevolsaacutegon (a membraacuten egyik ill maacutesik oldala feleacute) beluumll elhelyezkedő
aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletek
A perfuacutezioacutet koumlvetően 130microm vastag koronaacutelis hippokampusz szeleteket
metszettuumlnk Dosaka tiacutepusuacute vibratoacutemon majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltuk a szeleteket
30-os glicerolt tartalmazoacute PB oldatban 4 Cordm-on A metszetekből kivaacutegtuk a
hippokampuszt majd ezt koumlvetően joacute hővezető reacutez-korongok koumlzeacute szoriacutetva
nagynyomaacutesuacute fagyasztoacutegeacuteppel (high-pressure freezing machine HPM 100 BAL-TEC
Balzers Lichtenstein) folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre hűtoumlttuumlk majd a fagyott
metszeteket kettős replika asztalba helyeztuumlk eacutes -140 Cordm-on ketteacutetoumlrtuumlk A fagyasztva
toumlrt felsziacuteneket 8 nm vastag szeacuten 2 nm vastag platina veacuteguumll 15 nm vastag szeacuten
depoziacutecioacutejaacuteval replikaacuteltuk a fagyasztva-toumlrő replika geacutepben (freezendashfracture replica
machine BAF 060 BAL-TEC) A mintaacutekat 20 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 25 naacutetrium-
dodecil-szulfaacutetot (SDS) eacutes 20 szaharoacutezt tartalmazoacute 15 mM koncentraacutecioacutejuacute Tris
pufferben (pH=83) 80 Cordm-on hogy eltaacutevoliacutetsuk a szoumlvetet a replikaacutekroacutel A replikaacutekat
ezutaacuten 005 szarvasmarha szeacuterum albumint (BSA Nacalai Tesque Kyoto Japan)
tartalmazoacute 25mM-os TBS-ben mostuk majd 1 oacuteraacuten aacutet blokkoloacute oldatba tettuumlk (5BSA
25mM-os TBS-ben) A replikaacutekat előszoumlr csak az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő
elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel GluN1
6 μgml GluN2A 10 μgml GluN2B 8 μgml blokkoloacute oldatban hiacutegiacutetva) oldataacuteban
inkubaacuteltuk egy eacutejszakaacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten TBS mosaacutesokat koumlvetően a GABAAR
β3 alegyseacuteg elleni (125 tengerimalac szeacuterum Prof Shigemoto R laborjaacuteboacutel (Kasugai
et al 2010) elsődleges eacutes az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő arany-koumltoumltt nyuacutel ellenes
maacutesodlagos (5nm kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) antitestek kevereacutekeacuteben
inkubaacuteltuk a replikaacutekat egeacutesz eacutejszaka szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvette a GABAAR
megjeloumlleacuteseacutere szolgaacuteloacute arany-koumltoumltt tengerimalac ellenes maacutesodlagos antitest (10nm
72
kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) TBS eacutes desztillaacutelt vizes mosaacutes utaacuten a replikaacutekat
pioloformmal fedett parallel saacutevos reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Philips
Tecnai 10 eacutes Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A replika mintaacutek
eseteacuteben a membraacuten ketteacutetoumlreacuteseacuteből kifolyoacutelag megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a citoplazmatikus (P)
oldal feleacute tekintő eacutes az extracellulaacuteris teacuter (E) feleacute tekintő toumlreacutesi felsziacutent Ebből kifolyoacutelag
C-terminaacutelis antitesttel keacuteszuumllt immunarany jeloumlleacutest a P-oldalon N-terminaacutelis antitesttel
keacuteszuumllt reakcioacutet az E-oldalon lehet detektaacutelni A membraacutenba aacutegyazott feheacuterjeacutek (IMP)
jellegzetes keacutepet adnak a replikaacutenak (laacutesd 8aacutebra)
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek felsziacuteneacuten
A replika jeloumlleacutes egyik nagy előnye hogy a szinapszisokat nem kell szaacutemos
metszetből rekonstruaacutelni mert egyből laacutethatoacute az egeacutesz szinapszis a replikaacutelt piramissejt
felsziacuteneacuten (8 aacutebra) A fagyasztott metszetek gyakran toumlrnek a szomatikus membraacuten
menteacuten feltaacuterva ezzel a membraacutenban elhelyezkedő feheacuterjeacuteket A GABAAR jeloumlleacutes
beduacutesulaacutesa alapvető jellegzetesseacutege a GABAerg szinapszisoknak (8 aacutebra)
A klasszikus immunhisztokeacutemiai moacutedszerek eseteacuteben a szoumlvetminta gyantaacuteba
van aacutegyazva eacutes a szinapszisok azonosiacutetaacutesa legtoumlbbszoumlr a szinaptikus reacutesre merőleges
metszeacutesi siacutekből toumlrteacutenik A pre- eacutes posztszinaptikus struktuacuteraacutek joacutel laacutethatoacuteak a szinapszis
szeacuteleinek megaacutellapiacutetaacutesa joacutel meghataacuterozott A replikaacutelt szinapszisok viszont maacutesok A
fagyasztva toumlrt replikaacutek felsziacuteneacuten a transzmembraacuten feheacuterjeacutek (intramembrane particles
IMP-k) sűrűseacutege valamivel nagyobb a felteacutetelezhetően GABAerg szinapszisokban mint
az extraszinaptikus membraacutenfelsziacuteneken Mivel azonban nem minden IMP
csoportosulaacutes jelent GABAerg szinapszist mi kizaacuteroacutelag a GABAAR jeloumlleacutes lokaacutelis
sűrűseacutegeacutet hasznaacuteltuk a GABAerg szinapszisok hataacuterainak meghuacutezaacutesaacutehoz (8 aacutebra)
Roumlviden a kettős immunarany reakcioacute utaacuten hatalmas piramissejt felsziacuteneket (koumlruumll-
beluumll 60 microm2 teruumlletet minden neuronboacutel) rekonstruaacuteltunk nagy nagyiacutetaacuteson 100-200
elektronmikoszkoacutepos keacutepet keacutesziacutetve sejtfelsziacutenenkeacutent Abobe Photoshop CS4 Extended
program felhasznaacutelaacutesaacuteval egy sugaacuteriraacutenyuacute szuumlrkeseacutegi gradienst fektettuumlnk minden egyes
GABAAR immunarany reacuteszecskeacutere (ez a gradiens olyan mint egy korong) A GABAAR
immunarany reacuteszecske pontosan a koumlzeacuteppontjaacuteban helyezkedett el ennek a gradiens-
korongnak
73
8 aacutebra A piramissejtek sejttesteacutenek felsziacuteneacuten leacutevő GABAerg szinapszisok
meghataacuterozaacutesa fagyasztva-toumlrt replika mintaacutekon
A Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten immunarany kiacuteseacuterletből szaacutermazoacute piramissejtek
sejttest-membraacutenjaacutenak sejtplazma felőli oldala (P-oldal) laacutethatoacute A GABAA receptor β3
alegyseacutegeacutenek immunarany jeloumlleacuteseacuteből szaacutermazoacute aranyszemcse-csoportok (10
nanomeacuteteres fekete szemcseacutek fekete nyiacutellal jeloumllve) joacutel illeszkednek a membraacutenba
aacutegyazott reacuteszecskeacutek (IMP intramembraacuten partikulum) csoportosulaacutesaival (nyiacutelhegyek)
Az NMDA receptor jeloumlleacutes (ez esetben GluN2A 5 nanomeacuteteres fekete szemcseacutek feheacuter
nyiacutellal jeloumllve) szinteacuten asszociaacuteloacutedott a GABAA receptor jeloumlleacutessel
B Mivel IMP csoportosulaacutesok GABAAR jeloumlleacutes neacutelkuumll is vannak a sejttestek felsziacuteneacuten
ezeacutert a szinaptikus teruumllet meghataacuterozaacutesaacutenak alapjaacutet a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes
keacutepezte A B aacutebraacuten piros jeloumlleacutessel laacutethatoacute a GABAAR immunarannyal jeloumllt helyzete
Fekete-feheacuter gradienssel tettuumlk laacutethatoacutevaacute a GABAAR helyi sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet Egy adott
sűrűseacuteg-eacuterteacuteket meghataacuterozva huacuteztuk meg az aacuteltalunk szinapszisnak vett teruumllet hataacuteraacutet
(feheacuter vonallal jeloumllve az aacutebraacuten) Mivel replika mintaacutekon nem hasznaacutelhatoacutek a szinapszis
meghataacuterozaacutes klasszikus morfoloacutegiai kriteacuteriumai ez az elfogultsaacuteg neacutelkuumlli sűrűseacuteg-
74
kriteacuterium keruumllt alkalmazaacutesra a kiacuteseacuterletsorozatban Mivel azonban ez feltehetőleg nem
egyezik meg a klasszikus szinaptikus teruumllettel ezeacutert megkuumlloumlnboumlzteteacuteskeacuteppen
szinapszis-asszociaacutelt teruumlletnek neveztuumlk Ezzel a moacutedszerrel az NMDA-receptor jeloumlleacutes
elhelyezkedeacutese semmilyen moacutedon nem tudta befolyaacutesolni a szinaptikus teruumllet
meghataacuterozaacutesaacutet
C A szinapszis-asszociaacutelt teruumllet meghataacuterozaacutesa (feheacuter vonallal jeloumllve) utaacuten az aacutebraacuten
saacuterga sziacutennel jeloumlltuumlk meg az NMDA receptort jeloumllő aranyszemcseacutek helyzeteacutet
D Ezt koumlvetően veacutegeztuumlk el az NMDA-receptorok (saacuterga jel) mennyiseacutegi vizsgaacutelataacutet a
szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten beluumll eacutes kiacutevuumll Leacutepteacutek 100 nm
A gradiens kiterjedeacutese a 10 nm-es aranyszemcse szeacuteleacutetől szaacutemiacutetva 200 nm
hosszuacutesaacutegig terjedt A szuumlrkeseacutegi skaacutela maximaacutelis eacuterteacuteket vett fel az arany szemcse
felett eacutes nulla eacuterteacuteket 200nm taacutevolsaacutegra (a korong szeacuteleacuten) A szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei
lineaacuterisan csoumlkkentek a korong szeacutele feleacute haladva Tekintve hogy ezek a szuumlrkeseacutegi
gradiensek minden egyes arany szemcse foumlleacute lettek helyezve nagy reacuteszuumlk aacutetlapoloacutedott
egymaacutessal főleg a szinapszisokban Az aacutetlapoloacutedott szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekek a sejtfelsziacutenről
keacuteszuumllt fotoacute minden adott pixeleacutenek eseteacuteben oumlsszegezve lett ami egy uacutej szuumlrkeseacutegi
teacuterkeacutepet hozott leacutetre a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutegeacutenek fuumlggveacutenyeacuteben (8 aacutebra a koumlnnyebb
bemutathatoacutesaacuteg kedveacuteeacutert a folyamatos szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei szuumlrkeseacutegi leacutepeacutesekbe
lettek aacutetvaacuteltva) A oumlsszegzet szuumlrkeseacutegi intenzitaacutesok kirajzoltak sejtfelsziacuteni teruumlleteket
melyeknek magas a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege Miutaacuten meghataacuteroztunk egy megfelelő
szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekhataacutert a felteacutetelezett szinaptikus teruumlleteket koumlruumll lehetett hataacuterolni
pusztaacuten a sejtfelsziacuteni lokaacutelis GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege alapjaacuten Veacuteguumll a koumlruumllhataacuterolt
szinaptikus teruumlleteket lemeacutertuumlk eacutes az immunarany-jeloumllt NMDA receptorokat
megszaacutemoltuk a szinapszis hataacuterain beluumll A koumlruumllhataacuterolaacutesi eljaacuteraacutes fő ceacutelja nem az volt
hogy uacutejraalkossuk pontosan ugyanazt a szinapszis definiacutecioacutet amit klasszikusan a pre- eacutes
posztszinaptikus struktuacuteraacutek megfigyeleacuteseacutevel koumlnnyűszerrel meg lehet tenni ha a
szinaptikus reacutes siacutekjaacutera merőleges a metszeacutesis siacutekunk A ceacutelunk az volt hogy talaacuteljunk
olyan GABAAR asszociaacutelt teruumlleteket (ebben a munkaacuteban egyszerűen GABAerg
szinapszisok) melyeket elfogatlanul tudunk koumlrbehataacuterolni Ha egyszer a hataacutervonal
meg lett huacutezva azt minden egyes kiacuteseacuterleti mintaacuten alkalmaztuk fuumlggetlenuumll attoacutel hogy
az NMDA-R immunarany szemcseacuteknek milyen az elhelyezkedeacutese Oumlsszegezve ez a
75
moacutedszer lehetőveacute tett egy olyan elfogulatlan megkoumlzeliacuteteacutest mellyel tesztelhető az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute asszociaacutecioacuteja a replika mintaacutekon
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletek
A tuacuteleacutelő szeletek elkeacutesziacuteteacuteseacutehez az egerekeket (n=10 C57Bl6 eacutes n=4 nNOS--)
meacutely izofluraacuten aneszteacuteziaacuteban dekapitaacuteltuk az agyakat eltaacutevoliacutetottuk a koponyaacuteboacutel majd
bdquovaacutegoacute-oldatbanrdquo (szaharoacutez 2045mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4
125mM CaCl22H2O 05 mM MgCl26H2O 5mM NaHCO3 26mM) 300microm
vasagsaacuteguacute koronaacutelis hippokampusz szeleteket metszettuumlnk Leica VT1000S tiacutepusuacute
vibratoacutemon A kiacuteseacuterletek előtt a szeleteket 1 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk karbogeacuten gaacutezzal
(95O25CO2) teliacutetett mesterseacuteges agy-gerivelői folyadeacutekkal (artificial cerebrospinal
fluid ACSF NaCl 126mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4 125mM
CaCl22H2O 2mM MgCl26H2O 2mM NaHCO3 26mM) toumlltoumltt uacuten felsziacuteni kamraacuteban
szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvetően a szeleteket 12 kamraacutes steril sejtkultuacuteraacutes taacutelba (12-
well cell-culture plate TPP Switzerland) raktuk ahol minden egyes kamraacutet egyeacutenileg
egyenlő meacuterteacutekben buboreacutekoltattunk karbogeacuten gaacutezzal Minden kamraacutet 1 ml moacutedosiacutetott
ACSF (mACSF) oldattal toumlltoumlttuumlnk meg ami 1 mM IBMX eacutes 100 microM BAY-736691
tiacutepusuacute foszfodieacuteszteraacutez-gaacutetloacutet (PDE-gaacutetloacutekat hogy elkeruumlljuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes
02 mM L-arginint (az nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott Az L-argininnek ebben a
koncentraacutecioacuteban (02 mM) oumlnmagaacuteban semmilyen hataacutesa sincsen az nNOS aktivitaacutesra
eacutes a cGMP szinteacutezisre (Garthwaite et al 1989) 20 perces mACSF oldatban toumlrteacutenő
előkezeleacutes utaacuten a kontroll kamraacutehoz nem adtunk semmit miacuteg 200 microM SNP-t (NO
donort) adtunk 10 percre az ldquoSNP-kamraacutekhozrdquo eacutes 5microM NMDA-t adtunk 3 percre az
ldquoNMDA-kamraacutekhozrdquo Pontosan ugyanolyan reacutegioacute-specifikus cGMP jeloumlleacutest figyeltuumlnk
meg ha 5 30 150 vagy 300 microM NMDA-t adtunk a szeletekhez Azokban a
kiacuteseacuterletekben ahol az nNOS-t NOsGC-t a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutekat
(VDCC) vagy az NMDA-receptorokat gaacutetoltuk az előinkubaacutelaacuteshoz hasznaacutelt
mACSFoldatot kiegeacutesziacutetettuumlk az adott gaacutetloacuteszerrel eacutes ezzel az oldattal veacutegeztuumlk a
szeletek előkezeleacuteseacutet 20 percig majd hozzaacuteadtuk az 5microM NMDA-t adtunk 3 percre Az
76
inkubaacutelaacutesokat koumlvetően az oldatokat gyorsan jeacuteghideg 4-os paraformaldehid fixaacuteloacutera
csereacuteltuumlk majd a szeleteket 48 oacuteraacuten aacutet tovaacutebb fixaacuteltuk ugyanebben az oldatban 4Cordm-on
A cGMP immunfluoreszcens megjeleniacuteteacuteseacutehez a szeleteket 2-os agarba aacutegyaztuk eacutes
Leica VT1200S tiacutepusuacute vibratoacutemon a 300microm vastag szeleteket uacutejrametszettuumlk 50microm
vastagsaacuteguacutera Miutaacuten 09 NaCl-ot eacutes 03 Triton X-100-at (Sigma) tartalmazoacute foszfaacutet
pufferben (PBST) 1 oacuteraacuten aacutet mostuk a metszeteket PBST-ben oldott 5 normaacutel szamaacuter
szeacuterummal (Vector Laboratories) 1 oacuteraacuten keresztuumll blokkoltuk a metszeteket Ezt koumlvette
az elsődleges antitestek oldata baacuteraacutenyban keacuteszuumllt cGMP ellenes (Prof J de Vente
laboratoacuteriumaacuteboacutel 14000) eacutes kettős immunfluoreszcens jeloumlleacutes eseteacuten egeacuterben keacuteszuumllt
glutamaacutet-dekarboxilaacutez 65 (GAD65 Millipore MAB351 1250) ellenes antitesteket
hiacutegiacutetottuk PBS-ben Szaacutemos PBS mosaacutest koumlvetően a kettős jeloumlleacutes eseteacuteben szamaacuterban
termeltetett biotin-koumltoumltt egeacuter ellenes antitestet (1200 Jackson Laboratories)
hasznaacuteltunk PBS-ben PBS mosaacutesok utaacuten az oumlsszes metszetet fluorokroacutemmal jeloumllt
maacutesodlagos antitestek kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk a metszeteket Alexa Flour 488 (baacuteraacuteny
elleni szamaacuter IgG 1200 Invitrogen) eacutes Alexa Fluor 594 (streptavidin 1200
Invitrogen) PBS-ben oldva Alapos PBS eacutes PB mosaacutes utaacuten a metszeteket mikroszkoacutepos
taacutergylemezre szedtuumlk ki eacutes Aqua-PolyMount (Polysciences Europe) hozzaacuteadaacutesaacuteval
fedtuumlk le fedőlemezzel Az egeacutesz kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan mACSF
oldattal melyhez hozzaacutetettuumlnk 1 microM tetrodotoxint (TTX) de nem tartalmazott
magneacutezium-ionokat A kiacuteseacuterleteket Olympus Optical FluoView300 paacutesztaacutezoacute konfokaacutelis
leacutezer mikroszkoacuteppal vagy Zeiss Axioplan 2 epifluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk
ki
V12 Statisztikai analiacutezisek
Az nNOS eacutes az NOsGC sejttest szintű elhelyezkedeacuteseacutenek meghataacuterozaacutesaacutera
iraacutenyuloacute fluoreszcens kiacuteseacuterletek soraacuten minden patkaacuteny dorzaacutelis hippokampuszaacuteboacutel
szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon hat 40 μm vastag koronaacutelis metszet keruumllt
teszteleacutesre kolokalizaacutecioacutenkeacutent a hippokampusz teljes rosztro-kaudaacutelis kiterjedeacuteseacuteben A
kolokalizaacutecioacutet csak abban az esetben vizsgaacuteltuk ha a sejt sejtmagja detektaacutelhatoacute volt
hogy biztos legyen hogy a sejt nagy reacutesze vizsgaacutelhatoacute Minden vizsgaacutelt sejt eseteacuteben
77
meacutereacutesre keruumllt a sejt keresztmetszeti teruumllete A meacuterendő sejtek kivaacutelasztaacutesa egy a
keacutepekre szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon elhelyezett haacuteloacute segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutent Azok
a sejtek melyek kivaacutelasztaacutesra keruumlltek a tovaacutebbiakban egyeacutenileg alapos vizsgaacutelat
taacutergyaacutet keacutepezteacutek A sejtek meacutereacuteseacutehez a ldquoNIH ImageJ image analyzerrdquo szoftvert az
adatok elemzeacuteseacutehez pedig a ldquoStatSoft Statisticardquo (Tulsa OK verzioacute7) szoftvert
hasznaacuteltuk Nem volt ceacutelunk hogy meghataacuterozzuk a kuumlloumlnboumlző markerekkel vizsgaacutelt
sejtek abszoluacutet szaacutemaacutet a hippokampuszban az araacutenyszaacutemok kvantitatiacutev meacutereacuteseacutet
veacutegeztuumlnk el Abercrombie korrekcioacute (Abercrombie 1946) hasznaacutelataacuteval kiegeacutesziacutetve
Abban az esetben amikor az adatok Gauss-eloszlaacutest mutattak a Shapiro-Wilksrsquos W-
teszt alapjaacuten parametrikus statisztikai jellemzőket alkalmaztunk (aacutetlag plusmn standard
deviaacutecioacute) Az adatok nagy reacutesze azonban nem mutatott Gauss-eloszlaacutest iacutegy nem-
parametrikus statisztikaacutekat hasznaacuteltunk ez esetben pedig a nemparametrikus
jellemzőket adtuk meg (mediaacuten interkvartilis taacutevolsaacuteg) A keacutetcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest
a nem-parametrikus MannndashWhitney U-teszttel a sokcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest a
szinteacuten nem-parametrikus KruskalndashWallis teszttel veacutegeztuumlk el Azokban a meacutereacutesekben
amikor az aranyszemcseacutek eacutes a szinapszis meacuteretek koumlzti korrelaacutecioacutet vizsgaacuteltuk az adatok
szinteacuten nem normaacutel eloszlaacutest mutattak ezeacutert a nem-parametrikus Spearman R-
korrelaacutecioacutet alkalmaztuk A null-hipoteacutezist akkor vetettuumlk el ha p-eacuterteacutek nem eacuterte el a
005 eacuterteacutekhataacutert ekkor a populaacutecioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteg illetve az adatok koumlzti korrelaacutecioacute
szignifikaacutensnak lett minősiacutetve
78
VI EREDMEacuteNYEK
Az Eredmeacutenyek fejezetben előszoumlr a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel egyes elemeinek
vizsgaacutelataacutet ceacutelzoacute kiacuteseacuterletsorozat eredmeacutenyeinek bemutataacutesaacutera keruumll sor (VI1-VI5)
Ezt koumlvetően a NO jelpaacutelya GABAerg szinapszisokban bekoumlvetkező aktivaacutelaacutesaacutenak
lehetseacuteges mechanizmusai keruumlltek koumlzeacuteppontba iacutegy a maacutesodik kiacuteseacuterletsorozat az
NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutenak hataacutesaacutera jelentkező NO jelaacutetvitelre (VI6) eacutes az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute elhelyezkedeacuteseacutere (VI7-VI9)
iraacutenyult
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttesteacuten
dendritjeacuten eacutes axon iniciaacutelis szegmentjeacuten
Koraacutebban maacuter kimutattaacutek hogy a nitrogeacuten-moxodiot előaacutelliacutetoacute enzim az nNOS a
piramissejtek serkentő szinapszisainak posztszinaptikus oldalaacuten talaacutelhatoacute meg
(Blackshaw et al 2003 Burette et al 2002 Wendland et al 1994) Azonban gyengeacuten
fixaacutelt agyszoumlveten beaacutegyazaacutes előtti immunarany technika hasznaacutelataacuteval előszoumlr sikeruumllt
kimutatnunk hogy az nNOS nemcsak a dendritikus tuumlskeacutekben de a piramissejteken
leacutevő szimmetrikus GABAerg szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is
Egyazon kiacuteseacuterletben keacutesziacutetett nNOS immunarany jeloumlleacutes teljesen hiaacutenyzott az nNOS
geacutenkiuumltoumltt egerek metszeteiből (9 aacutebra A) miacuteg a vad tiacutepusuacute egerekben erősen jeloumllt
szomatikus szinapszisok voltak laacutethatoacutek (9 aacutebra B C) Az immunarany jeloumlleacutes raacuteadaacutesul
nem veacuteletlenszerű moacutedon asszociaacuteloacutedott a piramissejtek membraacutenjaacutehoz hanem
specifikusan halmozoacutedott fel a szimmetrikus szinapszisokban (9 aacutebra B C 10 aacutebra A
D-H) eacuteppuacutegy mint az aszimmetrikus tuumlske szinapszisokban (10 aacutebra B C N O) Az
immunarany jel relatiacutev lineaacuteris sűrűseacutegmeacutereacuteseacuteből kideruumllt hogy miacuteg a jelsűrűseacuteg a
szimmetrikus szinapszisok aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban ~135 +- 031 aranyszemcsemicrom membraacuten
(aacutetlag +- SD) volt addig mindoumlssze 003 +- 002 aranyszemcsemicrom sűrűseacuteg volt a
szinapszis koumlzeli extraszinaptikus membraacutenteruumlleteken
79
9 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten illetve a jeloumlleacutes teljes
hiaacutenya az nNOS-geacutenkiuumltoumltt (KO) aacutellatban
(A) A beaacutegyazaacutes előtti immunhisztokeacutemiai reakcioacute utaacuten keacutesziacutetett felveacutetelek az nNOS
immunarany-jeloumlleacutes teljes hiaacutenyaacutet mutatjaacutek nNOS KO egeacuter szinapszisaiban (uumlres
nyiacutelhegyek) melyeket axonterminaacutelisok (t) leacutetesiacutetenek posztszinaptikus sejttesteken (s)
(B C) Ugyanebben a kiacuteseacuterletben a vad-tiacutepusuacute (WT) egerekből szaacutermazoacute mintaacutekban
erőteljes jeloumlleacutes figyelhető meg a GABAerg szinapszisokban Az ezuumlsttel intenzifikaacutelt
immunarany szemcseacutek (fekete nyiacutelhegyekkel jeloumllve) a szimmetrikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban vannak jelen Leacutepteacutek 05 microm
Neacutemi jel megfigyelhető volt meacuteg a piramissejt citoplazaacutejaacuteban az endoplazmaacutes retikulum
ciszternaacutei felett eacutes erős jeloumllődeacutest figyeltuumlnk meg az nNOS pozitiacutev interneuronok
sejttesteacuteben eacutes dendritjeiben (10 aacutebra I) A piramissejtek sejttesteacutet keacutetfeacutele interneuron
idegzi be a parvalbumin (PV) immunreaktiacutev interneuronok melyek a sejttestre eacuterkező
terminaacutelisok koumlruumllbeluumll keacutetharmadaacutet adjaacutek eacutes a kolecisztokinin (CCK) pozitiacutev
kosaacutersejtek melyek koumlruumllbeluumll egyharmadaacutet keacutepezik a szomatikus terminaacutelisoknak (laacutesd
III342 alfejezetben (Nyiacuteri et al 2001a) Az egeacuter hippokampuszban teljesen
80
rekonstruaacutelt szimmetrikus szinapszisokat vizsgaacuteltunk eacutes azt talaacuteltuk hogy a teljesen
rekonstruaacutelt szomatikus szinapszisok legalaacutebb 76-a (az egyes aacutellatokban meacutert
szaacutezaleacutekok mediaacutenja ami az alaacutebbi araacutenyokboacutel adoacutedott 1619 1520 eacutes 1621 a 3
egeacuterben) (9 aacutebra B C eacutes 10 aacutebra A) miacuteg az axon iniacuteciaacutelis szegmenten (AIS)
rekonstruaacutelt szinapszisoknak legalaacutebb 32-a (mediaacuten az alaacutebbi araacutenyokboacutel 722 1026
eacutes 620 a 3 egeacuterben) (10 aacutebra E F) bizonyult pozitiacutevnak az aranyszemcseacutek
posztszinaptikus denzitaacuteshoz valoacute asszociaacutecioacuteja alapjaacuten Feltehetően ez az adat
alulbecsli az nNOS-t tartalmazoacute szinapszisok valoacutes szaacutemaacutet mivel igen nagy
mennyiseacutegben talaacutelhatoacutek meg horgonyzoacute eacutes egyeacuteb feheacuterjeacutek a posztszinaptikus
denzitaacutesban neheziacutetve a szinapszist feleacutepiacutető feheacuterjeacutek immunhisztokeacutemiai detektaacutecioacutejaacutet
Mivel a periszomatikus GABAerg gaacutetlaacutest oumlsszesen haacuteromfeacutele interneuron laacutetja el (a
CCK- eacutes PV-pozitiacutev kosaacutersejtek eacutes a PV-pozitiacutev axo-axonikus vagy maacutes neacuteven
kandelaacuteber-sejtek laacutesd a III342 alfejezetben) iacutegy ezek az adatok joacutel interpretaacutelhatoacutek
Maacutes a helyzet azonban a dendriteken leacutevő szinapszisokkal amit szaacutemos interneuron
innervaacutel (laacutesd a III341 alfejeztben) ezeacutert a dendritikus szinapszisok
elektronmikroszkoacutepos meacutereacuteseacutet nem veacutegeztuumlk el Mindazonaacuteltal szaacutemos dendritikus
szimmetrikus szinapszist intenziacuteven pozitiacutevnak talaacuteltunk mindhaacuterom egeacuterben Az egeacuter
hippokampuszhoz hasonloacutean a patkaacuteny hippokampusz szomatikus (10 aacutebra G IndashK)
dendritikus (10 aacutebra H L) eacutes AIS (10 aacutebra M) szinapszisai is szaacutemos esetben nNOS
immunarany jeloumlltek voltak A patkaacutenyban veacutegzett kiacuteseacuterletek soraacuten immunarany-
immunperoxidaacutez kettős festeacutest is veacutegeztuumlnk hogy direkt kolokalizaacuteljuk az nNOS
immmunarany jeloumlleacutest a CCK eacutes PV immunreaktiacutev terminaacutelisok teljesen rekonstruaacutelt
szinapszisaiban Azt talaacuteltuk (mindhaacuterom vizsgaacutelt patkaacutenyban) hogy az nNOS jelen
volt a posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban mind a CCK mind a PV aacuteltal keacutepzett szomatikus
szinapszisokban (10 aacutebra IndashK) a PV-pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban melyek az
AIS-en veacutegződnek (10 aacutebra M) eacutes a dendritre eacuterkező CCK-pozitiacutev eacutes negatiacutev
terminaacutelisok szinapszisaiban is (10aacutebra L) Tekintve hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok
a piramissejtek kuumlloumlnboumlző sejtfelsziacuteni domeacutenjeit ceacutelozzaacutek ez azt jelenti hogy legalaacutebb
oumlt kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepus piramissejtre eacuterkező szinapszisaacuteban megtalaacutelhatoacute az
nNOS posztszinaptikusan Az NO receptoraacutenak eloszlaacutesa a hippokampuszban tovaacutebb
erősiacutetette ezt a megaacutellapiacutetaacutest (laacutesd alaacutebb)
81
82
10 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute egerek eacutes patkaacutenyok szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisok
posztszinaptikus oldalaacuten
Az nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes az egeacuter (AndashF) eacutes a patkaacuteny (GndashO)
hippokampuszaacutenak CA1 reacutegioacutejaacuteban nem csak az aszimmetrikus (sp) (B C N O)
hanem a szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban is jelen van A jeloumlleacutes
megfigyelhető sejttestre (A G IndashK) dendritekre (A D H L) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszokra (AIS a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot uumlres nyiacutelhegyek jeloumllik E F
M) eacuterkező szinapszisok sorozatmetszeteiben Az nNOS posztszinaptikusan van jelen
mind a kolecisztokinint (CCK I L) mind pedig a parvalbumint (PV J K M)
tartalmazoacute terminaacutelisok szinapszisaiban I Az nNOS-pozitiacutev interneuronok dendritjei
(d) is erős jeloumlleacutest mutatnak t terminaacutelis s sejttest d dendrit sp tuumlske Leacutepteacutek 05
microm
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszban (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
Ahogyan a bevezeteacutesben reacuteszleteztem (III54 alfejezet) keacutetfeacutele alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű funkcionaacutelisan fontos NO receptor leacutetezik ami az NO jelaacutetvitel
tovaacutebbiacutetaacutesaacutera keacutepes az α1β1 eacutes az α2β1 kompoziacutecioacutejuacute heterodimerek Mivel a kuumlloumlnboumlző
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok koumltődeacutese a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez elteacuterő eacutes
a jelaacutetviteli regulaacutecioacutejuk is maacutes lehet az egyes neuronokban megvizsgaacuteltuk hogy az
NOsGC egyes α alegyseacutegei mely neuronokban fejeződnek ki Digoxigenin-jeloumllt
riboproacutebaacuteval taacuters-munkacsoport segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetett in situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekből
(amit kromogeacuten pufferben oldott 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-foszfaacutet eacutes nitro-keacutek
tetrazolium-klorid segiacutetseacutegeacutevel jeleniacutetettek meg) kideruumllt hogy az α1 alegyseacuteg mRNS
csak interneuronokban volt jelen (11aacutebra AndashD) eacutes ezeket az idegsejteket a patkaacuteny
hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak minden reacutetegeacuteben megfigyeltuumlk Az NO receptor α2
alegyseacuteg mRNS viszont hiaacutenyzott az interneuronokboacutel eacutes kizaacuteroacutelag piramissejtekben
volt jelen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban (11aacutebra E F) A kiacuteseacuterleteket egerekben is
elveacutegeztuumlk eacutes azonos eredmeacutenyre jutottunk
83
11 Aacutebra Az NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek mRNS eloszaacutesa a hippokampusz CA1
teruumlleteacuten
A feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken a keacutet alegyseacuteg elkuumlloumlnuumllő mRNS jeloumlleacutese laacutethatoacute
patkaacuteny hippokampuszban A sense proacutebaacutek nem adtak jelet sem az NOsGC α1 (A) sem
pedig az α2 (F) alegyseacuteg eseteacuteben Az α1 alegyseacuteg kizaacuteroacutelag interneuronokban volt
kimutathatoacute a stratum radiatum (B) stratum pyramidale (C) eacutes stratum oriensalveus
(D) reacutetegekben Ezzel szemben az α2 alegyseacuteg csak a piramissejtekben volt jelen (E) A
leiacuterttal egyező jeloumlleacutes figyelhető meg egeacuterben is (nincs bemutatva) r str radiatum p
str pyramidale o str oriens Leacutepteacutek 50 microm
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekből
Tekintve hogy mRNS szinten az NOsGC α1 alegyseacuteg csak az interneuronokban
fordult elő beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez festeacutest veacutegeztuumlnk az α1 alegyseacuteg
feheacuterjeacutejeacutenek kimutataacutesaacutera hogy megtalaacutehatoacute-e az interneuronok terminaacutelisaiban is
84
85
12 Aacutebra Feacuteny- eacutes elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken beaacutegyazaacutes előtti
immunperoxidaacutez reakcioacute jeleniacuteti meg az NOsGC eloszlaacutesaacutet egeacuterben eacutes patkaacutenyban
A Feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken az NOsGC α1 alegyseacuteg aacuteltalaacutenos eloszlaacutesa figyelhető
meg a hippokampusz reacutetegeiben (o str oriens p str pyramidale r str radiatum l-
m str lacunosum-moleculare) B C Tuumlkoumlrkeacutep kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute felveacutetelek
mutatjaacutek hogy a metszetek felsziacuteneacuten ketteacutevaacutegott interneuronok (nyiacutelhegyek) mind az α1
(B) mind pedig a β1 (C) alegyseacutegeacutet kifejezik az NO-receptornak A feheacuter nyiacutelhegyek β1
alegyseacuteget kifejező a metszet felsziacuteneacutehez koumlzel elhelyezkedő piramissejt-dendritekre
mutatnak D E Nagyobb nagyiacutetaacutesuacute felveacutetelen joacutel laacutethatoacute hogy az α1 alegyseacuteg jelen van
a piramissejtek (csillagokkal jeloumllve) kosarakat keacutepző terminaacutelisokban (nyiacutelhegyek)
mind egeacuterben (D) mind pedig patkaacutenyban (E) F-K Az elektronmikroszkoacutepos
felveacuteteleken α1 alegyseacuteget kifejező terminaacutelisok figyelhetők meg melyek szinapszisokat
leacutetesiacutetenek a piramissejtek sejttesteacuten (s F I ) dendritjein (d G J ) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszain (a H K a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot feheacuter nyiacutelhegyek jeloumllik)
egeacuterben (FndashH ) eacutes patkaacutenyban (IndashK ) Leacutepteacutek A 50 microm B C 25 microm D E 10 microm Fndash
K 250 nm
Azt is megvizsgaacuteltuk vajon a heterodimer maacutesik alegyseacutege a β1 alegyseacuteg is
megtalaacutelhatoacute ezekben a sejtekben A festődeacutesi mintaacutezat egeacuterben eacutes patkaacutenyban azonos
volt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy az mRNS eloszlaacutesaacutehoz hasonloacutean az α1
alegyseacuteg feheacuterje a hippokampusz alveus - stratum lacunosum-moleculare tengelyen
szaacutemos interneuronban erősen jelen volt (12 aacutebra A) Alkalmankeacutent gyengeacutebben
festődő interneuronokat is eacuteszleltuumlnk Az interneuronok legerősebben festődő teruumlletei a
sejttest a proximaacutelis dendrit eacutes az axonok voltak Feacutenymikroszkoacuteposan a stratum
pyramidale-ban a piramissejtek koumlruumll kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutesre emleacutekeztető jeloumlleacutest
kaptunk mindkeacutet fajban (12 aacutebra D E) Ezt megerősiacutetendő elektronmikroszkoacuteppal
vizsaacuteltuk meg az immunperoxidaacutez festett metszeteket Ennek soraacuten veacuteletlenszerűen
gyűjtoumltt terminaacutelisokat rekontruaacuteltunk az egeacuter hippokampuszban eacutes azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus terminaacutelisoknak legalaacutebb ~79-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel
2023 1824 eacutes 2329 a 3 egeacuterben) (12 aacutebra F) az AIS terminaacutelisoknak pedig legalaacutebb
42-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel 1021 421 eacutes 819 a 3 egeacuterben) (12
aacutebra H) volt pozitiacutev az NOsGC α1 alegyseacutegre Ezenkiacutevuumll mindhaacuterom egeacuterben szaacutemos
86
dendritikus szimmetrikus szinapszist leacutetesiacutető terminaacutelist is talaacuteltunk ami erős
pozitivitaacutest mutatott az α1 alegyseacutegre (12 aacutebra G) Hasonloacutean az egeacuter
hippokampuszhoz a rekonstrukcioacute soraacuten patkaacutenyban is szaacutemos α1 alegyseacuteg pozitiacutev
szomatikus (12 aacutebra I) dendritikus (J) eacutes AIS (K) terminaacutelist talaacuteltunk Ezentuacutel
patkaacutenyban a β1 alegyseacuteg eloszlaacutesaacutet is megvizsgaacuteltuk elektronmikroszkoacutepos szinten eacutes
ahogy vaacuterhatoacute is volt szaacutemos GABAerg terminaacutelis pozitivitaacutest mutatott β1 alegyseacutegre
(nincs bemutatva) Ezek az eredmeacutenyek megerősiacutetetteacutek hogy ezek a GABAerg
terminaacutelisok kifejeznek α1β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű NO receptort eacutes elhelyezkedeacutesűkből
kifolyoacutelag alkalmasak a piramissejtekből eacuterkező retrograacuted NO jelaacutetvitel detektaacutelaacutesaacutera
Az α1 alegyseacuteg mindig heterodimert keacutepez a β1 alegyseacuteggel Megvizsgaacuteltuk leacuteteznek-e
olyan interneuronok melyek esetleg nagy mennyiseacutegben kifejezik a β1 alegyseacuteget α1
alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk a patkaacuteny hippokampusz
interneuronjain az α1 eacutes β1 alegyseacuteg koumlzoumltt (12 aacutebra B C)
Mivel mindkeacutet antitest nyuacutelban keacuteszuumllt iacutegy a direkt kolokalizaacutecioacute nem
megvaloacutesiacutethatoacute eacuteppen ezeacutert az uacutegy nevezett ldquotuumlkoumlrkeacutep-moacutedszertrdquo (Kosaka et al 1985)
hasznaacuteltuk mely soraacuten az egyik metszet felsziacuteneacuten feacutelbevaacutegott sejtek vizsgaacutelhatoacutek a
szomszeacutedos metszeten Ennek megfelelően az egyik metszetet α1 alegyseacuteg ellenes a
szomszeacutedos metszetet pedig β1 alegyseacuteg ellenes antitesttel inkubaacuteltuk A vaacutertnak
megfelelően a β1 alegyseacuteg mind a piramissejteket (főkeacutent dendritek) (Burette et al
2002a Ding et al 2004) mind interneuronokat (főleg sejttestek proximaacutelis dendritek
eacutes terminaacutelisok) miacuteg az α1 alegyseacuteg ellenes antitest csak interneuronokat jeloumllt Azt
talaacuteltuk hogy gyakorlatilag az α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok mind β1 alegyseacuteg
pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2727 4142 3437 eacutes 1819) eacutes fordiacutetva a β1
alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok α1 alegyseacuteg pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2829
4143 3940 eacutes 1617 neacutehaacuteny aacutel-negatiacutev sejt előfordulhat a metszetekben az α1
alegyseacuteg bdquoszolubilisrdquo azaz nem lehorgonyzott termeacuteszeteacuteből kifolyoacutelag vagy abboacutel
eredően hogy a metszetkeacutesziacuteteacutes koumlzben a sejttestek egy kisebb-nagyobb darabja
elveszhet) Amellett hogy az α1 alegyseacuteg ellenes antitest specificitaacutesaacutet ezzel igazoltuk
ezek az eredmeacutenyek azt is sugalljaacutek hogy mivel nincs β1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron
α1 alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert nincs olyan interneuron ami csak α2β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű
receptort tartalmazna ami oumlsszhangban van az in situ hibridizaacutecioacutes eredmeacutenyeinkkel
miszerint α2 alegyseacuteg mRNS hiaacutenyzott az interneuronokboacutel
87
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok
tartalmaznak NOsGC α1 alegyseacuteget
Ahogy koraacutebbi kiacuteseacuterleteinkből maacuter laacutethatoacute volt az NOsGC α1 alegyseacuteg mRNS-e
szaacutemos interneuronban kifejeződoumltt eacutes feheacuterje szinten is szaacutemos α1 eacutes β1 alegyseacuteget
tartalmazoacute interneuron festődoumltt de koraacutentsem az oumlsszes Ennek eacuterdekeacuteben kvantitatiacutev
immunfluoreszcens vizsgaacutelatokat veacutegeztuumlnk hogy megaacutellapiacutetsuk hogy nagyobb
interneuron csoportok mint a CCK- PV- nNOS- vagy SOM-pozitiacutev periszomatikus
vagy dendritikus interneuronok (laacutesd a III34 alfejezetet) tartalmazzaacutek-e ezt az NO
receptort Habaacuter nincs adat az oumlsszes felsorolt sejtjeloumllő anyag direkt kolokalizaacutecioacutejaacutera a
patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban indirekt megfigyeleacutesek alapjaacuten gyakorlatilag ez
a neacutegy sejtmarker kuumlloumlnboumlző aacutet nem lapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet alkot (Freund
2003 Freund and Buzsaacuteki 1996 Jinno and Kosaka 2000 2002 2004 2006 Seress et
al 2005) Az aacuteltalaacutenos festődeacutesi mintaacutezat ezekre a sejtjeloumllő anyagokra hasonloacute volt a
koraacutebban leiacutertakhoz Az NOsGC α1 alegyseacuteg elleni immunfluoreszcens jel megfelelt a
koraacutebban immunperoxidaacutez (DAB) moacutedszerrel kapott festődeacutesnek (laacutesd a fenti
fejezeteket) Sejtmag festeacutest nem tapasztaltunk Az α1 alegyseacuteg festeacuteseacuteneacutel kuumlloumlnboumlző
immunfluoreszcens intenzitaacutesuacute jelet kaptunk azonban azt nem vizsgaacuteltuk hogy az α1
jelintenzitaacutes eacutes a kuumlloumlnboumlző interneuron markerek korrelaacutelnak-e egymaacutessal Veacutekony
axonszerű nyuacutelvaacutenyokat szinteacuten megfigyeltuumlnk a neuropil koumlruumll az immunfluoreszcens
festeacutessel is (13 aacutebra) A patkaacuteny dorzaacutelis hippokampusz CA1-ben jeloumllt
interneuronjainak veacuteletlenszerű mintaveacutetelezeacutese eacutes vizsgaacutelata utaacuten (reacuteszletes leiacuteraacutes a
V12 alfejezetben talaacutelhatoacute) a koumlvetkező median araacutenyokat kaptuk (zaacuteroacutejelben egy adott
kolokalizaacutecioacutera tesztelt sejtek szaacutema talaacutelhatoacute a haacuterom patkaacutenyboacutel illetve az egyes
aacutellatokboacutel szaacutermazoacute szaacutezaleacutekos eacuterteacutekek kuumlloumln-kuumlloumln) az oumlsszes vizsgaacutelt NOsGC α1
pozitiacutev sejt koumlzuumll ~21 (n =1383 23 15 eacutes 21) volt CCK pozitiacutev (13A) 40 (n=
1527 38 41 eacutes 40) volt PV pozitiacutev (13B) 11 (n = 1322 11 10 eacutes 20) nNOS
(13C) eacutes 7 (n = 1599 4 7 eacutes 7) SOM pozitiacutev volt (13F) Az interneuron jeloumllő
anyagok oldalaacuteroacutel vizsgaacutelva az NOsGC α1 pozitiacutev sejteket a koumlvetekző araacutenyokat
kaptuk a CCK interneuronok ~68-a (n=432 68 45 eacutes 80) a PV interneuronok
~74-a (n= 771 74 74 eacutes 90) az nNOS interneuronok ~20-a (n=756 18 20 eacutes
34) eacutes a SOM interneuronok ~32-a (n=264 37 32 eacutes 31) volt α1 pozitiacutev
88
89
13 Aacutebra Az NOsGC α1 alegyseacutegeacutenek immunfluoreszcens kolokalizaacutecioacuteja kuumlloumlnboumlző
interneuronmarkerekkel a patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A fluoreszcens mikroszkoacutepos felveacuteteleken laacutethatoacute hogy az NOsGC α1 alegyseacutege reacuteszben
kifejeződik a CCK (A) PV (B) nNOS (C) vagy SOM (F ) pozitiacutev interneuronokban D
Az nNOS eacutes a SPR jeloumlleacutes ugyancsak reacuteszben aacutetfed azonban a CB1R eacutes az nNOS soha
nem volt egyuumltt kimutathatoacute (E) A nyiacutelhegyek markereket egyuumlttesen kifejező sejteket
jeloumllnek az uumlres nyiacutelhegyek a nem kolokalizaacuteloacute sejteket mutatjaacutek Leacutepteacutek 50 microm
Habaacuter direkt eacutes indirekt adatok azt sugalltaacutek hogy ez a neacutegy interneuron jeloumllő
anyag csak elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű kolokalizaacutecioacutet mutat keveacutes informaacutecioacute aacutellt
rendelkezeacutesre az nNOS eacutes a CCK pozitiacutev interneuronok koumlzoumltt fennaacutelloacute esetleges
kolokalizaacutecioacutera Tekintve hogy gyakorlatilag minden CCK pozitiacutev interneuron CB1
cannabinoid receptor pozitiacutev is (Haacutejos et al 2000 Katona et al 1999) ezeacutert CB1
receptor-nNOS kettős immunfluoreszcens festeacutessel teszteltuumlk a lehetseacuteges
kolokalizaacutecioacutet (13 aacutebra E) de a veacuteletlenszerű minta elemzeacutese soraacuten nem talaacuteltunk
kettősen jeloumllt sejteket (n = 206 CB1-positiacutev sejt oumlsszesen haacuterom patkaacutenyboacutel) Vruwink
eacutes mtsai (Vruwink et al 2001) eredmeacutenyei alapjaacuten felteacutetelezhető volt hogy reciprok
keacutemiai oumlsszekoumltteteacutes van keacutet gaacutetloacute haacuteloacutezat koumlzt az agykeacuteregben Az egyik populaacutecioacute P-
anyag receptor (SPR) eacutes nNOS pozitiacutev volt miacuteg a maacutesik P-anyag eacutes NOsGC
pozitivitaacutest mutatott Eredmeacutenyeik alapjaacuten a nagyagykeacuteregben 94-95-os aacutetfedeacutes
mutatkozott mindkeacutet iraacutenyban az nNOS eacutes SPR pozitiacutev sejtek koumlzoumltt Eacuteppen ezeacutert azt is
megvizsgaacuteltuk ugyanilyen erős aacutetfedeacutes van-e a hippokampusz nNOS eacutes SPR tartalmuacute
sejtjei koumlzt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a hippokampuszban ez az aacutetfedeacutes messze
elteacuter az agykeacutereghez keacutepest szaacutem szerint a vizsgaacutelt SPR pozitiacutev sejtek ~47-a (n= 709
47 41 eacutes 50) volt nNOS tartalmuacute miacuteg az nNOS pozitiacutev sejtek ~43-a (n= 654 43
37 eacutes 68) bizonyult SPR tartalmuacutenak (13 aacutebra D)
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest
meacuterete koumlzti korrelaacutecioacute
Sok esetben egy idegsejt funkcioacuteja vagy metabolikus aacutellapota oumlsszhangban van a
sejttesteacutenek meacutereteacutevel ezeacutert megvizsgaacuteltuk hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok meacuterete
90
korrelaacutel-e az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmaacuteval Megmeacutertuumlk az adott sziacutenben megjeloumllt
interneuronok keresztmetszeti teruumlleteacutet eacutes keacutet csoportra osztottuk az adatokat az
alapjaacuten hogy tartalmazott-e α1 alegyseacuteget A CCK eacutes SOM sejtek eseteacuteben nem
talaacuteltunk korrelaacutecioacutet az α1 tartalom eacutes sejtestuumlk meacuteretuumlk koumlzt Eacuterdekes azonban hogy
azok a PV interneuronok melyek NOsGC α1 pozitiacutevak is voltak szignifikaacutensan
nagyobb keresztmetszeti teruumllettel rendelkeztek (aacutetlagosan 16475microm2) mint az NOsGC
α1 negatiacutev PV interneuronok (aacutetlagosan 13644 microm2) vagyis a teruumlletuumlk ~ 21-kal volt
nagyobb (p lt 0001) (Ha azt vesszuumlk hogy hipotetikusan a sejtek goumlmb alakuacuteak akkor
ez a teruumlletkuumlloumlnbseacuteg 33 kuumlloumlnbseacuteget okozna a sejtek teacuterfogataacuteban) Az nNOS pozitiacutev
interneuronok eseteacuteben az α1 alegyseacuteget tartalmazoacutek keresztmetszeti teruumllete
szignifikaacutensan kisebb volt (aacutetlagosan 12113microm2) az α1-negatiacutev nNOS-pozitiacutev
interneuronokeacutenaacutel (aacutetlagosan 13181microm2) ami 8-kal kisebb teruumlletet jelent ( p lt 001)
(Ismeacutet goumlmb alakuacute sejteket felteacutetelezve ez 12 kuumlloumlnbseacuteget jelent a sejtek
teacuterfogataacuteban)
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaiban
Az eddig ismertetett eredmeacutenyekből megtudtuk hogy a hippokampaacutelis
GABAerg terminaacutelisok rendelkeznek NO receptorral a piramissejtek pedig keacutepesek
szinaptikusan a nitrogeacuten-monoxid előaacutelliacutetaacutesaacutera Azonban kiacutevaacutencsiak voltunk arra hogy
a kalcium aacuteltal beindiacutethatoacute szinaptikus NO szinteacutezishez hogyan jut megfelelően magas
kalcium koncentraacutecioacute egy egyeacutebkeacutent gaacutetloacute posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteba
Keacutezenfekvőnek tűnt tesztelni hogy ugyanaz az NMDA receptor ami a serkentő
szinapszisokban elveacutegzi ezt a feladatot rendelkezeacutesre aacutell-e itt is
Ezeacutert tuacuteleacutelő szeleteket keacutesziacutetettuumlnk egeacuter dorzaacutelis hippokampuszokboacutel eacutes
moacutedosiacutetott mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutekban (mACSF) inkubaacuteltuk őket ami
foszfodieacuteszteraacutez gaacutetloacutekat (hogy megelőzzuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes L-arginint (az
nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott a szuumlkseacuteges ionokon eacutes gluumlkoacutezon kiacutevuumll Fixaacutelaacutest
koumlvetően a cGMP termeleacutest immunfluoreszcens moacutedszerrel tettuumlk laacutethatoacutevaacute cGMP
ellenes antitest segiacutetseacutegeacutevel
91
14 Aacutebra NMDA-indukaacutelt cGMP
termeleacutes akut tuacuteleacutelő hippokampaacutelis
szeletben
AndashI Az első oszlop a teljes
hippokampuszban mutatja a jeloumlleacutest
a maacutesodik oszlop a CA1 a harmadik
oszlop pedig a CA3ab reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacutet jeleniacuteti meg
kinagyiacutetva A A CA3ab reacutegioacuteban
jeloumllt neacutehaacuteny kosaacuter-terminaacutelistoacutel
eltekintve a kontroll metszetekben
nem volt eacuteszlelhető cGMP termeleacutes
B A nitrogeacuten-monoxid-donor SNP
minden reacutegioacuteban megemelte a
cGMP-szintet de a kosaacuter-
terminaacutelisok csak az Ammon-
szarvban jeloumllődtek a gyrus
dentatusban nem Figyelemre meacuteltoacute
hogy a CA3ab reacutegioacuteban az SNP
erősebb cGMP-jelet indukaacutelt mint
az NMDA-kezeleacutes C 5 microM NMDA
adaacutesa reacutegioacutefuumlggő hataacutest vaacuteltott ki
erős cGMP termeleacutest indukaacutelt a
CA1CA3c reacutegioacutekban miacuteg a gyrus
dentatusban nem volt jeloumllt
terminaacutelis D Az NMDAR-gaacutetloacute
MK-801 eacutes D-AP5 teljesen kiveacutedteacutek
az NMDA hataacutesaacutet de nem
vaacuteltoztattaacutek meg a CA3ab reacutegioacuteban
a jeloumlleacutest E A posztszinaptikus
feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatornaacutek
(L- eacutes R-tiacutepusuacute) gaacutetlaacutesa eacuterintetlenuumll
92
hagyta az NMDA hataacutesaacutet F G Az NO-receptor gaacutetloacute ODQ eacutes az nNOS gaacutetloacute L-NAME
is megakadaacutelyozta az NMDA-indukaacutelt cGMP-termeleacutest H I nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatboacutel
keacutesziacutetett szeletben nem volt kimutathatoacute cGMP-jeloumlleacutes eacutes az NMDA adaacutesa sem volt
hataacutessal a cGMP-termeleacutesre A szeletben laacutethatoacute elszoacutert fluoreszcens jelet minden
esetben eacuteraacutetmetszetek adtaacutek J A gyrus dentatus szemcsesejt reacutetege kontroll
koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt SNP illetve NMDA adagolaacutes hataacutesaacutera Nem indukaacutelt cGMP
termeleacutest egyik koumlruumllmeacuteny sem K GAD65 eacutes cGMP kettős immunjeloumlleacutes a CA1 reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacuteben Leacutepteacutek I első oszlop 1 mm (A-I első oszlopaira vonatkozoacutean) I
harmadik oszlop 10 microm (A-I maacutesodik eacutes harmadik oszlopaira eacutes J-K sorokra
vonatkozoacutean)
A kontroll szeletekben (n=20 10 egeacuterből) idegi alapaktivitaacutes aacuteltal indukaacutelt
cGMP jel csak neacutehaacuteny interneuron szoacutemaacuteban eacutes dendritben volt megfigyelhető A
kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutes teljesen hiaacutenyzott a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteboacutel miacuteg
gyenge eacutes ritkaacuten előforduloacute kosaacutersejt-terminaacutelis szerű jelet figyeltuumlnk meg a CA3ab
pyramissejt reacutetegeacuteben (14 aacutebra A) Kettős immunfluoreszcens moacutedszer hasznaacutelataacuteval
megaacutellapiacutetottuk hogy ezek a terminaacutelisok valoacuteban GABAergek (aacutetlagplusmn SD 965plusmn27
volt GAD65 pozitiacutev n=118 4 szelet 2 egeacuter) A maacutesik oldalroacutel vizsgaacutelva a
kolokalizaacutecioacutet pedig 389plusmn27 -a a GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt-terminaacutelisoknak volt
cGMP immunreaktiacutev CA3ab reacutegioacuteban (15 aacutebra A n=330 4 szelet 2 egeacuter) Egyaacuteltalaacuten
nem kaptunk kosaacuter-terminaacutelis szerű jelet a gyrus dentatusban Habaacuter kiacuteseacuterleteink soraacuten a
CA1 reacutegioacutera koncentraacuteltunk a CA3c reacutegioacute minden kiacuteseacuterletben azonos festődeacutesi
mintaacutezatot mutatott Neacutehaacuteny gliasejt jeloumlleacutest minden hippokampaacutelis reacutegioacuteban meg
lehetett figyelni minden bizonnyal annak eredmeacutenyekeacutent hogy az asztrogliaacutek mind NO
szenzitiacutev mind NO inszenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezt is kifejeznek (de Vente and Steinbusch
1992 Teunissen et al 2001)
Egy NO donor nitroprusszid-naacutetrium (SNP 200 μM 10 percre) hozzaacuteadaacutesaacutera
hatalmas cGMP szint noumlvekedeacutest tapasztaltunk a legtoumlbb idegi elemben A legerősebb
jelintenzitaacutest a CA1 eacutes CA3 kosaacutersejt terminaacutelisaiban kaptuk (14 aacutebra B) a gyrus
dentatus kosaacutersejt terminaacutelisai (14 aacutebra J) azonban jeloumlletlenek maradtak (5 szelet 2
egeacuter)
Ezt koumlvetően 5 μM NMDA-aacutet adtunk 3 percre a kontroll szeletekhez (14 aacutebra
C) ami jelentős reacutegioacute-specifikus cGMP halmozoacutedaacutest eredmeacutenyezett (27 szelet 10
93
egeacuter) A stratum radiatumban eacutes oriensben megfigyelt erős homogeacuten neuropil festődeacutes
mellett hataacuterozott cGMP jel-erősoumldeacutest tapasztaltunk a CA1 kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Amennyiben az 5 μM NMDA-aacutet csak 30 maacutesodpercig adagoltuk a szelet felső
50mikromeacutetereacuteben maacuter erősen jeloumllt terminaacutelisokat kaptunk A cGMP jeloumllt
terminaacutelisok valoacuteban GABAerg terminaacutelisok voltak a CA1 piramissejt reacutetegeacuteben (14
aacutebra K) mivel kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterleteink soraacuten a cGMP jeloumllt terminaacutelisok
963plusmn06-a bizonyult GAD65 pozitiacutevnak (n=375 9 szelet 3 egeacuter) ami 573plusmn06
GAD65 pozitiacutev terminaacutelisnak felelt meg a CA1 reacutegioacuteban (n= 513 9 szelet 3 egeacuter)
Nem tapasztaltunk festődeacutest a stratum lacunosum-moleculareban a stratum
radiatumban viszont jelentős cGMP halmozoacutedaacutest figyeltuumlnk meg mely keveacutesbeacute
intenziacutev jelet adott mint a piramissejt-reacuteteg terminaacutelisai eacutes gyakran GAD65 enzimet is
kifejeztek Voltak azonban olyan cGMP jeloumllt profilok a strata radiatum eacutes oriensben
amelyek nem festődtek GAD65-re valoacutesziacutenűleg ezek serkentő kapcsolatok eacutesvagy
gliaacutelis nyuacutelvaacutenyok A CA3ab reacutegioacuteban a cGMP szintje vaacuteltozatlan maradt az NMDA
adagolaacutesa utaacuten eacutes tovaacutebbra is a GABAerg terminaacutelisokra szoriacutetkozott a jel (956plusmn25
volt GAD65 pozitiacutev n=201 9 szelet 3 egeacuter) Ez az araacuteny 398plusmn28-nak felel meg az
oumlsszes GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt terminaacutelist tekintve a CA3ab reacutegioacuteban (n=290 4 szelet
2 egeacuter 15 aacutebra A) Roumlviden oumlsszefoglalva nem talaacuteltunk cGMP jeloumllt kosaacutersejt
terminaacutelist a gyrus dentatusban sem NMDA adagolaacutes előtt sem utaacutena (14 aacutebra J) a
CA3ab reacutegioacuteban talaacuteltunk neacutehaacuteny gyengeacuten jeloumllt kosaacutersejt terminaacutelist a kontroll
szeletekben de az NMDA adagolaacutesaacutenak semmi hataacutesa nem volt a jel intenzitaacutesaacutera vagy
sűrűseacutegeacutere (389-roacutel 398-ra vaacuteltozott) A CA1 eacutes CA3c reacutegioacutekban azonban markaacutens
vaacuteltozaacutest tapasztaltaltunk NMDA hataacutesaacutera a cGMP jeloumllt GABAerg axonok
tekinteteacuteben (az eredeti 0-roacutel 573-ra nőtt a jeloumllt terminaacutelisok szaacutema a CA1-ben) A
jeloumllt terminaacutelisok intenzitaacutesa is joacuteval erősebbnek bizonyult a CA3ab terminaacutelisaival
oumlsszehasonliacutetva
Kompetitiacutev (D-AP5 50μM) eacutes non-kompetitiacutev (MK-801 50μM) NMDA
receptor antagonistaacuteval toumlrteacutenő előkezeleacutes kiveacutedte a CA1 reacutegioacuteban az NMDA cGMP-re
gyakorolt hataacutesaacutet miacuteg semi hataacutessal sem volt a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisaira ami arra
utal hogy csak a CA1 eacutes nem a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisai szabaacutelyozhatoacutek NMDA
indukaacutelta NO termeleacutessel (n=4 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra D)
94
15 Aacutebra NMDA-receptor alegyseacutegek eloszlaacutesaacutenak vizsgaacutelata eacutes kolokalizaacutecioacuteja a
kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaival
95
A Kontroll eacutes NMDA-indukaacutelt cGMP-immunjeloumllt CA1 eacutes CA3ab kosaacuterterminaacutelisok
GAD65 tartalmaacutenak vizsgaacutelata A CA1 reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt a GAD65
tartalmuacute terminaacutelisok nem tartalmaztak cGMP-t miacuteg NMDA hataacutesaacutera toumlbbseacuteguumlk
erősen immunpozitiacutev lett (n=513 GAD pozitiacutev terminaacutelis n=375 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) A CA3ab reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neacutehaacuteny
gyengeacuten jeloumllt cGMP-pozitiacutev terminaacutelis megfigyelhető volt (n=330 GADpozitiacutev n=118
cGMP pozitiacutev terminaacutelis 2 aacutellatboacutel meacuterve) azonban NMDA adagolaacutesaacutera itt nem
vaacuteltozott a jeloumlleacutes meacuterteacuteke eacutes erősseacutege sem (n=290 GAD pozitiacutev eacutes n=201 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) B A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute
meacutereacutesek azt mutatjaacutek hogy az NMDA receptorok (a GluN1 alegyseacuteg alapjaacuten)
besűrűsoumldnek a GABAerg gaacutetloacute szinapszisokban (129-szer nagyobb receptor sűrűseacuteg)
a nem szinaptikus sejttest membraacutennal oumlsszehasonliacutetva A receptor jeloumlleacutes a serkentő
szinapszisokban volt a legsűrűbb (97-szerese a GABAerg szinapszisokban meacutert
eacuterteacuteknek) C A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany NMDA-receptor jeloumlleacutes posztszinaptikus
membraacutenhoz viszonyiacutetott eloszlaacutesa azt mutatta hogy a GABAerg szinapszisokban az
NMDA-receptorok a posztszinaptikus membraacutenhoz asszociaacuteloacutednak Preszinaptikus
NMDA-receptorok jelenleacuteteacutere nincs bizonyiacuteteacutek DndashF A GluN1 GluN2A eacutes GluN2B
receptor alegyseacutegek piramissejtek sejttest-membraacutenjaacuten meacutert immunarany sűrűseacutege
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekből Mindhaacuterom alegyseacuteg eseteacuteben a haacutetteacuter jeloumlleacutes (az
E-oldalon neacutezve) elhanyagolhatoacutenak bizonyult miacuteg a sejtplazma felőli P-oldal eseteacuteben
az immunarany jel beduacutesulaacutesaacutet figyeltuumlnk meg a GABAerg szinapszisokban (Gaacutetloacute szin)
a szomszeacutedos nem szinaptikus membraacuten (Extraszin membraacuten) feluumlletekhez keacutepest G A
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekben immunarannyal jeloumllt NMDA receptor alegyseacutegek
beduacutesulaacutest mutatnak a sejttesten leacutetesiacutetett teljesen rekonstruaacutelt GABAerg
szinapszisokban Az agykeacutergi piramissejtekre specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egeacuterben
hiaacutenyzott a szinaptikus GluN1 jeloumlleacutes
H I Az NMDA receptor alegyseacutegek szaacutezaleacutekos kolokalizaacutecioacuteja kombinaacutelt
immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute sorozatmetszetek teljesen
rekonstruaacutelt parvalbumin (PV) eacutes vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGLuT3)
tartalmuacute terminaacutelisainak szinapszisaiban Roumlvidiacuteteacutes Beaacutegy előtti imm= Beaacutegyazaacutes
előtti immunreakcioacute
96
Azeacutert hogy kizaacuterjuk annak a lehetőseacutegeacutet hogy feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium
csatornaacutek hozzaacutejaacuterulnak az NMDA indukaacutelta hataacuteshoz gaacutetoltuk a posztszinaptikusan
elhelyezkedő L- eacutes R-tiacutepusuacute kalcium csatronaacutekat (20μM nifedipin + 100nM SNX482)
Az 5μM NMDA adagolaacutesaacutera bekoumlvetkező hataacutes mit sem vaacuteltozott (a kettős
immunfluoreszcens meacutereacutesekből szaacutermazoacute araacutenyok azonosak voltak) ami azt sugallja
hogy az NMDA receptorok műkoumldeacutese szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacuteteacutele az NO-cGMP
jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz (n=10 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra E) Az NMDA okozta hataacutes
szinteacuten teljesen kiveacutedhető volt ha nNOS gaacutetloacuteval (L-NAME 100μM n=5 szelet 3
egeacuter) vagy NO receptor gaacutetloacuteval (ODQ 20μM n=14 szelet 5 egeacuter 14 aacutebra G F)
előinkubaacuteltuk a szeleteket
Megvizsgaacuteltuk a tovaacutebbiakban azt is hogy a piramissejtek eacutes interneuronok
spontaacuten akcioacutes potenciaacutel generaacutelaacutesa mennyiben jaacuterult hozzaacute az NMDA hataacutesaacutehoz ezeacutert
a kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan magneacuteziummentes ACSF-ben amibe 1μM
tetrodotoxint (TTX) tettuumlnk de eredmeacutenyek teljesen azonosak lettek Hogy bizonyiacutetsuk
az nNOS kizaacuteroacutelagos szerepeacutet a kiacuteseacuterleteinkben nNOS geacutenkiuumltoumltt egerekből is
keacutesziacutetettuumlnk tuacuteleacutelő szeleteket (14 aacutebra H-I) Minden idegi cGMP festeacutes eltűnt a
kontroll (n=8 szelet 4 egeacuter) eacutes az NMDA kezelt szeletekből is (n=9 szelet 4 egeacuter) a
hippokampusz minden reacutegioacutejaacuteban Megmaradt a cGMP jel azonban az erekben az
nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban is az endoteliaacutelisan talaacutelhatoacute eNOS aktivitaacutesnak
koumlszoumlnhetően Eredmeacutenyeink azt sugalljaacutek hogy a legvaloacutesziacutenűbb mechanizmus az
NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis kalcium beaacuteramlaacutes ami nNOS-fuumlggő cGMP
termeleacutest vaacutelt ki a hippokampaacutelis CA1 eacutes CA3c reacutegioacute GABAerg terminaacutelisaiban Habaacuter
ebben a munkaacuteban a GABAerg szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk eacuterdemes megemliacuteteni
hogy az NMDA-indukaacutelta cGMP termeleacutes jelen volt a CA1 stratum radiatum
neuropiljeacuteben miacuteg hiaacutenyzott a stratum lacunosum-moleculareacuteboacutel Eacuterdekes hogy ebben
a keacutet reacutegioacuteban az LTP eacutes LTD leacutetrejoumltteacutehez szuumlkseacuteges felteacutetelek jellemzően kuumlloumlnboumlzők
(Takahashi and Magee 2009 Xu et al 2010) amit reacuteszben megmagyaraacutezhat a fent
emliacutetett NO-jelaacutetvitelbeacuteli kuumlloumlnbseacuteg Technikai oldalroacutel neacutezve a koraacutebbi NMDA
receptor agonista vagy antagonista adaacutesaacuteval jaacuteroacute elektrofizioloacutegiai eacutes farmakoloacutegiai
kiacuteseacuterletek eacutertelmezeacuteseacuteneacutel figyelembe kell venni egyreacuteszt a GABAerg szinaptikus
aacuteramokban leacutetrejoumlvő maacutesreacuteszt a haacuteloacutezati aktivitaacutesban bekoumlvetkező indirekt hataacutesaacutet az
NMDA-NO-cGMP jelaacutetviteli uacutetvonalnak
97
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutege
A fenti kiacuteseacuterletek azt sugalltaacutek hogy az NMDA receptoroknak koumlzel kell lenniuumlk a
GABAerg szinapszisokhoz Eacuteppen ezeacutert kvantitatiacutev beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany
jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegre olyan antitestekkel amik bizonyiacutetottan
specifikus jeloumlleacutest adnak (reacuteszletes leiacuteraacutes az V3 fejezetben talaacutelhatoacute) A piramissejtek
tuumlskeacuteiről joacutel ismert hogy kifejeződnek bennuumlk ezek az alegyseacutegek (laacutesd a III631
alfejezetben) amit mi is
megerősiacutetettuumlnk (16
aacutebra A-C jobb oldali
oszlop)
16 aacutebra Az NMDA
receptor alegyseacutegek a
CA1 piramissejtek
sejttesteacutere eacuterkező szi-
napszisok posztszinap-
tikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
helyezkednek el
Az elektron-
mikroszkoacutepos aacutebraacutekon
beaacutegyazaacutes utaacuteni
immunarany moacutedszerrel
jeloumllt NMDA receptor
alegyseacutegek laacutethatoacutek
(fekete szemcseacutek) AndashC
A GluN1 GluN2A eacutes
GluN2B alegyseacutegek
mind a GABAerg
(baloldali aacutebra) mind a
glutamaacuteterg (jobboldali
98
aacutebra) szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban felduacutesulnak azonban jelentős
mennyiseacutegi kuumlloumlnbseacuteg tapasztalhatoacute koumlzoumlttuumlk D Ugyanazon szinapszis
sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute szomszeacutedos metszetek GluN2B eacutes GluN2A immunjeloumlleacutese
(ezuumlst intenzifikaacutelt arany szemcseacutek) Az aacutebra alsoacute feleacuten laacutethatoacute szinapszisban mindkeacutet
receptor alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute (nyilak) miacuteg a maacutesik szinapszisban csak a GluN2A
alegyseacuteg jeloumllődoumltt (nyiacutelhegyek) E Ugyanazon szinapszis sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute
szomszeacutedos metszetek GluN2B-GluN1-GluN2A immunarany jeloumlleacutese (nyilak)
Roumlvidiacuteteacutesek t terminaacutelis s piramissejt-sejttest sp tuumlske-fej Leacutepteacutek 100 nm
Ezen feluumll a GluN1 2A eacutes a 2B alegyseacuteg egyeacutertelműen megtalaacutelhatoacute volt a
piramissejtek sejtesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
(16 aacutebra A-C bal oldali oszlop) Az immunarany jel aacutetlagos taacutevolsaacutega a
posztszinaptikus membraacutentoacutel amit a szinapszis siacutekjaacutera merőlegesen meacutertuumlnk 363 nm-
nek adoacutedott az intracellulaacuteris oldalon (mediaacuten 0-128 interkvartilis taacutevolsaacuteg laacutesd meacuteg
15aacutebra C Az aranyszemcseacutek 728-a posztszinaptikus eacutes 272-a volt a szinaptikus
reacutesben n=104 aranyszemcse) ami azt mutatja hogy az NMDA receptorok a GABAerg
szinapszisokban is posztszinaptikusan helyezkednek el Nem talaacuteltunk preszinaptikus
jelet Ezt koumlvetően ezzel a teljesen kvantitatiacutev moacutedszerrel megbecsuumlltuumlk a serkentő eacutes
periszomatikus gaacutetloacute szinapszisok NMDA receptor sűrűseacutegeacutet A GluN1 alegyseacuteg
immunarany sűrűseacutegeacutet meacutertuumlk mivel az minden NMDA receptorban egyformaacuten van
jelen Veacuteletlenszerű mintaacutet vettuumlnk a periszomatikus GABAerg (n=54 szinapszis 2
egeacuterből) eacutes a dendritikus tuumlske szinapszisokboacutel (a stratum radiatumboacutel n=98 szinapszis
2 egeacuter) A GABAerg szinapszisokban az NMDA receptor sűrűseacutege 973plusmn134-szer
kisebb volt mint a tuumlske szinapszisokban (GABAerg 255plusmn013 tuumlske 2484plusmn471
aranyszemcseμm 15 aacutebra B) Mindazonaacuteltal a GABAerg szinapszisok 18-szor
nagyobbak mint a tuumlske szinapszisok (Nyiacuteri et al 2001 Racca et al 2000) iacutegy az
NMDA receptorok becsuumllt szaacutema csak 54plusmn075-szor kevesebb a GABAerg
szinapszisokban Neacutehaacuteny NMDA receptort extraszinaptikusan is talaacuteltunk a
piramissejtek sejttesteacuten (0198plusmn003 aranyszemcseμm 15aacutebra B) Azeacutert hogy
koumlzvetlenuumll bizonyiacutetsuk hogy a kuumlloumlnboumlző NMDA receptor alegyseacutegek egyazon
szinapszisban is megtalaacutelhatoacutek az alegyseacutegeket ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető
metszetein lokalizaacuteltuk (reacuteszletek az V3 fejezetben talaacutelhatoacutek) Azt talaacuteltuk hogy a
GluN1-2A GluN1-2B eacutes GluN2A-2B alegyseacutegek gyakran kolokalizaacuteltak (16 aacutebra D-
99
E) Ezentuacutel a haacuterom kuumlloumlnboumlző alegyseacuteget ugyanazon szinapszisban is kimutattuk (16
aacutebra E) Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy egyazon GABAerg szinapszis mind
GluN2A mind GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NMDA receptort hasznosiacutet
posztszinaptikusan
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisok nagy
reacutesze mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatok
Ahhoz hogy megvizsgaacuteljuk hogy a GABAerg szinapszisok milyen araacutenyban
tartalmaznak NMDA receptorokat nagyszaacutemuacute rekonstruaacutelt szinapszisra van szuumlkseacuteg
ezeacutert SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunjeloumlleacutest veacutegeztuumlnk A piramissejtek
sejttesteacutenek felsziacuteneacuten teljes szinaptikus aktiacutev zoacutenaacutek taacuterulnak fel ahogy a
plazmamembraacuten lipid kettős reacutetege ketteacutebe toumlrik az extracellulaacuteris (E)-oldalra eacutes a
protoplazmatikus (P)-oldalra
Egy a GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg C-terminaacutelis veacutege ellen
keacutesziacutetett antitest a P-oldal intramembraacuten feheacuterjeacuteinek (IMP) sűrű csoportjaacutet jeloumllte
(Kasugai et al 2010) A GABAerg szinapszisokban nagy a helyi GABAAR alegyseacuteg
immunarany sűrűseacuteg ezeacutert egy ezen alapuloacute nem elfogult koumlruumllhataacuteroloacute moacutedszerrel
hataacuteroztuk meg a veacutelt GABAerg szinapszisok hataacuteraacutet (reacuteszletes leiacuteraacutes a V101
alfejezetben talaacutelhatoacute 8 aacutebra) Ezt koumlvetően GABAAR eacutes NMDAR alegyseacutegek elleni
kettős immunarany jeloumlleacutes segiacutetseacutegeacutevel megbecsuumlltuumlk az NMDA receptor alegyseacuteget
tartalmazoacute GABAerg szinapszisok minimum araacutenyaacutet Mindegyik NMDA receptor
alegyseacuteg ellenes antitest erős jeloumlleacutest adott a piramissejt tuumlskeacuteken (17 aacutebra A-C
beteacutetek) de asszociaacuteloacutedott a GABAAR tartalmuacute szomatikus szinapszisokkal is (17 aacutebra
A-D) Az antitest haacutetteacuterjeloumlleacuteseacutet a szomatikus E-oldalon meacutertuumlk eacutes elhanyagolhatoacute
meacuterteacutekűnek bizonyult (031plusmn008 aranyszemcseμm2 a GluN1 esteacuteben 079plusmn016
aranyszemcseμm2 a GluN2A eacutes 055plusmn018 aranyszemcseμm
2 a GluN2B alegyseacuteg
eseteacuteben) Az NMDAR jelsűrűseacuteg a GABAA receptor-duacutes teruumlleteken (GABAerg
szinapszisokban) azonban 2980plusmn685 aranyszemcseμm2 (n=82 szinapszis 3 egeacuter) volt
a GluN1 4777plusmn677 aranyszemcseμm2 (n=48 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2A eacutes
4583plusmn1158 aranyszemcseμm2 (n=44 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2B immunarany
reakcioacute eseteacuteben
100
17 aacutebra A fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletek alapjaacuten az NMDA-receptor jeloumlleacutes a
posztszinaptikus GABAAR jeloumlleacutessel egyuumltt fordul elő
Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacutekon replika immunarany reakcioacuteboacutel szaacutermazoacute CA1
piramissejtek sejttesteacuten elhelyezkedő GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldala
laacutethatoacute (az aacutebraacuten szuumlrke vonallal hataacuterolva) AndashC Kettős immunarany jeloumlleacutes a
GABAAR β3 alegyseacuteg (10nm aranyszemcseacutek) eacutes az NMDA receptor alegyseacutegek (5 nm
aranyszemcseacutek az aacutebraacuten nyiacutellal jeloumllve) ellen Joacutel laacutethatoacute a GluN1 (A) GluN2A (B) eacutes
GluN2B (C) alegyseacutegek erőteljes asszociaacutecioacuteja a GABAerg szinaptikus teruumlletekhez A
beteacutet aacutebraacutekon felteacutetelezett piramissejt tuumlskeacuteken levő NMDA receptor alegyseacuteg jeloumlleacutesek
laacutethatoacutek Leacutepteacutek 100nm D Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten az NMDA receptorok eacutes
GABAAR szoros egyuumlttaacutellaacutesa figyelhető meg egy piramissejt sejttest-feluumlleteacuten leacutevő oumlt
101
kuumlloumlnaacutelloacute szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten Az IMP csoportosulaacutesok szoacutervaacutenyosan
helyezkednek el a piramissejt egeacutesz plazma felőli P-oldalaacuten Keacutet kisebb extracellulaacuteris
E-oldal toumlreacutes laacutethatoacute a replikaacuten keacutekkel jeloumllve A GABAAR immunarany jeloumlleacutes (az
aacutebraacuten zoumlld gyűrűkkel jeloumllve) felduacutesul az IMP csoportosulaacutesok menteacuten A GABAAR helyi
sűrűseacuteg-eloszlaacutesa alapjaacuten elfogultsaacuteg neacutelkuumll hataacuteroztuk meg a szinaptikus teruumlleteket
(az aacutebraacuten halvaacutenyzoumlld teruumlletkeacutent laacutethatoacute szuumlrke vonallal hataacuterolva) Ezt koumlvetően
figyeltuumlk meg a GluN1 alegyseacuteg elhelyezkedeacuteseacutet (piros gyűrűkkel hataacuterolva) Veacutegezetuumll
a GluN1 alegyseacuteg immunarany sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet meacutertuumlk meg szinaptikus eacutes
szinapszison kiacutevuumlli sejttest felsziacuteneken Leacutepteacutek 200 nm
Maacuteskeacuteppen fogalmazva a szinaptikus NMDAR sűrűseacuteg a meacutert haacutetteacuter-jeloumlleacutes
9906-szorosa a GluN1 6278-szorosa a GluN2A eacutes 9479-szorosa volt a GluN2B
immunreakcioacute eseteacuteben (15 aacutebra D-F) Ennek megfelelően azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus GABAerg szinapszisok 662plusmn68-a (n=82) volt GluN1 pozitiacutev
655plusmn111-a (n=48) volt GluN2A eacutes 705plusmn96-a (n=44) volt GluN2B pozitiacutev (15
aacutebra G) eacutes a szinaptikus receptorsűrűseacuteg minden egyes szinapszis esteacuteben meghaladta
a haacutetteacuter meacuterteacutekeacutenek 30-szorosaacutet Az egy szinapszisban leacutevő aacutetlagos NMDAR
aranyszemcse szaacutem az NMDAR pozitiacutev szinapszisokban 302plusmn051
aranyszemcseszinapszis volt a GluN1 521plusmn095 a GluN2A eacutes 441plusmn054
aranyszemcseszinapszis a GluN2B eseteacuteben (17 aacutebra) A meacutereacutesi eredmeacutenyeink kisseacute
alulbecsuumllhetik a teacutenyleges szinaptikus NMDAR sűrűseacuteget a toumlbbi membraacutennal
oumlsszehasonliacutetva mert a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes akadaacutelyozhatja az NMDAR-
asszociaacutelt immunarany reacuteszecskeacutek hozzaacutefeacutereacuteseacutet a szinapszishoz (Reacuteszletes leiacuteraacutes a V10
fejezetben talaacutelhatoacute) Az aranyszemcseacutek szaacutema eacutes a szinaptikus teruumllet szignifikaacutens
pozitiacutev korrelaacutecioacutet mutatott minden alegyseacuteg-jeloumlleacutes eseteacuteben (Spearman-R korrelaacutecioacute
r=03652 p=000074 a GluN1 eseteacuteben r=05002 p=000029 a GluN2A eseteacuteben
r=04018 p=00069 a GluN2B eseteacuteben) vagyis mineacutel nagyobb egy szinapszis annaacutel
toumlbb NMDAR alegyseacuteget tartalmazott Az aranyszemcseacutek sűrűseacutege viszont nem
vaacuteltozott a szinaptikus teruumllettel (Spearman-R korrelaacutecioacute r=-00031 p=09781 a GluN1
eseteacuteben r=01357 p=03576 a GluN2A eseteacuteben r=- 02923 p=00542 a GluN2B
eseteacuteben) Nem talaacuteltunk szinaptikus GluN1-re jeloumllt aranyszemcseacuteket a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuten a piramissejt specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egerekben (15 aacutebra G n=34
102
szinapszis 2 egeacuter) Az interneuronok dendrittoumlrzseacutere eacuterkező glutamaacuteterg szinapszisok
viszont intenziacuteven jeloumllődtek ezekben az egerekben (nincs aacutebra) azt mutatva hogy a
szomatikus jel hiaacutenya nem technikai okokboacutel eredt a geacutenkiuumltoumltt aacutellatokban ugyanis csak
a piramissejtekből hiaacutenyzott a GluN1 feheacuterje az interneuronokboacutel nem
Tekintve hogy elektrofizioloacutegiai kiacuteseacuterletek maacuter mutattaacutek hogy
extraszinaptikusan is vannak NMDA receptorok (reacuteszletes kifejteacutes a III632
alfejezetben talaacutelhatoacute) megvizsgaacuteltuk az extraszinaptikus sejttest membraacutenokat is Az
extraszinaptikus NMDAR sűrűseacuteg 676plusmn172 910plusmn151 eacutes 265plusmn066
aranyszemcseμm2 volt a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni immunreakcioacuteban kuumlloumln-
kuumlloumln Ez a sűrűseacuteg 449-szor 541-szor eacutes 1762-szor volt alacsonyabb a szinaptikus
sűrűseacutegekneacutel de meacuteg mindig 2205-szor 1202-szor eacutes 549-szor nagyobb a hatter
festődeacutesneacutel a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni reakcioacutekban egyenkeacutent (15 aacutebra D-
F) Ezek az NMDA receptorok talaacuten (pl aktivitaacutesfuumlggő moacutedon) keacutesőbb a GABAerg
szinapszisokba keruumllnek vagy asszociaacuteloacutednak lipid-tutaj feheacuterjeacutekkel amik az NMDA
receptorok internalizaacutecioacutejaacutet vezeacuterlik (Swanwick et al 2009)
Oumlsszefoglalva a CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok
legalaacutebb keacutetharmada tartalmaz NMDA receptor alegyseacutegeket a felnőtt
hippokampuszban
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
posztszinaptikus NMDA receptorok
Azeacutert hogy meghataacuterozzuk az NMDAR pozitiacutev GABAerg szinapszisok
eredeteacutet eacutes hogy tovaacutebb erősiacutetsuumlk hogy kizaacuteroacutelag posztszinaptikusak az NMDA
receptorok beaacutegyazaacutes előtti immunarany kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B
alegyseacuteg ellen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban Minden alegyseacuteg festeacutes
posztszinaptikusan helyezkedett el a szomatikus GABAerg szinapszisokban (18 aacutebra)
GABAerg terminaacutelisok nem festődtek A szomatikus GABAerg szinapszisokban meacutert
aranyszemcseacutek lineaacuteris sűrűseacutege a GluN1 reakcioacuteban 0520 aranyszemcseμm volt miacuteg
az extraszinaptikus jeloumlleacutes joacuteval alacsonyabb volt (0058 aranyszemcseμm) Ez az
eredmeacuteny-most meacuteg egy moacutedszer hasznaacutelataacuteval- tovaacutebb megerősiacuteti hogy az NMDA
receptorok specifikusan a GABAerg szinapszisokkal asszociaacuteloacutednak
103
104
18 Aacutebra Az NMDA-receptorok eacutes az nNOS egyuumltt fejeződnek ki a kosaacutersejtek
terminaacutelisaiban
AndashC A beaacutegyazaacutes előtti GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegek elleni
immunreakcioacutekboacutel szaacutermazoacute elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken a sejttestre eacuterkező
GABAerg szinapszisokban kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan elhelyezkedő NMDA-receptor
jeloumlleacutes laacutethatoacute Et glutamaacuteterg terminaacutelis It GABAerg terminaacutelis Ps piramissejt
sejtteste Leacutepteacutek (C-ben) AndashC 200 nm DndashK Beaacutegyazaacutes előtti kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez reakcioacutekboacutel szaacutermazoacute felveacutetelek Sorozat- (D F H) eacutes egyes-(IndashK)
metszeteken laacutethatoacute hogy mind a PV- mind pedig a vGluT3CCK-pozitiacutev (soumlteacutet
csapadeacutek) kosaacutersejt-terminaacutelisok szinapszisai posztszinaptikusan kifejezik a GluN1 2A
eacutes 2B alegyseacutegeket (aranyszemcseacutek nyilakkal jeloumllve) E Sorozatmetszeteken laacutethatoacute
hogy az nNOS posztszinaptikusan van jelen mind a PV- (E) mind pedig a vGluT3-
pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban Leacutepteacutek (K-ban) DndashK 250 nm
Ezt koumlvetően immunarany-immunperoxidaacutez kettős jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk NMDAR-
parvalbumin (PV) eacutes NMDAR- vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3 (vGluT3) ellen Az
utoacutebbiroacutel joacutel ismert hogy az interneuronok koumlzuumll kizaacuteroacutelag a kolecisztokinin (CCK)-
tartalmuacuteakban talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (laacutesd III342 alfejezet Somogyi et
al 2004) eacutes koumlruumll-beluumll 90-aacutet jeloumlli meg CCK-pozitiacutev kosaacuterterminaacutelisoknak a CA1
reacutegioacuteban (nem publikaacutelt megfigyeleacutes) A hippokampuszban nincs aacutetfedeacutes a PV- eacutes
CCK-tartalmuacute interneuron populaacutecioacutek koumlzt Azt talaacuteltuk hogy a PV pozitiacutev
terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett szinapszisok 426-a (n=47 szinapszis 2 egeacuterből) volt jeloumllt
GluN1alegyseacutegre 364 (n=33 2 egeacuter) GluN2A alegyseacutegre eacutes 306 (n=36 2 egeacuter)
volt jeloumllt GluN2B alegyseacutegre (18 aacutebra D H J 15 aacutebra H) A vGluT3 pozitiacutev
terminaacutelisok szinapszisai eseteacuteben 610 (n=41 2 egeacuter) volt pozitiacutev GluN1-re 429
(n=28 2 egeacuter) GluN2A-ra eacutes 379 (n=29 2 egeacuter) GluN2B-re (18 aacutebra F I K 15
aacutebra I) Habaacuter a munkaacutenk soraacuten a szomatikus szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk neacutehaacuteny
dendritikus gaacutetloacute szinapszis szinteacuten pozitiacutev volt NMDAR alegyseacutegekre (nem mutatjuk)
Mivel az nNOS eacutes az NMDA receptor antitestek mind nyuacutelban keacuteszuumlltek iacutegy
nincs megbiacutezhatoacute moacutedszer arra hogy direkt kolokalizaacuteljuk ezeket az antitesteket Ennek
elleneacutere az a teacuteny az nNOS eacutes az NMDA receptor jelen volt a kosaacutersejt-
105
szinapszisokban (majdnem azonos araacutenyban reacuteszletes kifejteacutes a VII6 fejezetben
talaacutelhatoacute) szinteacuten erősen azt sugallja hogy kolokalizaacuteloacutednak a szomatikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus kompartmentjeacuteben
106
VII MEGBESZEacuteLEacuteS
Eacutertekezeacutesem legfontosabb eredmeacutenyei a koumlvetkezők
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokban
A hippokampaacutelis piramissejtekről joacutel ismert hogy kifejeznek nNOS-t eacutes leiacutertaacutek
a serkentő szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacutehoz viszonyiacutetott pontos
elhelyezkedeacuteseacutet is (laacutesd III51 alfejezetben) Feltehetően azeacutert nem volt adat az nNOS
107
GABAerg szinapszokban valoacute elhelyezkedeacuteseacuteről mert a serkentő szinapszisok
hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesaacuteban betoumlltoumltt szerepe toumlbb figyelmet nyert (laacutesd III572
alfejezet) illetve azeacutert is mert az nNOS jel csak nagyon gyengeacuten fixaacutelt szoumlveten
mutathatoacute ki beaacutegyazaacutes előtti kiacuteseacuterletekben (laacutesd V2 fejezet) A hippokampaacutelis CA1
piramissejtek kuumlloumlnboumlző tiacutepusuacute interneuronok aacuteltal szabaacutelyozoacutednak (laacutesd a III34
alfejezetben) melyek a piramissejtek kuumlloumlnboumlző domeacutenjeit ceacutelozzaacutek Kvantitatiacutev
eredmeacutenyeink eacutes a kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek arra engednek koumlvetkeztetni hogy a
kosaacutersejtek (mind a PV mind CCKvGluT3 tiacutepusuacute) aacuteltal keacutepzett szinapszisok nagy
reacutesze nNOS tartalmuacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is Hasonloacutean az AIS szinapszisok
melyeket a kandelaacuteber-sejtek keacutepeznek eacutes szaacutemos dendritikus szinapszis is nNOS
pozitiacutev volt A NO szaacutemaacutera a membraacutenok szabadon aacutetjaacuterhatoacutek meacutegis a NO jel csak paacuter
mikromeacuteterig detektaacutelhatoacute a termelődeacutes helyeacutetől (Iino 2006 Namiki et al 2005) Ezek
a tulajdonsaacutegok azt sugalljaacutek hogy a NO jelaacutetvitel nemcsak hateacutekony eacutes gyors vaacutelaszra
keacutepes hanem szinapszis specifikus is (laacutesd a III53 alfejezetben) Eredmeacutenyeink
szerint az nNOS nagy felduacutesulaacutest mutatott a GABAerg szinapszisokban (a
posztszinaptikus membraacutenban) a szomszeacutedos nem-szinaptikus membraacuten domeacutenekkel
oumlsszehasonliacutetva eacutes az interneuron terminaacutelisok melyek ezeket a szinapszisokat
alkotjaacutek tartalmaztak NO receptor NOsGC-t
Az nNOS akkor keacutepes NO termeleacutesre ha L-arginin eacutes oxigeacuten jelenleacuteteacuteben a
megemelkedett intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute hataacutesaacutera a kalcium-kalmodulin azt
aktivaacutelja (Bredt eacutes Snyder 1990 Lee eacutes Stull 1998) A serkentő szinapszisokban ezt a
lokaacutelis kalcium koncentraacutecioacutet szinaptikus NMDA receptorok eacutes egyeacuteb feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek tartjaacutek fenn Eddig nem igazoltaacutek olyan kalcium csatornaacutek jelenleacuteteacutet
a GABAerg szinapszisokban amik kellően magas kalcium szintet biztosiacutetanaacutenak a
GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten egeacuteszen lokaacutelisan Mindez nem is
meglepő tekintve hogy ezek beduacutesulaacutesa igen valoacutesziacutenűtlennek tűnt egy gaacutetloacute
szinapszisban Az L- eacutes T-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek jelen vannak ezen
szinapszisok koumlruumll a dendriteken eacutes a periszomatikus membraacutenokon (Kaacuteli eacutes Freund
2005 Magee et al 1998) Ezek a csatornaacutek mind dendritikus mind visszaterjedő
akcioacutes potenciaacutel hataacutesaacutera aktivaacuteloacutedhatnak megemelve a sejten beluumlli kalcium
koncetraacutecioacutejaacutet Amikor azonban az NMDA-adagolaacutes hataacutesaacutet vizsgaacuteltuk a
feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek gaacutetlaacutesa egyaacuteltalaacuten nem befolyaacutesolta a cGMP-jeloumlleacutest
108
(14 aacutebra E VI6 fejezet) iacutegy kicsi a valoacutesziacutenűseacutege hogy szerepet jaacutetszanaacutenak az
nNOS aktivaacutelaacutesaacuteban Bizonyos irodalmi adatok alapjaacuten az nNOS metabotroacutep
receptorokon keresztuumll intracellulaacuteris kalcium forraacutesboacutel is aktivaacutelhatoacute a mAchR
(kifejezetten M1M3) aktivaacutecioacutejaacutet vizsgaacuteltaacutek (Hu eacutes el-Fakahany 1993 Mathes eacutes
Thompson 1996) raacuteadaacutesul az M1M3 receptorok a piramissejtek teljes
szomatodendritikus tengelyeacuten megtalaacutelhatoacutek (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) valamint a mGluR5 aktivaacutecioacuteja hozhatoacute meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe
nNOS aktivaacutelaacutessal ami viszont leacutenyegesen kisebb mennyiseacutegben van jelen a (tuumlskeacuten
kiacutevuumlli) szomatodendritikus reacutegioacuteban (Lujaacuten et al 1997) Maacutes kutatoacutecsoportok szerint
azonban az nNOS kizaacuteroacutelag extracellulaacuteris forraacutesboacutel aktivaacutelhatoacute (Alagarsamy et al
1994 Muir et al 2010) Sajaacutet kiacuteseacuterleteink a metabotroacutep receptorok ingerleacuteseacutere ez
utoacutebbit tudtaacutek megerősiacuteteni a hippokampuszra neacutezve ugyanis sem a mAchR agonista
karbachol sem a mGluR5 agonista DHPG kuumlloumlnboumlző koncetraacutecioacutekban eacutes ideig
alkalmazva sem volt keacutepes az NO jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacutera (nem publikaacutelt adatok) A
lehetseacuteges kalcium forraacutesokat megvizsgaacutelva tehaacutet kizaacuteroacutelag az NMDA receptorok
aktivaacutelaacutesa tudta elindiacutetani az NO szinteacuteziseacutet (reacuteszletesen laacutesd VII5 eacutes VII6
fejezetben)
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
sal
Az NOsGC alegyseacutegek mRNS eloszlaacutesaacutet 8 napos patkaacuteny hippokampuszban kis
felbontaacutessal maacuter leiacutertaacutek eszerint gyenge α1 eacutes erősebb α2 eacutes β1 alegyseacuteg mintaacutezat volt
megfigyelhető (Gibb eacutes Garthwaite 2001) Felnőtt patkaacutenyokban ugyancsak kis
nagyiacutetaacutessal fennmaradt a nagy kuumlloumlnbseacuteg az α1 eacutes α2 alegyseacuteg festődeacuteseacuteben (Pifarreacute et
al 2007) Eredmeacutenyeink elsőkeacutent taacutertaacutek fel nagy felbontaacutessal sejtes szinten az α
alegyseacutegek elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban valamint az α1 eacutes α2 alegyseacuteg
festődeacuteseacutenek szeacutetvaacutelaacutesaacutet immunhisztokeacutemiai moacutedszerrel Kimutattuk hogy miacuteg az α1β1
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptor csak interneuronokban fejeződik ki addig az α2β1
komplex csak piramissejtekre korlaacutetozoacutedik mind egeacuterben mind patkaacutenyban
Eredmeacutenyuumlnk miszerint gyakorlatilag minden α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron pozitiacutev
volt β1 alegyseacutegre eacutes fordiacutetva nemcsak igazolja az antitestek specificitaacutesaacutet de
109
immunhisztokeacutemiai bizonyiacuteteacutekot szolgaacuteltat arra hogy nincs olyan interneuron ami csak
α2 tartalmuacute NOsGC-t fejezne ki A legtoumlbb periszomatikus axon terminaacutelis kifejezett
NOsGC α1 alegyseacuteget ami nagyban valoacutesziacutenűsiacuteti hogy mindkeacutet tiacutepusuacute szomatikus
gaacutetloacute szinapszis jeloumllődoumltt ezekben az aacutellatokban Raacuteadaacutesul sok axo-axonikus terminaacutelis
is tartalmazott NOsGC-t Ezek az adatok joacutel illeszkednek a periszomatikus szinapszisok
nNOS jeloumlleacuteseacuteneacutel tapasztaltakhoz ami azt sugallja hogy az NO szintaacutez eacutes az NO
receptor kifejeződeacutese a szinapszis keacutet oldalaacuten egybeesik A dendritikus eacutes
periszomatikus GABAerg terminaacutelisok NOsGC jeloumllődeacutese egeacuterben eacutes patkaacutenyban
megerősiacuteti hogy az NO jel detektaacutelhatoacute ezekben a terminaacutelisokban
Habaacuter a keacutet α alegyseacuteg elsődleges szerkezete jelentősen csak a regulaacutetoros
domeacutenben teacuter el egymaacutestoacutel eddig a keacutet izoforma- α1β1 eacutes α2β1- koumlzt semmilyen
funkcionaacutelisan relevaacutens kuumlloumlnbseacuteget sem mutattak ki a regulaacutecioacutes tulajdonsaacutegaik
szubsztraacutet affinitaacutesuk katalitikus aktivitaacutesuk vagy NO szenzitivitaacutesuk tekinteteacuteben (
laacutesd a III54 alfejezetben Russwurm et al 1998) Egy fontos kuumlloumlnbseacuteg azonban a keacutet
α alegyseacuteg koumlzt hogy szelektiacutev a szubcellulaacuteris ceacutelelemuumlk Uacutej eredmeacutenyek azt mutatjaacutek
hogy miacuteg az α1β1 izoforma citoplazmatikus addig az α2β1 izoforma lehorgonyzoacutedik a
PDZ-domeacutent hodozoacute PSD-95 feheacuterjeacutehez (Russwurm et al 2001) ami a serkentő
posztszinaptikus denzitaacutes egyik alkotoacuteja Tovaacutebbi adatokboacutel az is kideruumll hogy
valoacutejaacuteban a PSD-95 az NOcGMP kaszkaacuted szinte minden elemeacutevel keacutepes koumllcsoumlnhatni
beleeacutertve az nNOS-t is (Brenman et al 1996 Koesling et al 2004 Russwurm eacutes
Koesling 2002) Eacuteppen ezeacutert azt gondoljuk hogy a hippokampaacutelis piramissejtek
serkentő szinapszisaiban a PSD-95 koumlti az NOsGC α2β1-t az nNOS-sal eacutes az NMDA
receptorral egyuumltt a posztszinaptikus oldalon miacuteg preszinaptikusan az α2β1 egyeacuteb PDZ-
domeacuten tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutehez koumltődhet mint peacuteldaacuteul a szinapszis-asszociaacutelt
protein-97 (Muumlller et al 1995) Habaacuter a piramissejtekre eacuterkező GABAerg
szinapszisokban meacuteg nem figyeltek meg PSD-95 feheacuterjeacutet toumlbb PDZ-domeacuten tartalmuacute
horgonyzoacute feheacuterjeacutet mint a glutamaacutet-receptor-koumllcsoumlnhatoacute proteint (GRIP1) vagy a
szinaptikus aacutellvaacutenyzoacute molekula (SSCAM) sikeruumllt kimutatni (Charych et al 2004
Hirao et al 1998 Kittler et al 2004 Sumita et al 2007) Ezek tehaacutet horgonyzoacuteik
lehetnek az nNOS molekulaacuteknak a GABAerg szinapszisokban ahova akaacuter meacuteg az
NOsGC α2β1 izoforma is bekoumltődhet Ahogy a munkaacutenkboacutel is kideruumllt az α1β1 izoforma
pedig a szinapszisok preszinaptikus oldalaacuten vagyis csak a GABAerg terminaacutelisokban
110
volt jelen Spekulaacutecioacutekeacutent azt is felteacutetelezhetjuumlk hogy mivel az interneuronokon
veacutegződő serkentő szinapszisokban szinteacuten talaacutelhatoacute PSD-95 (El-Husseini et al 2000)
az α2 alegyseacuteg azonban hiaacutenyzik az interneuronokboacutel iacutegy az interneuronok serkentő
szinapszisaiboacutel hiaacutenyozhat a szinaptikus plaszticitaacutes ezen formaacuteja
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC koumlzvetiacutetette jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
Az in situ hibridizaacutecioacutes eacutes immunhisztokeacutemiai adatok azt mutattaacutek hogy nem
minden interneuron volt egyformaacuten pozitiacutev NOsGC α1 alegyseacutegre Megvizsgaacutelva neacutegy
ritkaacuten aacutetlapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet a fluoreszcens meacutereacuteseink azt mutattaacutek hogy
miacuteg a periszomatikus CCK eacutes PV pozitiacutev interneuronok nagy reacutesze kifejez NOsGC-t
addig a dendriteket ceacutelzoacute SOM eacutes nNOS pozitiacutev interneuronok kevesebb mint
egyharmada tartalmazott NOsGC-t Azt is kimutattuk hogy a CCK pozitiacutev kosaacutersejtek
amiket CB1 receptor ellenes immunreakcioacute segiacutetseacutegeacutevel azonosiacutetottunk sosem fednek
aacutet az nNOS tartalmuacute interneuronok populaacutecioacutejaacuteval a CA1 teruumlleteacuten Az NOsGC
kimutataacutesa ezen interneuronok egy bizonyos reacuteszeacuteben nem felteacutetlenuumll jelenti azt hogy
az NOsGC tartalom tovaacutebbi alpopulaacutecioacutekra osztanaacute ezeket az interneuron tiacutepusokat
Sokkal inkaacutebb egy dinamikusan vaacuteltozoacute aacutellapotfuumlggő tulajdonsaacutega lehet az NOsGC
tartalom ezeknek a sejteknek Mindazonaacuteltal eacuterdekes hogy szignifikaacutens korrelaacutecioacute
mutatkozott a PV vagy nNOS pozitiacutev sejttestek meacuterete eacutes NOsGCα1 tartalma koumlzoumltt
ami arra utal hogy az NOsGC jelenleacutete alapvető metabolikus kuumlloumlnbseacutegekkel van
kapcsolatban meacuteg egy adott interneuron populaacutecioacuten beluumll is (az ok-okozati oumlsszefuumlggeacutes
egyelőre bizonyiacutetaacutesra vaacuter) Oumlsszegezve eredmeacutenyeink megmutattaacutek hogy az NO
jelaacutetvitel molekulaacuteris alkotoacuteelemei jelen vannak a hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben eacutes kuumlloumlnboumlzik a glutamaacuteterg szinapszisokban talaacuteltakhoz
keacutepest Ez a molekulaacuteris kuumlloumlnbseacuteg lehetőveacute teszi a gaacutetloacute eacutes serkentő szinaptikus
plaszticitaacutes szelektiacutev eacutes kuumlloumlnboumlző manipulaacutecioacutejaacutet ami remeacutenyt adhat a joumlvőben olyan
idegrendszeri megbetegedeacutesek farmakoteraacutepiaacutejaacuteban melyek a serkenteacutes eacutes a gaacutetlaacutes
egyensuacutelyaacutenak felborulaacutesaacuteval jaacuternak az agykeacuteregben
111
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesra
Az NOsGC-eacuten keresztuumll leacutetrejoumlvő cGMP szinteacutezis a meghataacuterozoacute leacutepeacutes a NO
jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel az agyban (Boulton et al 1994 Makhinson et al 2006
Monfort et al 2002) Szubkortikaacutelis teruumlleteken a NO-NOsGC-cGMP uacutetvonal szerepeacutet
a GABAerg neurotranszmisszioacute serkenteacuteseacuteben (Klyachko et al 2001 Kraus eacutes Prast
2002 Li et al 2004) eacutes gaacutetlaacutesaacuteban (Ozaki et al 2000) is kimutattaacutek A hippokampusz
GABAerg szinapszisairoacutel egyetlen adat aacutell rendelkezeacutesuumlnkre amikor is a CCK (eacutes
CB1R) tartalmuacute kosaacutersejtek DSI jelenseacutegeacutet vizsgaacutelva az NO az eCB-okkal
egyuumlttműkoumldoumltt a GABAerg jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezve (Makara et al 2007) A
hippokampusz toumlbbi interneuronjaacutenak NO szabaacutelyozaacutesaacuteroacutel egyelőre nincs adat A
cGMP legfontosabb ceacutelelemei (reacuteszletesen laacutesd a III56 alfejezetben) (1) a CNG
csatornaacutek melyek koumlzuumll neacutehaacutenyat maacuter kimutattak hippokampaacutelis interneuronokban
(Kingston et al 1996 Loumlrincz et al 2002 Maccaferri eacutes McBain 1996) (2) a cGMP-
fuumlggő foszfodieacuteszteraacutezok (PDE) szinteacuten kimutathatoacutek interneuronokban eacutes (3) a PKG
enzimek ami valoacutesziacutenűleg szinteacuten megtalaacutelhatoacute interneuronokban (de Vente et al
2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKGII a paraventrikulaacuteris magban
NO-cGMP-fuumlggő moacutedon a GABAerg transzmisszioacute noumlvekedeacuteseacutet okozta (Li et al
2004) A PDE-k hataacutesai sokreacutetűek lehetnek visszahathatnak a cGMP bontaacutesaacutera cGMP
fuumlggő moacutedon kihathatnak a cAMP lebontaacutesaacutera eacutes a cAMP-fuumlggő PDE-k is fokozhatjaacutek
a cGMP lebontaacutesaacutet A cGMP-cAMP egyensuacutely eltolaacutesa is kihat a neurotranszmisszioacutera
Habaacuter a ceacutelelemek megleacutete toumlbbnyire igazolt a hippokampuszban interneuron tiacutepus
terminaacutelis populaacutecioacutes szintű eloszlaacutesuk nem ismert
Az agyban aacuteltalaacutenosan a NO hataacutesa kisseacute ellentmondaacutesos mind a GABAerg
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesa mind serkenteacutese ismert Erre toumlbb magyaraacutezat is lehetseacuteges vagy a
kiacuteseacuterleteket nem veacutegezteacutek megfelelő NO koncentraacutecioacute mellett ami nem meglepő
ismerve a mostansaacuteg napvilaacutegot laacutetott valoacutes fizioloacutegiaacutes NO koncentraacutecioacutekat (laacutesd a
III53 alfejezetben) vagy pedig lehet egyeacuteb bioloacutegiai magyaraacutezata is Utoacutebbira peacutelda
lehet hogy a koraacutebban emliacutetett ceacutelelemek kuumlloumlnboumlző kombinaacutecioacutei a terminaacutelis
populaacutecioacutekban akaacuter ellenteacutetes hataacutest is kifejthetnek a GABAerg transzmisszioacutera A
hippokampuszban ndash ahol az NO-eCB koumllcsoumlnhataacutesaacutet maacuter leiacutertaacutek ndash egy nemreacutegiben
publikaacutelt cikkből kideruumllt hogy ha a kainaacutet receptorok oumlnmagukban helyezkedtek el a
112
preszinaptikus terminaacutelison akkor aktivaacutecioacutejuk a transzmisszioacute serkenteacuteseacutet amikor
CB1 receptorokkal egyuumltt fejeződtek ki akkor annak gaacutetlaacutesaacutet okozzaacutek (Lourenccedilo et al
2010) Paacuterhuzamot vonva a periszomatikus kosaacutersejtekkel elkeacutepzelhetőnek tartom
hogy a PV kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a NO noumlvelneacute a GABA felszabadulaacutesaacutet a CCK-
CB1 kosaacuter terminaacutelisokban pedig a NO az eCB rendszerrel egyuumlttműkoumldve
csoumlkkenteneacute azt Ez funkcionaacutelis szempontboacutel is megaacutellnaacute a helyeacutet hiszen a CCK
kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel adott esetben (faacutezis-előretoloacutedaacutes) mindenkeacuteppen meg kell
szabadulni (a keacutet paacutelya erősiacuteti egymaacutest) miacuteg az ldquooacuteraműrdquo PV kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel
semmikeacuteppen sem erősiacuteteacutesuumlk pedig veacutelemeacutenyem szerint segiacuteteneacute az oszcillaacutecioacutekban
betoumlltoumltt szerepuumlket Egy ilyen ldquoJanusrdquo szabaacutelyozaacutesra szinteacuten elkeacutepzelhető egy PDE-
hipoteacutezis a kuumlloumlnboumlző PDE-k a jelaacutetvitel serkenteacuteseacutet eacutes gaacutetlaacutesaacutet is okozhatjaacutek Ha egy
ilyen szeacutetvaacutelaacutes teacutenyleg leacutetezne annak klinikai koumlvetkezmeacutenyei is lehetneacutenek hiszen a
legtoumlbb PDE-nak specifikus gaacutetloacuteszere is van raacuteadaacutesul ezek maacutes indikaacutecioacuteval maacuter
forgalomban leacutevő gyoacutegyszerek (sziacuteveleacutegtelenseacuteg erektilis zavarok)
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Az NMDA receptorok eacutes a kalciumfuumlggő nNOS egyuumltt van lehorgonyozva a
glutamaacuteterg szinapszisokban ami biztosiacutetja hogy az nNOS műkoumldeacutese aktivitaacutesfuumlggő
moacutedon koumlvetkezzen be Eredmeacutenyeink alapjaacuten a nNOS a piramissejtek sejttesteacutere
eacuterkező GABAerg szinapszisokban is kifejeződik Bizonyos periszomatikus
szinapszisokban a NO a szinaptikus transzmisszioacutet is keacutepes befolyaacutesolni (laacutesd előbb
(Makara et al 2007) Azt is kimutattuk hogy az NMDA receptorok felelősek lehetnek
az nNOS beindiacutetaacutesaacuteeacutert a GABAerg szinapszisokban eacutes ennek koumlvetkezmeacutenyekeacutent
keletkezik is cGMP a GABAerg terminaacutelisokban Radioimmunoassay segiacutetseacutegeacutevel maacutes
kutatoacutecsoportok kimutattaacutek hogy miacuteg NMDA (300 μM) adagolaacutesa hatalmas cGMP
noumlvekedeacutessel jaacuter a vad tiacutepusuacute egeacuter CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutejaacuteban addig nem
figyelhető meg cGMP szint noumlvekedeacutes az NOsGC α1-- egeacuter ugyanezen agyteruumlleteacuten
(Taqatqeh et al 2009) Tekintve hogy kiacuteseacuterleteinkben az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmuacute
NO receptor kizaacuteroacutelag GABAerg interneuronokban volt kimutathatoacute ezen az
agyteruumlleten a fenti eredmeacutenyek azt sugalljaacutek hogy az NMDA kivaacuteltotta cGMP
felhalmozoacutedaacutes elsősorban a GABAerg interneuronokban toumlrteacutent Valoacuteban azt talaacuteltuk
113
hogy a hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletekhez adagolt mindoumlssze 5μM NMDA massziacutev
cGMP halmozoacutedaacutest indukaacutelt a kosaacutersejtek axonterminaacutelisaiban Valoacutesziacutenűtlen azonban
hogy ez a hataacutes direkt moacutedon az interneuronok dendritjein leacutevő NMDA receptorokon
keresztuumll joumltt volna leacutetre mert a hataacutes vaacuteltozatlan maradt mikor tetrodotoxin (TTX)
segiacutetseacutegeacutevel gaacutetoltuk az akcioacutes potenciaacutelok terjedeacuteseacutet ami termeacuteszetesen eacuterintette az
interneuronokat is Tovaacutebbaacute kimutattaacutek hogy valoacutesziacutenűtlen hogy 10μM-naacutel kevesebb
NMDA NO termeleacutest vaacuteltson ki az nNOS pozitiacutev interneuronokboacutel Amikor 100μM
NMDA-val leacutetre is hoztaacutek az NO termeleacutest ezen interneuronokban a TTX akkor is
keacutepes volt kiveacutedeni ezt a hataacutest (Lovick et al 1999) Ez megerősiacuteti hogy
valoacutesziacutenűtlen hogy kiacuteseacuterleteink soraacuten az 5μM NMDA adagolaacutesaacutenak baacutermilyen hataacutesa
lett volna az interneuronok NO termeleacuteseacutere TTX jelenleacuteteacuteben A feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek gaacutetlaacutesa sem befolyaacutesolta az NMDA aacuteltal leacutetrehozott hataacutest ami azt
sugallja hogy az NMDA receptorokon keresztuumlli kalcium beaacuteramlaacutes hateacutekony volt
Raacuteadaacutesul eacutelettani kiacuteseacuterletek alapjaacuten a NO koncentraacutecioacuteja 1 nM (vagy az alatti) eacuterteacuteket
vesz fel a termelődeacutes helyeacuten eacutes gyorsan csoumlkken a szinapszis koumlruumll a szoumlvet magas NO
elnyelőkeacutepesseacutege miatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Iacutegy tehaacutet valoacutesziacutenűtlen hogy a NO a
termelődeacutes helyeacutetől szaacutemiacutetott 1-15 mikromeacuteteren tuacutel keacutepes lenne befolyaacutesolni a helyi
jelaacutetvitelt az axon terminaacutelisokban Az NMDA indukaacutelta cGMP felhalmozoacutedaacutes teljesen
kiveacutedhető volt NMDAR nNOS vagy NOsGC gaacutetloacutek előinkubaacutelaacutesaacuteval eacutes teljesen
hiaacutenyzott az nNOS -- egerekből Ezen eredmeacutenyek arra utalnak hogy az NMDA
receptorok melyeket koumlzvetlenuumll a szomatikus GABAerg szinapszisokban talaacuteltunk
felelősek az nNOS-NO-NOsGC-cGMP kaszkaacuted beindiacutetaacutesaacuteeacutert Habaacuter munkaacutenkban a
CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutera foacutekuszaacuteltunk eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a
szinapszisok NO-fuumlggő szabaacutelyozaacutesa kuumlloumlnboumlzőkeacuteppen műkoumldik a hippokampusz egyes
reacutegioacuteiban A NO donor minden Ammon-szarvi teruumlleten keacutepes volt a cGMP jel
emeleacuteseacutere a gyrus dentatusban azonban nem ami valoacutesziacutenűleg a szemcsesejtek
speciaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegainak eacutes ebből koumlvetkező szerepuumlknek koumlszoumlnhető (laacutesd
a III32 eacutes III33 alfejezetekben) Mindamellett feltűnő kuumlloumlnbseacutegek voltak az
Ammon szarv kuumlloumlnboumlző reacutegioacutei koumlzoumltt is A CA1 eacutes CA3c kosaacutersejt terminaacutelisaiban
nem volt nNOS-cGMP alapaktivitaacutes de massziacutevan aktivaacutelhatoacute volt NMDA
adagolaacutesaacuteval miacuteg a CA3ab reacutegioacute kosaacutersejt terminaacutelisai rendelkeztek neacutemi cGMP
aktivitaacutessal de NMDA adaacutesaacuteval maacuter nem lehetett tovaacutebbi noumlvekedeacutest eleacuterni Annak
114
hogy a CA3ab eacutes CA3c piramissejtek morfoloacutegiai kuumlloumlnbseacutegeinek (laacutesd a III32 eacutes
III33 alfejezetekben) van-e jelentőseacutege a jelenseacutegben nem tisztaacutezott Oumlnmagaacuteban nem
magyaraacutezhatja a reacutegioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteget az NMDA receptorok kuumlloumlnboumlző NMDA
koumlteacutesi affinitaacutesa mivel a CA3c ebben nem kuumlloumlnboumlzik a toumlbbi CA3 reacutegioacutetoacutel eacutes az
NMDA koumlteacutes a gyrus dentatusban is erős (Monaghan eacutes Cotman 1985) Ezek a
regionaacutelis kuumlloumlnbseacutegek megfigyelhetők voltak a TTX tartalmuacute magneacutezium-mentes
oldat alkalmazaacutesaacutenaacutel is ami azt mutatja hogy valoacutesziacutenűleg nem az NMDA receptorok
feszuumlltseacuteg-eacuterzeacutekenyseacutegeacuteben volt kuumlloumlnbseacuteg az egyes reacutegioacutekban Egy koraacutebbi
tanulmaacutenyban nagy teacuterbeli felbontaacutesuacute NMDA mikroinjektaacutelaacutest veacutegeztek a
hippokampaacutelis principaacutelis sejtek sejttestei mellett eacutes a keletkező NO koncentraacutecioacutejaacutet a
koumlzvetlen koumlzeleacuteben meacuterteacutek mikroszenzor segiacutetseacutegeacutevel (Ledo et al 2004) Ezekben a
kiacuteseacuterletekben a hippokampusz kuumlloumlnboumlző reacutegioacuteiban meacutert NO koncentraacutecioacute joacutel korrelaacutelt
az aacuteltalunk NMDA-val kivaacuteltott reacutegioacutespecifikus cGMP termelődeacutessel Eredmeacutenyeink
azt sugalljaacutek hogy azok a meacutert kuumlloumlnbseacutegek joacutereacuteszt a periszomatikus GABAerg
szinapszisokban leacutetrejoumlvő massziacutev nNOS-cGMP kaszkaacuted aktivaacutecioacutejaacuteboacutel szaacutermaznak
mivel a mikroszenzor a periszomatikus reacutegioacuteban volt eacutes a glutamaacuteterg terminaacutelisok
nagy reacutesze toumlbb tiacutez mikromeacuteterre talaacutelhatoacute innen a stratum radiatumban
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokban
Ahogy az eredmeacutenyekneacutel olvashatoacute a szomatikus GABAerg szinapszisok 75-
a tartalmazott nNOS enzimet posztszinaptikusan miacuteg 79-a a terminaacutelisaiknak NO
receptor tartalmuacute (NOsGC α1β1) volt Tovaacutebbaacute ezen GABAerg terminaacutelisok 57-a
cGMP termeleacutest mutat NMDA adagolaacutesaacutera eacutes legalaacutebb 66-a ezeknek a
szinapszisoknak kifejezi az NMDA receptor GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegeacutet
posztszinaptikusan Ezen alegyseacutegek eloszlaacutesa nem kuumlloumlnboumlzoumltt a kuumlloumlnboumlző
kosaacutersejtek szinapszisaiban ami arra utal hogy az NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP
uacutetvonal a legtoumlbb ha nem az oumlsszes GABAerg szinapszisban megtalaacutelhatoacute (19 aacutebra) A
kalciumfuumlggő nNOS 05-1 μM kalcium hataacutesaacutera kezd NO termeleacutesbe (Lee eacutes Stull
1998) A glutamaacuteterg szinapszisokban ekkora meacuterteacutekű kalciumszint noumlvekedeacutes a
funkcionaacutelisan koumltoumltt NMDA receptorokon keresztuumll joumln leacutetre (Brenman eacutes Bredt
1997) Az NMDA receptorok eacutes az nNOS posztszinaptikus asszociaacutecioacuteja biztosiacutetja
115
hogy a NO termelődeacutese a szinapszisokban teacuterben korlaacutetozottan eacutes aktivitaacutes fuumlggő
moacutedon joumlhessen leacutetre ami nagyban noumlveli az informaacutecioacute feldolgozoacute kapacitaacutest eacutes a
teacuterbeli szelektivitaacutest Ez kuumlloumlnoumlsen fontos lehet a GABAerg interneuronok aacuteltal keacutepzett
szinapszisokban mert ezen neuronok alapvető szerepet jaacutetszanak a populaacutecioacutes kisuumlleacutesi
mintaacutezatok szabaacutelyozaacutesaacuteban a hippokampuszban (Freund 2003) Habaacuter becsleacuteseink
alapjaacuten koumlruumllbeluumll oumltszoumlr kevesebb NMDA receptor van a GABAerg szinapszisokban a
glutamaacuteterg szinapszisokhoz keacutepest kinetikai meacutereacutesek alapjaacuten ez toumlbb mint eleacutegseacuteges
ahhoz hogy preszinaptikusan cGMP felhalmozoacutedaacutest okozzon koumlszoumlnhetően a NO-jel
nagyon hateacutekony detektaacutecioacutejaacutenak eacutes amplifikaacutecioacutejaacutenak (laacutesd a III54 alfejezetben
(Garthwaite 2008) Mind az nNOS mind az NMDA receptorok PDZ-tartalmuacute
feheacuterjeacutekhez vannak lehorgonyozva a glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus
denzitaacutesaacutehoz Mindemellett a ldquoSynaptic Scaffolding Moleculerdquo (SSCAM) PDZ-domeacuten
tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutet azonkiacutevuumll hogy megtalaacuteltaacutek hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisokban is (laacutesd VII2 fejezetben (Sumita et al 2007) kimutattaacutek az NMDA
receptor alegyseacutegekkel valoacute interakcioacutejaacutet is (Hirao et al 1998) Koumlvetkezeacuteskeacuteppen ezek
a feheacuterjeacutek felelősek lehetnek az NMDA receptorok eacutes nNOS egyuumlttes lehorgonyzaacutesaacuteeacutert
a GABAerg szinapszisokban
A GABAerg szinapszisokban elhelyezkedő NMDA receptorok az NO rendszer
aktivaacutelaacutesaacuten kiacutevuumll fontos szerepet jaacutetszhatnak a GABAA receptorok szinaptikus
szintjeacutenek aktivitaacutesfuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban is (Muir et al 2010)
NMDA receptor koumlzvetiacutetette aacuteramokat maacuter reacutegoacuteta leiacutertak a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuteboacutel toumlrteacutenő elvezeteacutes soraacuten eacutes elektrofizioloacutegiai meacutereacutesek alapjaacuten az NMDA
receptorok toumlbb mint egyharmada a serkentő szinapszisokon kiacutevuumll helyezkedik el (laacutesd
a III632 alfejezetben) Eredmeacutenyeinkkel egyeteacuterteacutesben a leguacutejabb eredmeacutenyek
alapjaacuten a sejttesten a GluN1 alegyseacuteg mellett GluN2A eacutes GluN2B oumlsszeteacutetelű NMDA
receptorok is vannak (Harris eacutes Pettit 2007) Bebizonyiacutetottuk hogy a GABAerg
szinapszisok mindhaacuterom NMDAR alegyseacuteget kifejezik mindamellett azt is kimutattuk
hogy egy reacuteszuumlk ldquovaloacutebanrdquo extraszinaptikus A piramissejtek sejttesteacutere nem eacuterkeznek
glutamaacuteterg szinapszisok (Megiacuteas et al 2001) ami tovaacutebb erősiacuteti hogy ezek a
receptorok extraszinaptikusak
116
19 Aacutebra Az NMDAR-nNOS jelpaacutelya felteacutetelezett uacutetvonalaacutenak sematikus aacutebraacuteja a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisokban
Az aacutebraacuten egy szinapszis sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban
helyezkednek el az NMDA receptorok melyeket felteacutetelezhetően a GABAerg
szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute glutamaacutet-receptor horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl GRIP1
SSCAM) kapcsoljaacutek oumlssze a membraacuten alatt talaacutelhatoacute nNOS molekulaacutekkal Az nNOS
Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid termeleacutes mely
a preszinaptikus receptoraacuten az α1β1 alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NOsGC-eacuten hatva cGMP
termeleacuteshez vezet A cGMP aacuteltal iraacutenyiacutetott maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak minden
bizonnyal befolyaacutesoljaacutek a terminaacutelisban leacutetrejoumlvő neurotranszmisszioacutet A kezdeti leacutepeacutes
vagyis az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja szaacutemos forraacutesboacutel szaacutermazhat bdquotuacutelcsorduloacuterdquo
vagy asztrocita eredetű glutamaacutetboacutel eacutesvagy a GABAerg terminaacutelisok
aszpartaacutetglutamaacutet uumlriacuteteacuteseacuteből
117
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacutera
A leghataacutesosabb endogeacuten NMDA receptor ligand a glutamaacutet eacutes az aszpartaacutet A
hippokampaacutelis CCK-tartalmuacute kosaacutersejtek kifejeznek vGluT3 tiacutepusuacute vezikulaacuteris
glutamaacutet transzportert (Somogyi et al 2004) Megfigyelteacutek hogy a halloacuterendszerben a
haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacutenek szempontjaacuteboacutel alapvető a vGluT3 tartalmuacute GABAerg
terminaacutelisok egyuumlttes glutamaacutet uumlriacuteteacutese (Noh et al 2010) Meglepő moacutedon
hippokampaacutelis GABAerg terminaacutelisokroacutel kimutattaacutek hogy keacutepesek vezikulaacuterisan
aszpartaacutetot uumlriacuteteni (Gundersen et al 2004) Az eddigi egyetlen ismert vezikulaacuteris
aszpartaacutet transzportert is sikeruumllt maacuter kimutatni hippokampaacutelis szinaptikus vezikulaacutekon
(Miyaji et al 2008) Iacutegy az aszpartaacutet eacutesvagy glutamaacutet ami a GABAerg
terminaacutelisokboacutel uumlruumllt keacutepes lehet aktivaacutelni a GABAerg szinapszisban leacutevő NMDA
receptorokat Habaacuter a gyrus dentatus-ban mutattak maacuter ki NMDA receptorokat
szomatikus szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisokban eacutes immuncitokeacutemiai
bizonyiacuteteacutekot is talaacuteltak GABAerg terminaacutelisokboacutel toumlrteacutenő aszpartaacutet uumlriacuteteacutesre (Gundersen
et al 2004) az NO koumlzvetiacutetette szabaacutelyozaacutes minden bizonnyal elteacuterő itt mivel nem
tapasztaltunk cGMP jelet a gyrus dentatus kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Egy maacutesik lehetseacuteges mechanizmus az NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutera az
asztrocitaacutekboacutel toumlrteacutenő glutamaacutet uumlriacuteteacutes A periszomatikus GABAerg interneuronok
ismeacutetlődő ingerleacuteseacutevel kalcium hullaacutemokat lehet kivaacuteltani a szomszeacutedos asztrocitaacutekban
GABAB receptorok aktivaacutecioacutejaacuten keresztuumll Ennek eredmeacutenyekeacutent az asztrocitaacutek
glutamaacutetot uumlriacutetenek mely keacutepes vaacuteltoztatni a gaacutetloacute posztszinaptikus aacuteramokat Ezt a
hataacutest ionotroacutep glutamaacutet receptor antagonistaacuteval gaacutetolni lehetett (Kang et al 1998)
Annak eacuterdekeacuteben hogy hateacutekonyan lehessen beindiacutetani az NMDAR-nNOS-cGMP
uacutetvonalat a GABAerg szinapszisokban a glutamaacutet vagy aszpartaacutet jelnek egybe kell
esnie a piramissejt membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval amit legnagyobb valoacutesziacutenűseacuteggel egy
akcioacutes potenciaacutel ideacutez elő Dendritikus vagy visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelok mind
hataacutessal lehetnek a taacutevolabbi GABAerg szinapszisokra is Ez a mechanizmus- az
asztrocita haacuteloacutezat aktivaacutecioacutes aacutellapota aacuteltal befolyaacutesolva-lehetőveacute teszi a GABAerg
transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesaacutet mind a piramissejt mind az afferens interneuron
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben
118
VII8 A NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid
rendszerrel a GABAerg szinapszisokban
Felmeruumll a keacuterdeacutes hogy mieacutert leacutetezik keacutet retrograacuted rendszer a GABAerg
szinapszisokban egymaacutessal paacuterhuzamosan Miben maacutes a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
maacuter joacutel ismert endokannabinoid jelaacutetvitelhez keacutepest Ezekre a keacuterdeacutesekre proacutebaacutelok
vaacutelaszt adni neacutemely ponton azonban csak hipoteacutezisemre hagyatkozhatok
Elsőre is szembeoumltlő kuumlloumlnbseacuteg a keacutet retrograacuted jel szinapszis populaacutecioacutek koumlzoumltti
megoszlaacutesa Miacuteg az eCB jelaacutetvitel kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneurok szaacutemaacutera eacuterhető
el addig a NO jelaacutetvitel az interneuronok szinapszisaiban joacuteval aacuteltalaacutenosabb
mechanizmusnak tűnik
Koumlvetkező kuumlloumlnbseacuteg a jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacuteban hogy miacuteg az NO szinteacutezise
NMDA-receptorokhoz koumltoumltt (feszuumllseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutek blokkolaacutesa nem
vaacuteltoztatta a cGMP felhalmozoacutedaacutesaacutet eacutes a metabotroacutep receptrok aktivaacutelaacutesa sem vaacuteltott ki
NO szinteacutezist laacutesd a VII1 alfejezetben) addig az eCB szinteacutezise szaacutemos inger hataacutesaacutera
(IC eacutes EC kalcium-szint noumlvekedeacutesen keresztuumll egyaraacutent illetve metabotroacutep
receptorokon kalcium-fuumlggetlen uacutetvonalon is laacutesd a III42 alfejezetben) veacutegbemehet
Ha a kalciumfuumlggő eCB szinteacutezist vesszuumlk az oumlsszehasonliacutetaacutes alapjaacuteul akkor irodalmi
adatok alapjaacuten az eCB szinteacutezis 4 microM koumlruumlli intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute mellett
indul meg (Wang eacutes Zucker 2001) miacuteg az NO szinteacutezis kalciumigeacutenye ~05-1 microM
(Bredt eacutes Snyder 1990) vagyis sokkal kisebb ingeruumllet mellett is kialakul az NO
hataacutesa A szintetizaacuteloacute enzimek elhelyezkedeacutese is fontos kuumlloumlnbseacuteget mutat a DGLα
sosem talaacutelhatoacute a szinapszisban az mindig periszinaptikus miacuteg az nNOS szorosan
makromolekulaacuteris komplexbe van koumltve a teljes jelaacutetviteli apparaacutetussal a szinapszisban
iacutegy az nNOS szaacutemaacutera a kisebb NMDA receptor aktivaacutecioacute is lokaacutelisan elegendő
kalciumot biztosiacutet a szinteacutezishez NMDA receptor aktivaacutecioacuteval sejtkultuacuteraacuteban sikeruumllt
eCB szinteacutezist eacutes DSI-t (helyesebben NMDA-eCB-STD-t laacutesd a III422 alfejezetben)
kivaacuteltani a gaacutetloacute szinapszisokban de csak olyan magas NMDA koncetraacutecioacuteval ami
maximum egy glutamaacuteterg szinapszisban fordulhat elő alacsonyabb koncetraacutecioacuteval
pedig nem sikeruumllt DSI-t (NMDA-eCB-STD-t) kivaacuteltani (Ohno-Shosaku et al 2007) A
keacutet retrograacuted jel hatoacutetaacutevolsaacutega is meghataacuterozoacute Az eCB-ok 20 microm beluumll is keacutepesek meacuteg
szabaacutelyozni a koumlrnyezetuumlkben leacutevő szinapszisokat (hetroszinapsztikus modulaacutecioacute laacutesd a
119
III424 alfejezetben) miacuteg a NO hataacutesa szinapszis-specifikusnak tekinthető a
maximaacutelis 1-2 microm terjedeacutessel
Ezek alapjaacuten felteacutetelezhető hogy a keacutet jelpaacutelya maacutes funkcioacute ellaacutetaacutesaacutera
specializaacuteloacutedott a GABAerg szinapszisokban A eCB-CB1R jelaacutetvitel a preszinaptikus
GABAerg aktivitaacutestoacutel fuumlggetlenuumll a posztszinaptikus piramissejt aktivitaacutesaacutenak
megfelelően a depolarizaacutecioacute magas kalcium-szint eacutes az eCB heteroszinaptikus
terjedeacutese miatt toumlbb szinapszisban egyuumlttesen beindul (ami a faacutezis-előretoloacutedaacutes
kialakulaacutesaacutet eredmeacutenyezheti) Ezzel szemben az NMDA receptorok koincidencia
detektor tulajdonsaacutega miatt a NO rendszer aktivaacutelaacutesa csak a pre- eacutes posztszinaptikus
sejt vagy a haacuteloacutezati aktivitaacutesra reagaacuteloacute gliasejt eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes
aktivaacutecioacuteja soraacuten lokaacutelis kalciumszint noumlvekedeacutessel eacutes szinapszis-specifikusan alakul
ki sokkal pontosabb szabaacutelyozaacutest teacuteve lehetőveacute a pre- eacutes posztszinaptikus sejt
kommunikaacutecioacutejaacuteban
120
VIII KOumlVETKEZTETEacuteSEK
Eacutertekezeacutesem koumlvetkezteteacutesei az alaacutebbiak
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
121
IX OumlSSZEFOGLALAacuteS
A nitrogeacuten monoxid (NO) fontos szerepet jaacutetszik a neuronok szinaptikus
plaszticitaacutesaacuteban eacutes a retrograacuted jelaacutetvitelben Szintetizaacuteloacute enzime az idegsejtekben a
neuronalis NO szintaacutez (nNOS) Receptora a NO szenzitiacutev guanilaacutet ciklaacutez (NOsGC) az
agyban keacutet funkcionaacutelis alegyseacutegoumlsszeteacutetellel van jelen α1β1 eacutes α2β1 heterodimerkeacutent
Első kiacuteseacuterletsorozatunkban vizsgaacuteltuk hogy a retrograacuted NO jelaacutetviteli uacutetvonal elemei
jelen lehetnek-e a glutamaacuteterg szinapszisokon kiacutevuumll a GABAergekben is Munkaacutenkban
elsőkeacutent mutattuk ki hogy a nNOS megtalaacutelhatoacute a piramissejteken veacutegződő GABAerg
terminaacutelisok szinapszisaiban is Leiacutertuk hogy az NOsGC α1-alegyseacutegeacutet csak
interneuronok fejezik ki piramissejtek nem iacutegy feltehetően az előbbiek α1β1- miacuteg
utoacutebbiak α2β1-alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű NO-receptort hasznaacutelnak Kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez moacutedszerrel azt talaacuteltuk hogy a PV eacutes CCK pozitiacutev sejtek
terminaacutelisaiban is jelen van az α1 alegyseacuteg Az eredmeacutenyeink igazoljaacutek hogy a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisok rendelkeznek a retrogaacuted NO jelaacutetviteli
uacutetvonal molekulaacuteris elemeivel
Az NO termelődeacuteseacutehez posztszinaptikus kalcium-jelre van szuumlkseacuteg mely a
glutamaacuteterg szinapszisokban NMDAR-aktivaacutecioacute uacutetjaacuten joumln leacutetre Maacutesodik
kiacuteseacuterletsorozatunkban arra kerestuumlk a vaacutelaszt vajon a GABAerg szinapszisokban
beindiacutethatja-e az NMDAR aktivaacutecioacuteja az nNOS műkoumldeacuteseacutet eacutes megtaacutelalhatoacuteak-e ezen
receptorok a GABAerg szinapszisokban is Hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletben NMDA
adagolaacutesra jelentős cGMP termeleacutest figyeltuumlnk meg a GABAerg terminaacutelisokban ami
eltűnt a NO rendszer blokkoloacuteival eacutes hiaacutenyzott az nNOS geacutenkiuumltoumltt egeacuterből Fagyasztva
toumlreacuteses replika immunarany technikaacuteval eacutes beaacutegyazaacutes-utaacuteni immunhisztokeacutemiaacuteval
kimutattuk hogy a szomatikus GABAerg szinapszisok 23-a tartalmaz NMDAR-okat a
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban eacutes ezekben a szinapszisokban koumlzel 10-szer kisebb
NMDA-R sűrűseacuteget talaacuteltunk a serkentő szinapszisokhoz keacutepest
Koumlvetkezeacuteskeacuteppen a hippokampaacutelis kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaiban jelen
vannak az NMDAR-ok eacutes aktivaacutecioacutejuk NO koumlzvetiacutetette cGMP termeleacuteshez vezet a
ezekben terminaacutelisokban Az aacuteltalunk leiacutert jelaacutetviteli uacutetvonal szerepet jaacutetszhat a
piramissejtek GABAerg bemeneteacutenek aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban
122
SUMMARY
Nitric oxide (NO) plays an important role in synaptic plasticity and retrograde
signaling In neurons the synthetizing enzyme of NO is the neuronal nitric oxide
synthase (nNOS) Its receptor the NO-sensitive guanylate cyclase (NOsGC) is present
in the brain with two functional subunit composition as α1β1 and α2β1 heterodimers
In the first series of experiments we examined whether the molecular elements
of the retrograde NO signaling pathway are present not only in glutamatergic but also
in GABAergic synapses We showed for the first time that nNOS is also present in
GABAerg synapses on pyramidal cells We described that the α1-subunit of NOsGC is
present only in interneurons but not in pyramidal cells suggesting that the former
express α1β1 NO receptors while pyramidal cells express α2β1 subunits Using the
combined immunogold-immunoperoxidase technique we found that both PV and CCK
positive boutons express NO receptors Our results prove that GABAergic synapses on
pyramidal cells possess the molecular machinery for retrograde nitric-oxide signaling
The release of NO requires postsynaptic calcium elevation that is achieved via
NMDA receptors in glutamatergic synapses In the second series of experiments we
investigated whether activation of NMDA receptors could lead to the production of NO
in GABAergic synapses as well and whether NMDA receptors are also present in these
synapses We observed a significant cGMP production in GABAergic terminals after
NMDA application in in vitro hippocampal slice preparations that was absent when co-
applied with NO-system blockers or in slices from nNOS knockout animals Using
freeze-fracture replica labeling and postembedding immunogold labeling we found that
23 of somatic GABAergic synapses express NMDA receptors in the postsynaptic
active zone and the density of these receptors in these synapses was one order of
magnitude smaller than in the glutamatergic synapses
In conclusion the synapses of hippocampal basket terminals express NMDA
receptors postsynaptically the activation of which leads to presynaptic cGMP
production via the synthesis of NO This retrograde signaling pathway could play an
important role in the activity-dependent regulation of GABAergic input of pyramidal
cells
123
X IRODALOMJEGYZEacuteK
Abe M M Fukaya T Yagi M Mishina M Watanabe and K Sakimura 2004
NMDA receptor GluRepsilonNR2 subunits are essential for postsynaptic
localization and protein stability of GluRzeta1NR1 subunit J Neurosci v 24
p 7292-304
Abercrombie M 1946 Estimation of nuclear population from microtome sections
Anat Rec v 94 p 239-47
Acsaacutedy L A Kamondi A Siacutek T Freund and G Buzsaacuteki 1998 GABAergic cells are
the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus J
Neurosci v 18 p 3386-403
Acsaacutedy L and S Kaacuteli 2007 Models structure function the transformation of cortical
signals in the dentate gyrus Prog Brain Res v 163 p 577-99
Akashi K T Kakizaki H Kamiya M Fukaya M Yamasaki M Abe R Natsume
M Watanabe and K Sakimura 2009 NMDA receptor GluN2B (GluR epsilon
2NR2B) subunit is crucial for channel function postsynaptic macromolecular
organization and actin cytoskeleton at hippocampal CA3 synapses J Neurosci
v 29 p 10869-82
Alagarsamy S G Lonart and K M Johnson 1994 Regulation of nitric oxide
synthase activity in cortical slices by excitatory amino acids and calcium J
Neurosci Res v 38 p 648-53
Alderton W K C E Cooper and R G Knowles 2001 Nitric oxide synthases
structure function and inhibition Biochem J v 357 p 593-615
Amaral DG Witter MP Hippocampal formation In Paxinos G szerkesztő The rat
nervous system 2 kiadaacutes San Diego Academic Press 1995433-495
Armstrong C E Krook-Magnuson and I Soltesz 2012 Neurogliaform and Ivy Cells
A Major Family of nNOS Expressing GABAergic Neurons Front Neural
Circuits v 6 p 23
Auld D S and R Robitaille 2003 Glial cells and neurotransmission an inclusive
view of synaptic function Neuron v 40 p 389-400
124
Bang M L and S Owczarek 2013 A matter of balance role of neurexin and
neuroligin at the synapse Neurochem Res v 38 p 1174-89
Bellamy T C J Wood D A Goodwin and J Garthwaite 2000 Rapid
desensitization of the nitric oxide receptor soluble guanylyl cyclase underlies
diversity of cellular cGMP responses Proc Natl Acad Sci U S A v 97 p 2928-
33
Bergmann O and J Friseacuten 2013 Neuroscience Why adults need new brain cells
Science v 340 p 695-6
Blackshaw S M J Eliasson A Sawa C C Watkins D Krug A Gupta T Arai R
J Ferrante and S H Snyder 2003 Species strain and developmental variations
in hippocampal neuronal and endothelial nitric oxide synthase clarify
discrepancies in nitric oxide-dependent synaptic plasticity Neuroscience v 119
p 979-90
Blahos J and R J Wenthold 1996 Relationship between N-methyl-D-aspartate
receptor NR1 splice variants and NR2 subunits J Biol Chem v 271 p 15669-
74
Blottner D 1999 Nitric oxide and target-organ control in the autonomic nervous
system anatomical distribution spatiotemporal signaling and neuroeffector
maintenance J Neurosci Res v 58 p 139-51
Blundell J C A Blaiss M R Etherton F Espinosa K Tabuchi C Walz M F
Bolliger T C Suumldhof and C M Powell 2010 Neuroligin-1 deletion results in
impaired spatial memory and increased repetitive behavior J Neurosci v 30 p
2115-29
Blundell J K Tabuchi M F Bolliger C A Blaiss N Brose X Liu T C Suumldhof
and C M Powell 2009 Increased anxiety-like behavior in mice lacking the
inhibitory synapse cell adhesion molecule neuroligin 2 Genes Brain Behav v
8 p 114-26
Bon C L and J Garthwaite 2003 On the role of nitric oxide in hippocampal long-
term potentiation J Neurosci v 23 p 1941-8
Bottos A A Rissone F Bussolino and M Arese 2011 Neurexins and neuroligins
synapses look out of the nervous system Cell Mol Life Sci v 68 p 2655-66
125
Boulton C L A J Irving E Southam B Potier J Garthwaite and G L
Collingridge 1994 The nitric oxide--cyclic GMP pathway and synaptic
depression in rat hippocampal slices Eur J Neurosci v 6 p 1528-35
Bredt D and S Snyder 1990 Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-
requiring enzyme Proc Natl Acad Sci U S A v 87 p 682-5
Brenman J and D Bredt 1997 Synaptic signaling by nitric oxide Curr Opin
Neurobiol v 7 p 374-8
Brenman J E D S Chao S H Gee A W McGee S E Craven D R Santillano Z
Wu F Huang H Xia M F Peters S C Froehner and D S Bredt 1996
Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95
and alpha1-syntrophin mediated by PDZ domains Cell v 84 p 757-67
Budreck E C O B Kwon J H Jung S Baudouin A Thommen H S Kim Y
Fukazawa H Harada K Tabuchi R Shigemoto P Scheiffele and J H Kim
2013 Neuroligin-1 controls synaptic abundance of NMDA-type glutamate
receptors through extracellular coupling Proc Natl Acad Sci U S A v 110 p
725-30
Burette A U Zabel R J Weinberg H H Schmidt and J G Valtschanoff 2002b
Synaptic localization of nitric oxide synthase and soluble guanylyl cyclase in the
hippocampus J Neurosci v 22 p 8961-70
Burgunder J M and P T Cheung 1994 Expression of soluble guanylyl cyclase gene
in adult rat brain Eur J Neurosci v 6 p 211-7
Buzsaacuteki G 1986 Hippocampal sharp waves their origin and significance Brain Res
v 398 p 242-52
Buzsaacuteki G 1989 Two-stage model of memory trace formation a role for noisy
brain states Neuroscience v 31 p 551-70
Chang Y and D Gottlieb 1988 Characterization of the proteins purified with
monoclonal antibodies to glutamic acid decarboxylase J Neurosci v 8 p
2123-30
Charych E I W Yu R Li D R Serwanski C P Miralles X Li B Y Yang N
Pinal R Walikonis and A L De Blas 2004 A four PDZ domain-containing
splice variant form of GRIP1 is localized in GABAergic and glutamatergic
synapses in the brain J Biol Chem v 279 p 38978-90
126
Chazot P L and F A Stephenson 1997 Molecular dissection of native mammalian
forebrain NMDA receptors containing the NR1 C2 exon direct demonstration
of NMDA receptors comprising NR1 NR2A and NR2B subunits within the
same complex J Neurochem v 69 p 2138-44
Chevaleyre V and P E Castillo 2003 Heterosynaptic LTD of hippocampal
GABAergic synapses a novel role of endocannabinoids in regulating
excitability Neuron v 38 p 461-72
Csicsvari J B Jamieson K D Wise and G Buzsaacuteki 2003 Mechanisms of gamma
oscillations in the hippocampus of the behaving rat Neuron v 37 p 311-22
Daff S 2010 NO synthase structures and mechanisms Nitric Oxide v 23 p 1-11
de Vente J E Asan S Gambaryan M Markerink-van Ittersum H Axer K Gallatz
S M Lohmann and M Palkovits 2001 Localization of cGMP-dependent
protein kinase type II in rat brain Neuroscience v 108 p 27-49
de Vente J and H Steinbusch 1992 On the stimulation of soluble and particulate
guanylate cyclase in the rat brain and the involvement of nitric oxide as studied
by cGMP immunocytochemistry Acta Histochem v 92 p 13-38
de Vente J H Steinbusch and J Schipper 1987 A new approach to
immunocytochemistry of 35-cyclic guanosine monophosphate preparation
specificity and initial application of a new antiserum against formaldehyde-
fixed 35-cyclic guanosine monophosphate Neuroscience v 22 p 361-73
Ding J D A Burette P I Nedvetsky H H Schmidt and R J Weinberg 2004
Distribution of soluble guanylyl cyclase in the rat brain J Comp Neurol v 472
p 437-48
Dingledine R K Borges D Bowie and S F Traynelis 1999 The glutamate receptor
ion channels Pharmacol Rev v 51 p 7-61
Domek-Łopacińska K and J B Strosznajder 2005 Cyclic GMP metabolism and its
role in brain physiology J Physiol Pharmacol v 56 Suppl 2 p 15-34
Doyle C C Houmllscher M J Rowan and R Anwyl 1996 The selective neuronal NO
synthase inhibitor 7-nitro-indazole blocks both long-term potentiation and
depotentiation of field EPSPs in rat hippocampal CA1 in vivo J Neurosci v 16
p 418-24
Drachman D A 2005 Do we have brain to spare Neurology v 64 p 2004-5
127
East S and J Garthwaite 1991 NMDA receptor activation in rat hippocampus
induces cyclic GMP formation through the L-arginine-nitric oxide pathway
Neurosci Lett v 123 p 17-9
Edwards T M and N S Rickard 2007 New perspectives on the mechanisms through
which nitric oxide may affect learning and memory processes Neurosci
Biobehav Rev v 31 p 413-25
El-Husseini A E E Schnell D M Chetkovich R A Nicoll and D S Bredt 2000
PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses Science v 290 p
1364-8
Etherton M C Foumlldy M Sharma K Tabuchi X Liu M Shamloo R C Malenka
and T C Suumldhof 2011 Autism-linked neuroligin-3 R451C mutation
differentially alters hippocampal and cortical synaptic function Proc Natl Acad
Sci U S A v 108 p 13764-9
Feil S P Zimmermann A Knorn S Brummer J Schlossmann F Hofmann and R
Feil 2005 Distribution of cGMP-dependent protein kinase type I and its
isoforms in the mouse brain and retina Neuroscience v 135 p 863-8
Fellin T O Pascual S Gobbo T Pozzan P G Haydon and G Carmignoto 2004
Neuronal synchrony mediated by astrocytic glutamate through activation of
extrasynaptic NMDA receptors Neuron v 43 p 729-43
Freund J A M Brandmaier L Lewejohann I Kirste M Kritzler A Kruumlger N
Sachser U Lindenberger and G Kempermann 2013 Emergence of
individuality in genetically identical mice Science v 340 p 756-9
Freund T F 2003 Interneuron Diversity series Rhythm and mood in perisomatic
inhibition Trends Neurosci v 26 p 489-95
Freund T F and M Antal 1988 GABA-containing neurons in the septum control
inhibitory interneurons in the hippocampus Nature v 336 p 170-3
Freund T F and G Buzsaacuteki 1996 Interneurons of the hippocampus Hippocampus v
6 p 347-470
Freund T F and A I Gulyaacutes 1997 Inhibitory control of GABAergic interneurons in
the hippocampus Can J Physiol Pharmacol v 75 p 479-87
Freund T F and I Katona 2007 Perisomatic inhibition Neuron v 56 p 33-42
128
Friebe A E Mergia O Dangel A Lange and D Koesling 2007 Fatal
gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking nitric oxide-
sensitive guanylyl cyclase Proc Natl Acad Sci U S A v 104 p 7699-704
Fuentealba P R Begum M Capogna S Jinno L F Maacuterton J Csicsvari A
Thomson P Somogyi and T Klausberger 2008 Ivy cells a population of
nitric-oxide-producing slow-spiking GABAergic neurons and their involvement
in hippocampal network activity Neuron v 57 p 917-29
Fukaya M A Kato C Lovett S Tonegawa and M Watanabe 2003 Retention of
NMDA receptor NR2 subunits in the lumen of endoplasmic reticulum in
targeted NR1 knockout mice Proc Natl Acad Sci U S A v 100 p 4855-60
Foumlrstermann U H H Schmidt J S Pollock H Sheng J A Mitchell T D Warner
M Nakane and F Murad 1991 Isoforms of nitric oxide synthase
Characterization and purification from different cell types Biochem Pharmacol
v 42 p 1849-57
Garthwaite J 2008 Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission Eur J
Neurosci v 27 p 2783-802
Garthwaite J G Garthwaite R Palmer and S Moncada 1989 NMDA receptor
activation induces nitric oxide synthesis from arginine in rat brain slices Eur J
Pharmacol v 172 p 413-6
Gibb B J and J Garthwaite 2001 Subunits of the nitric oxide receptor soluble
guanylyl cyclase expressed in rat brain Eur J Neurosci v 13 p 539-44
Goebel-Goody S M K D Davies R M Alvestad Linger R K Freund and M D
Browning 2009 Phospho-regulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-d-
aspartate receptors in adult hippocampal slices Neuroscience v 158 p 1446-
59
Gulyaacutes A I R Miles A Siacutek K Toacuteth N Tamamaki and T F Freund 1993
Hippocampal pyramidal cells excite inhibitory neurons through a single release
site Nature v 366 p 683-7
Gundersen V A Holten and J Storm-Mathisen 2004 GABAergic synapses in
hippocampus exocytose aspartate on to NMDA receptors quantitative
immunogold evidence for co-transmission Mol Cell Neurosci v 26 p 156-65
129
Hall C and J Garthwaite 2009 What is the real physiological NO concentration in
vivo Nitric Oxide v 21 p 92-103
Hardingham G E and H Bading 2003 The Yin and Yang of NMDA receptor
signalling Trends Neurosci v 26 p 81-9
Harris A Z and D L Pettit 2007 Extrasynaptic and synaptic NMDA receptors form
stable and uniform pools in rat hippocampal slices J Physiol v 584 p 509-19
Hawkins R D H Son and O Arancio 1998 Nitric oxide as a retrograde messenger
during long-term potentiation in hippocampus Prog Brain Res v 118 p 155-
72
Hirao K Y Hata N Ide M Takeuchi M Irie I Yao M Deguchi A Toyoda T
Sudhof and Y Takai 1998 A novel multiple PDZ domain-containing molecule
interacting with N-methyl-D-aspartate receptors and neuronal cell adhesion
proteins J Biol Chem v 273 p 21105-10
Hu J and E E el-Fakahany 1993 Role of intercellular and intracellular
communication by nitric oxide in coupling of muscarinic receptors to activation
of guanylate cyclase in neuronal cells J Neurochem v 61 p 578-85
Hunt D L and P E Castillo 2012 Synaptic plasticity of NMDA receptors
mechanisms and functional implications Curr Opin Neurobiol v 22 p 496-
508
Haacutejos N I Katona S S Naiem K MacKie C Ledent I Mody and T F Freund
2000 Cannabinoids inhibit hippocampal GABAergic transmission and network
oscillations Eur J Neurosci v 12 p 3239-49
Haacutejos N J Paacutelhalmi E O Mann B Neacutemeth O Paulsen and T F Freund 2004
Spike timing of distinct types of GABAergic interneuron during hippocampal
gamma oscillations in vitro J Neurosci v 24 p 9127-37
Iino M 2006 Ca2+-dependent inositol 145-trisphosphate and nitric oxide signaling
in cerebellar neurons J Pharmacol Sci v 100 p 538-44
Ito I K Futai H Katagiri M Watanabe K Sakimura M Mishina and H Sugiyama
1997 Synapse-selective impairment of NMDA receptor functions in mice
lacking NMDA receptor epsilon 1 or epsilon 2 subunit J Physiol v 500 ( Pt 2)
p 401-8
130
Iwasato T A Datwani A Wolf H Nishiyama Y Taguchi S Tonegawa T Knoumlpfel
R Erzurumlu and S Itohara 2000 Cortex-restricted disruption of NMDAR1
impairs neuronal patterns in the barrel cortex Nature v 406 p 726-31
Jinno S and T Kosaka 2000 Colocalization of parvalbumin and somatostatin-like
immunoreactivity in the mouse hippocampus quantitative analysis with optical
dissector J Comp Neurol v 428 p 377-88
Jinno S and T Kosaka 2002 Patterns of expression of calcium binding proteins and
neuronal nitric oxide synthase in different populations of hippocampal
GABAergic neurons in mice J Comp Neurol v 449 p 1-25
Jinno S and T Kosaka 2004 Patterns of colocalization of neuronal nitric oxide
synthase and somatostatin-like immunoreactivity in the mouse hippocampus
quantitative analysis with optical disector Neuroscience v 124 p 797-808
Jinno S and T Kosaka 2006 Cellular architecture of the mouse hippocampus a
quantitative aspect of chemically defined GABAergic neurons with stereology
Neurosci Res v 56 p 229-45
Kaacuteli Sz eacutes Acsaacutedy L A hippocampuszfuumlggő memoacuteria neurobioloacutegiai alapjai In Pleacuteh
Cs-Kovaacutecs Gy-Gulyaacutes B (szerk) Kognitiacutev Igedtudomaacuteny Osiris Kiadoacute
Budapest 2003 360-384
Kang J L Jiang S Goldman and M Nedergaard 1998 Astrocyte-mediated
potentiation of inhibitory synaptic transmission Nat Neurosci v 1 p 683-92
Kano M T Ohno-Shosaku Y Hashimotodani M Uchigashima and M Watanabe
2009 Endocannabinoid-mediated control of synaptic transmission Physiol Rev
v 89 p 309-80
Kasugai Y J D Swinny J D B Roberts Y Dalezios Y Fukazawa W Sieghart R
Shigemoto and P Somogyi 2010 Quantitative localisation of synaptic and
extrasynaptic GABAA receptor subunits on hippocampal pyramidal cells by
freeze-fracture replica immunolabelling European Journal of Neuroscience
Katona I and T F Freund 2008 Endocannabinoid signaling as a synaptic circuit
breaker in neurological disease Nat Med v 14 p 923-30
Katona I B Sperlaacutegh A Siacutek A Kaumlfalvi E S Vizi K Mackie and T F Freund
1999 Presynaptically located CB1 cannabinoid receptors regulate GABA
131
release from axon terminals of specific hippocampal interneurons J Neurosci v
19 p 4544-58
Katona I G M Urbaacuten M Wallace C Ledent K M Jung D Piomelli K Mackie
and T F Freund 2006 Molecular composition of the endocannabinoid system
at glutamatergic synapses J Neurosci v 26 p 5628-37
Kennedy M B 2000 Signal-processing machines at the postsynaptic density Science
v 290 p 750-4
Kingston P A F Zufall and C J Barnstable 1996 Rat hippocampal neurons express
genes for both rod retinal and olfactory cyclic nucleotide-gated channels novel
targets for cAMPcGMP function Proc Natl Acad Sci U S A v 93 p 10440-5
Kittler J T I L Arancibia-Carcamo and S J Moss 2004 Association of GRIP1 with
a GABA(A) receptor associated protein suggests a role for GRIP1 at inhibitory
synapses Biochem Pharmacol v 68 p 1649-54
Klausberger T L F Marton J ONeill J H Huck Y Dalezios P Fuentealba W Y
Suen E Papp T Kaneko M Watanabe J Csicsvari and P Somogyi 2005
Complementary roles of cholecystokinin- and parvalbumin-expressing
GABAergic neurons in hippocampal network oscillations J Neurosci v 25 p
9782-93
Klausberger T and P Somogyi 2008 Neuronal diversity and temporal dynamics the
unity of hippocampal circuit operations Science v 321 p 53-7
Kleppisch T A Pfeifer P Klatt P Ruth A Montkowski R Faumlssler and F
Hofmann 1999 Long-term potentiation in the hippocampal CA1 region of mice
lacking cGMP-dependent kinases is normal and susceptible to inhibition of
nitric oxide synthase J Neurosci v 19 p 48-55
Klyachko V A G P Ahern and M B Jackson 2001 cGMP-mediated facilitation in
nerve terminals by enhancement of the spike afterhyperpolarization Neuron v
31 p 1015-25
Kobiałka M and W A Gorczyca 2000 Particulate guanylyl cyclases multiple
mechanisms of activation Acta Biochim Pol v 47 p 517-28
Koesling D M Russwurm E Mergia F Mullershausen and A Friebe 2004 Nitric
oxide-sensitive guanylyl cyclase structure and regulation Neurochem Int v 45
p 813-9
132
Kosaka T K Kosaka K Tateishi Y Hamaoka N Yanaihara J Y Wu and K
Hama 1985 GABAergic neurons containing CCK-8-like andor VIP-like
immunoreactivities in the rat hippocampus and dentate gyrus J Comp Neurol v
239 p 420-30
Kraus M M and H Prast 2002 Involvement of nitric oxide cyclic GMP and
phosphodiesterase 5 in excitatory amino acid and GABA release in the nucleus
accumbens evoked by activation of the hippocampal fimbria Neuroscience v
112 p 331-43
Krumenacker J S K A Hanafy and F Murad 2004 Regulation of nitric oxide and
soluble guanylyl cyclase Brain Res Bull v 62 p 505-15
Kaacuteli S and T F Freund 2005 Distinct properties of two major excitatory inputs to
hippocampal pyramidal cells a computational study Eur J Neurosci v 22 p
2027-48
Koumlhr G 2006 NMDA receptor function subunit composition versus spatial
distribution Cell Tissue Res v 326 p 439-46
Lau C G and R S Zukin 2007 NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and
neuropsychiatric disorders Nat Rev Neurosci v 8 p 413-26
Laube B J Kuhse and H Betz 1998 Evidence for a tetrameric structure of
recombinant NMDA receptors J Neurosci v 18 p 2954-61
Lauri S E Z A Bortolotto D Bleakman P L Ornstein D Lodge J T Isaac and G
L Collingridge 2001 A critical role of a facilitatory presynaptic kainate
receptor in mossy fiber LTP Neuron v 32 p 697-709
Ledo A J Frade R Barbosa and J Laranjinha 2004 Nitric oxide in brain diffusion
targets and concentration dynamics in hippocampal subregions Mol Aspects
Med v 25 p 75-89
Lee S and J Stull 1998 Calmodulin-dependent regulation of inducible and neuronal
nitric-oxide synthase J Biol Chem v 273 p 27430-7
Levey A I 1996 Muscarinic acetylcholine receptor expression in memory circuits
implications for treatment of Alzheimer disease Proc Natl Acad Sci U S A v
93 p 13541-6
Levey A I S M Edmunds V Koliatsos R G Wiley and C J Heilman 1995
Expression of m1-m4 muscarinic acetylcholine receptor proteins in rat
133
hippocampus and regulation by cholinergic innervation J Neurosci v 15 p
4077-92
Li D P S R Chen T F Finnegan and H L Pan 2004 Signalling pathway of nitric
oxide in synaptic GABA release in the rat paraventricular nucleus J Physiol v
554 p 100-10
Lorente de Noacute R (1934) Studies on the structure of the cerebral cortex ndash II
Continuation of the study of the ammonic system J Psychol Neurol 46113-177
Lourenccedilo J A Cannich M Carta F Coussen C Mulle and G Marsicano 2010
Synaptic activation of kainate receptors gates presynaptic CB(1) signaling at
GABAergic synapses Nat Neurosci v 13 p 197-204
Lovick T L Brown and B Key 1999 Neurovascular relationships in hippocampal
slices physiological and anatomical studies of mechanisms underlying flow-
metabolism coupling in intraparenchymal microvessels Neuroscience v 92 p
47-60
Lujaacuten R J D Roberts R Shigemoto H Ohishi and P Somogyi 1997 Differential
plasma membrane distribution of metabotropic glutamate receptors mGluR1
alpha mGluR2 and mGluR5 relative to neurotransmitter release sites J Chem
Neuroanat v 13 p 219-41
Loumlrincz A T Notomi G Tamaacutes R Shigemoto and Z Nusser 2002 Polarized and
compartment-dependent distribution of HCN1 in pyramidal cell dendrites Nat
Neurosci v 5 p 1185-93
Maccaferri G and C J McBain 1996 The hyperpolarization-activated current (Ih)
and its contribution to pacemaker activity in rat CA1 hippocampal stratum
oriens-alveus interneurones J Physiol v 497 ( Pt 1) p 119-30
Magee J D Hoffman C Colbert and D Johnston 1998 Electrical and calcium
signaling in dendrites of hippocampal pyramidal neurons Annu Rev Physiol v
60 p 327-46
Makara J I Katona G Nyiacuteri B Neacutemeth C Ledent M Watanabe J de Vente T
Freund and N Haacutejos 2007 Involvement of nitric oxide in depolarization-
induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during
activation of cholinergic receptors J Neurosci v 27 p 10211-22
134
Makhinson M P Opazo H J Carlisle B Godsil S G Grant and T J ODell 2006
A novel role for cyclic guanosine 35monophosphate signaling in synaptic
plasticity a selective suppressor of protein kinase A-dependent forms of long-
term potentiation Neuroscience v 140 p 415-31
Mathes C and S H Thompson 1996 The nitric oxidecGMP pathway couples
muscarinic receptors to the activation of Ca2+ influx J Neurosci v 16 p 1702-
9
Megiacuteas M Z Emri T F Freund and A I Gulyaacutes 2001 Total number and
distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1
pyramidal cells Neuroscience v 102 p 527-40
Mergia E A Friebe O Dangel M Russwurm and D Koesling 2006 Spare guanylyl
cyclase NO receptors ensure high NO sensitivity in the vascular system J Clin
Invest v 116 p 1731-7
Miyaji T N Echigo M Hiasa S Senoh H Omote and Y Moriyama 2008
Identification of a vesicular aspartate transporter Proc Natl Acad Sci U S A v
105 p 11720-4
Monaghan D and C Cotman 1985 Distribution of N-methyl-D-aspartate-sensitive L-
[3H]glutamate-binding sites in rat brain J Neurosci v 5 p 2909-19
Monfort P M D Muntildeoz E Kosenko and V Felipo 2002 Long-term potentiation in
hippocampus involves sequential activation of soluble guanylate cyclase
cGMP-dependent protein kinase and cGMP-degrading phosphodiesterase J
Neurosci v 22 p 10116-22
Monyer H R Sprengel R Schoepfer A Herb M Higuchi H Lomeli N Burnashev
B Sakmann and P Seeburg 1992 Heteromeric NMDA receptors molecular
and functional distinction of subtypes Science v 256 p 1217-21
Muir J I L Arancibia-Carcamo A F MacAskill K R Smith L D Griffin and J T
Kittler 2010 NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and
clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the γ2 subunit Proc Natl
Acad Sci U S A v 107 p 16679-84
Muumlller B M U Kistner R W Veh C Cases-Langhoff B Becker E D
Gundelfinger and C C Garner 1995 Molecular characterization and spatial
distribution of SAP97 a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and
135
the Drosophila discs-large tumor suppressor protein J Neurosci v 15 p 2354-
66
Namiki S S Kakizawa K Hirose and M Iino 2005 NO signalling decodes
frequency of neuronal activity and generates synapse-specific plasticity in
mouse cerebellum J Physiol v 566 p 849-63
Nicoll R A and K W Roche 2013 Long-term potentiation Peeling the onion
Neuropharmacology
Noh J R Seal J Garver R Edwards and K Kandler 2010 Glutamate co-release at
GABAglycinergic synapses is crucial for the refinement of an inhibitory map
Nat Neurosci v 13 p 232-8
Nyilas R B Dudok G M Urbaacuten K Mackie M Watanabe B F Cravatt T F
Freund and I Katona 2008 Enzymatic machinery for endocannabinoid
biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals J
Neurosci v 28 p 1058-63
Nyiacuteri G C Csereacutep E Szabadits K Mackie and T Freund 2005 CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience v 136 p 811-22
Nyiacuteri G T Freund and P Somogyi 2001 Input-dependent synaptic targeting of
alpha(2)-subunit-containing GABA(A) receptors in synapses of hippocampal
pyramidal cells of the rat Eur J Neurosci v 13 p 428-42
Ohno-Shosaku T Y Hashimotodani M Ano S Takeda H Tsubokawa and M
Kano 2007 Endocannabinoid signalling triggered by NMDA receptor-mediated
calcium entry into rat hippocampal neurons J Physiol v 584 p 407-18
Ohno-Shosaku T S Sawada and M Kano 2000 Heterosynaptic expression of
depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) in rat hippocampal
cultures Neurosci Res v 36 p 67-71
Ozaki M I Shibuya N Kabashima T Isse J Noguchi Y Ueta Y Inoue A
Shigematsu and H Yamashita 2000 Preferential potentiation by nitric oxide of
spontaneous inhibitory postsynaptic currents in rat supraoptic neurones J
Neuroendocrinol v 12 p 273-81
Paoletti P 2011 Molecular basis of NMDA receptor functional diversity Eur J
Neurosci v 33 p 1351-65
136
Papadia S and G E Hardingham 2007 The dichotomy of NMDA receptor signaling
Neuroscientist v 13 p 572-9
Pifarreacute P A Garciacutea and G Mengod 2007 Species differences in the localization of
soluble guanylyl cyclase subunits in monkey and rat brain J Comp Neurol v
500 p 942-57
Prast H and A Philippu 2001 Nitric oxide as modulator of neuronal function Prog
Neurobiol v 64 p 51-68
Peacuterez-Otantildeo I and M D Ehlers 2004 Learning from NMDA receptor trafficking
clues to the development and maturation of glutamatergic synapses
Neurosignals v 13 p 175-89
OrsquoKeefe J Nadel L The Hippocampus as a Cognitive Map Oxford University Press
1978103-140
Racca C F Stephenson P Streit J Roberts and P Somogyi 2000 NMDA receptor
content of synapses in stratum radiatum of the hippocampal CA1 area J
Neurosci v 20 p 2512-22
Ramoacuten y Cajal S (1893) Estructura del asta de Ammon y fascia dentata Ann Soc Esp
Hist Nat 22
Ramoacuten y Cajal S (1911) Histologie de systeme nerveux de IrsquoHomme et des vertebres
tomme II Paris Malonie
Riou M D Stroebel J M Edwardson and P Paoletti 2012 An alternating GluN1-2-
1-2 subunit arrangement in mature NMDA receptors PLoS One v 7 p e35134
Rozen S and H Skaletsky 2000 Primer3 on the WWW for general users and for
biologist programmers Methods Mol Biol v 132 p 365-86
Roumlhlich Paacutel Szoumlvettan Semmelweis Kiadoacute 2006
Russwurm M S Behrends C Harteneck and D Koesling 1998 Functional
properties of a naturally occurring isoform of soluble guanylyl cyclase Biochem
J v 335 ( Pt 1) p 125-30
Russwurm M and D Koesling 2002 Isoforms of NO-sensitive guanylyl cyclase Mol
Cell Biochem v 230 p 159-64
Russwurm M N Wittau and D Koesling 2001 Guanylyl cyclasePSD-95
interaction targeting of the nitric oxide-sensitive alpha2beta1 guanylyl cyclase
to synaptic membranes J Biol Chem v 276 p 44647-52
137
Ryan T J R D Emes S G Grant and N H Komiyama 2008 Evolution of NMDA
receptor cytoplasmic interaction domains implications for organisation of
synaptic signalling complexes BMC Neurosci v 9 p 6
Schelshorn D W A Schneider W Kuschinsky D Weber C Kruumlger T Dittgen H
F Buumlrgers F Sabouri N Gassler A Bach and M H Maurer 2009
Expression of hemoglobin in rodent neurons J Cereb Blood Flow Metab v 29
p 585-95
Schlossmann J and F Hofmann 2005 cGMP-dependent protein kinases in drug
discovery Drug Discov Today v 10 p 627-34
Schnell S A W A Staines and M W Wessendorf 1999 Reduction of lipofuscin-
like autofluorescence in fluorescently labeled tissue J Histochem Cytochem v
47 p 719-30
Seress L H Abrahaacutem A Hajnal H Lin and S Totterdell 2005 NOS-positive local
circuit neurons are exclusively axo-dendritic cells both in the neo- and archi-
cortex of the rat brain Brain Res v 1056 p 183-90
Sik A M Penttonen A Ylinen and G Buzsaacuteki 1995 Hippocampal CA1
interneurons an in vivo intracellular labeling study J Neurosci v 15 p 6651-
65
Sik A A Ylinen M Penttonen and G Buzsaacuteki 1994 Inhibitory CA1-CA3-hilar
region feedback in the hippocampus Science v 265 p 1722-4
Sobolevsky A I M P Rosconi and E Gouaux 2009 X-ray structure symmetry and
mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor Nature v 462 p 745-56
Somogyi J A Baude Y Omori H Shimizu S El Mestikawy M Fukaya R
Shigemoto M Watanabe and P Somogyi 2004 GABAergic basket cells
expressing cholecystokinin contain vesicular glutamate transporter type 3
(VGLUT3) in their synaptic terminals in hippocampus and isocortex of the rat
Eur J Neurosci v 19 p 552-69
Standaert D G G B Landwehrmeyer J A Kerner J B Penney and A B Young
1996 Expression of NMDAR2D glutamate receptor subunit mRNA in
neurochemically identified interneurons in the rat neostriatum neocortex and
hippocampus Brain Res Mol Brain Res v 42 p 89-102
138
Stuehr D J Santolini Z Wang C Wei and S Adak 2004 Update on mechanism
and catalytic regulation in the NO synthases J Biol Chem v 279 p 36167-70
Sumita K Y Sato J Iida A Kawata M Hamano S Hirabayashi K Ohno E Peles
and Y Hata 2007 Synaptic scaffolding molecule (S-SCAM) membrane-
associated guanylate kinase with inverted organization (MAGI)-2 is associated
with cell adhesion molecules at inhibitory synapses in rat hippocampal neurons
J Neurochem v 100 p 154-66
Swanwick C M Shapiro Z Yi K Chang and R Wenthold 2009 NMDA receptors
interact with flotillin-1 and -2 lipid raft-associated proteins FEBS Lett v 583
p 1226-30
Tabuchi K J Blundell M R Etherton R E Hammer X Liu C M Powell and T
C Suumldhof 2007 A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases
inhibitory synaptic transmission in mice Science v 318 p 71-6
Takahashi H and J Magee 2009 Pathway interactions and synaptic plasticity in the
dendritic tuft regions of CA1 pyramidal neurons Neuron v 62 p 102-11
Tamaacutes G A Lorincz A Simon and J Szabadics 2003 Identified sources and targets
of slow inhibition in the neocortex Science v 299 p 1902-5
Tanaka J M Markerink-van Ittersum H Steinbusch and J De Vente 1997 Nitric
oxide-mediated cGMP synthesis in oligodendrocytes in the developing rat
brain Glia v 19 p 286-97
Tao H W and M Poo 2001 Retrograde signaling at central synapses Proc Natl Acad
Sci U S A v 98 p 11009-15
Taqatqeh F E Mergia A Neitz U Eysel D Koesling and T Mittmann 2009 More
than a retrograde messenger nitric oxide needs two cGMP pathways to induce
hippocampal long-term potentiation J Neurosci v 29 p 9344-50
Teunissen C H Steinbusch M Markerink-van Ittersum D Koesling and J de Vente
2001 Presence of soluble and particulate guanylyl cyclase in the same
hippocampal astrocytes Brain Res v 891 p 206-12
Tochio H Y K Mok Q Zhang H M Kan D S Bredt and M Zhang 2000
Formation of nNOSPSD-95 PDZ dimer requires a preformed beta-finger
structure from the nNOS PDZ domain J Mol Biol v 303 p 359-70
139
Toth K G Suares J J Lawrence E Philips-Tansey and C J McBain 2000
Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse J
Neurosci v 20 p 8279-89
Tovar K and G Westbrook 2002 Mobile NMDA receptors at hippocampal
synapses Neuron v 34 p 255-64
Toacuteth K Z Borhegyi and T F Freund 1993 Postsynaptic targets of GABAergic
hippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of broca complex J
Neurosci v 13 p 3712-24
Valtschanoff J G and R J Weinberg 2001 Laminar organization of the NMDA
receptor complex within the postsynaptic density J Neurosci v 21 p 1211-7
Van Staveren W C H W Steinbusch M Markerink-Van Ittersum D R Repaske
M F Goy J Kotera K Omori J A Beavo and J De Vente 2003 mRNA
expression patterns of the cGMP-hydrolyzing phosphodiesterases types 2 5 and
9 during development of the rat brain J Comp Neurol v 467 p 566-80
Vruwink M H H Schmidt R J Weinberg and A Burette 2001 Substance P and
nitric oxide signaling in cerebral cortex anatomical evidence for reciprocal
signaling between two classes of interneurons J Comp Neurol v 441 p 288-
301
Wang J and R S Zucker 2001 Photolysis-induced suppression of inhibition in rat
hippocampal CA1 pyramidal neurons J Physiol v 533 p 757-63
Watanabe M M Fukaya K Sakimura T Manabe M Mishina and Y Inoue 1998
Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum
(mossy fibre-recipient layer) of the mouse hippocampal CA3 subfield Eur J
Neurosci v 10 p 478-87
Watanabe M Y Inoue K Sakimura and M Mishina 1993 Distinct distributions of
five N-methyl-D-aspartate receptor channel subunit mRNAs in the forebrain J
Comp Neurol v 338 p 377-90
Wendland B F E Schweizer T A Ryan M Nakane F Murad R H Scheller and
R W Tsien 1994 Existence of nitric oxide synthase in rat hippocampal
pyramidal cells Proc Natl Acad Sci U S A v 91 p 2151-5
Wilson R I and R A Nicoll 2001 Endogenous cannabinoids mediate retrograde
signalling at hippocampal synapses Nature v 410 p 588-92
140
Wood K C A M Batchelor K Bartus K L Harris G Garthwaite J Vernon and J
Garthwaite 2011 Picomolar nitric oxide signals from central neurons recorded
using ultrasensitive detector cells J Biol Chem v 286 p 43172-81
Xu J R Chen J Zhang and C Chen 2010 Endocannabinoids differentially modulate
synaptic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons PLoS One v 5
p e10306
Yamasaki M M Matsui and M Watanabe 2010 Preferential localization of
muscarinic M1 receptor on dendritic shaft and spine of cortical pyramidal cells
and its anatomical evidence for volume transmission J Neurosci v 30 p 4408-
18
Zhang X L Z Y Zhou J Winterer W Muumlller and P K Stanton 2006 NMDA-
dependent but not group I metabotropic glutamate receptor-dependent long-
term depression at Schaffer collateral-CA1 synapses is associated with long-
term reduction of release from the rapidly recycling presynaptic vesicle pool J
Neurosci v 26 p 10270-80
141
XI SAJAacuteT KOumlZLEMEacuteNYEK JEGYZEacuteKE
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent első szerzős koumlzlemeacutenyek
Szabadits E Csereacutep C Szőnyi A Fukazawa Y Shigemoto R Watanabe M Itohara
S Freund TF and Nyiri G (2011) NMDA receptors in hippocampal
GABAergic synapses and their role in nitric oxide signaling J Neurosci
31(16)5893-5904
Szabadits E Csereacutep C Ludaacutenyi A Katona I Gracia-Llanes J Freund TF Nyiacuteri G
(2007) Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for
retrograde nitric oxide signaling J Neurosci 27(30)8101-11 Megosztott
elsőszerzőseacuteg
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent nem első szerzős koumlzlemeacutenyek
Csereacutep C Szabadits E Szőnyi A Watanabe M Freund TF Nyiri G (2012) NMDA
Receptors in GABAergic Synapses during Postnatal Development PLoS ONE
7(5)e37753
Csereacutep C Szőnyi A Veres JM Neacutemeth B Szabadits E de Vente J Haacutejos N Freund
TF and Nyiri G (2011) Nitric oxide signaling modulates synaptic transmission
during early postnatal development Cerebral Cortex 212065-2074
Egyeacuteb ndash nem az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent ndash koumlzlemeacutenyek
Nyiri G Cserep C Szabadits E Mackie K Freund TF (2005) CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience 136(3)811-22
Nyiri G Szabadits E Cserep C Mackie K Shigemoto R Freund TF (2005) GABA(B)
and CB1 cannabinoid receptor expression identifies two types of septal
cholinergic neurons Eur J Neurosci 213034-3042
142
XII KOumlSZOumlNETNYILVAacuteNIacuteTAacuteS
Szeretneacutem megkoumlszoumlnni a kitartoacute taacutemogataacutest eacutes a segiacutetseacuteget eacutedesanyaacutemnak
nagymamaacutemnak eacutes feacuterjemnek mert neacutelkuumlluumlk nem joumlhetett volna leacutetre ez az eacutertekezeacutes
A tudomaacutenyos munkaacuteval kapcsolatos szemleacuteletbeli eacutes moraacutelis neveleacutest eacutes hasznos
tudomaacutenyos tanaacutecsaikat nagyon koumlszoumlnoumlm Prof Freund Tamaacutes laborvezetőnek eacutes Dr
Nyiri Gaacutebor teacutemavezetőmnek Ezenkiacutevuumll szeretneacutem megkoumlszoumlnni az Agykeacutereg
kutatoacutecsoport minden tagjaacutenak a sok eacuteves segiacutetseacuteget eacutes hogy emberileg is olyan
koumlrnyezetben dolgozhattam ami azt gondolom paacuteratlan
2
bdquo A dolgok nem kiacutevuumll kezdődnek hanem beluumll eacutes nem alul hanem feluumll eacutes nem a
laacutethatoacuteban hanem a laacutethatatlanbanrdquo
(Hamvas Beacutela)
3
I TARTALOMJEGYZEacuteK
I Tartalomjegyzeacutek3
II Roumlvidiacuteteacutesek jegyzeacuteke7
III Bevezeteacutes11
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok11
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban12
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe12
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese12
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo15
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban16
III34 A hippokampusz interneuronjaihelliphellip18
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtekhelliphellip19
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek21
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok26
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok26
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben27
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute28
III352 A gamma oszcillaacutecioacute28
III353 Az eacuteles-hullaacutemok29
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcillaacutecioacutekban
29
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes30
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel31
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban32
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok32
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek34
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek35
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai35
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban36
4
III421 DSIDSE37
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD37
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD38
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute38
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter40
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok40
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa42
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja43
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutezok45
III55 A nitrogeacuten-monoxid bdquolebontaacutesardquo szoumlveti elnyelődeacutese helliphelliphelliphelliphellip47
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak47
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai48
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben48
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok50
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete50
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa53
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III631 Szinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip55
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesaihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus
vaacuteltozaacutesokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip57
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben
(excitotoxicitaacutes)58
IV Ceacutelkitűzeacutesek59
V Kiacuteseacuterleti moacutedszerek helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok61
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek61
5
V3Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata62
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok64
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek
szinteacutezise64
V52 In situ hibridizaacutecioacute65
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip66
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletekhellip70
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphellip71
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek
felsziacuteneacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip72
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip75
V12 Statisztikai analiacutezisekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76
VI Eredmeacutenyekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttestjeacuten dendritjeacuten eacutes
axon iniciaacutelis szegmentjeacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip82
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekbőlhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok tartalmaznak
NOsGC α1 alegyseacutegethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip87
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest meacuterete
koumlzti korrelaacutecioacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip89
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip90
6
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegehelliphelliphelliphellip97
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok nagy reacutesze
mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatokhelliphelliphellip99
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
poszszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip102
VII Megbeszeacuteleacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip106
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphellip106
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
salhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip108
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC mediaacutelta jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip110
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesrahelliphelliphelliphellip111
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg
szinapszisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip112
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokbanhelliphellip114
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacuterahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip117
VII8 Az NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid rendszerrel a
GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip118
VIII Koumlvetkezteteacutesek120
IX Oumlsszefoglalaacutes121
XIrodalomjegyzeacutek121
XI Sajaacutet koumlzlemeacutenyek jegyzeacuteke141
XII Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes142
7
II ROumlVIDIacuteTEacuteSEK JEGYZEacuteKE
2-AG 2-arachidonil-glicerol
5-HT3 szerotonin
ACSF mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutek
AIS axon iniciaacutelis szakasz
AKD agonista-koumltő domeacuten
AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-12-oxazol-4-il)propaacutensav
BDNF agyi neurotrofikus faktor
BH4 tertahidrobiopterin
CA1-3 Cornu Ammonis (Ammon-szarv) 1-3 reacutegioacutei
CAMKII kalcium-kalmodulin-fuumlggő kinaacutez
cAMP ciklikus adenozin monofoszfaacutet
CASK kalcium-kalmodulin-fuumlggő szerin kinaacutez
CB1R 1-es tiacutepusuacute kannabinoid receptor
CCK kolecisztokinin
CCK-R kolecisztokinin-receptor
cDNS komplementer DNS
cGMP ciklikus guanozin monofoszfaacutet
CNG ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
COX ciklooxigenaacutez
CREB cAMP-fuumlggő szakasz-koumltő feheacuterje
CRIP kannabinoid-receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
D-AP5 D(-)-2-amino-5-foszfonovaleriaacutensav
DAB 33rsquo-diaminobenzidin
DAG diacilglicerol
DEPC dietilpirokarbonaacutet
DLC dinein-koumlnnyűlaacutenc
DSE depolarizaacutecioacute-indukaacutelta serkenteacuteselnyomaacutes
DSI depolarizaacutecioacute-indukaacutelta gaacutetlaacuteselnyomaacutes
EC sejten kiacutevuumlli
eCB endokannabinoid
8
eNOS endoteliaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
EPSP serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
ER endoplazmaacutes retikulum
FAD flavin-adenin dinukleotid
FMN flavin mononukleotid
GABA gamma-amino vajsav
GABAAR A-tiacutepusuacute GABA-receptor
GAD65 glutaminsav dehidrogenaacutez (65 kD-os)
GC guanilaacutet-ciklaacutez
GKAP guanilaacutet-kinaacutez kapcsolt feheacuterje
GluN1-3 NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet-receptor 1-3-as alegyseacutege
GRIP1 glutamaacutet-receptor koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
GTP guanozin trifoszfaacutet
HCN hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
HSA humaacuten szeacuterum-albumin
IBMX 3-izobutil-1-metilxantin
IC sejten beluumlli
IN interneuron
iNOS indukaacutelhatoacute nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
IP3 inozitol-trifoszfaacutet
IPSP gaacutetloacute posztszinaptikus potenciaacutel
IS-1-3 interneuron-szelektiacutev interneuron 1-3-as tiacutepusa
KO geacutenkiuumltoumltt
L-NAME L-nitroarginin-metil-eacuteszter
LOX lipoxigenaacutez
LTDi gaacutetloacute szinapszis hosszuacute-taacutevuacute depresszioacuteja
LTP hosszuacute taacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutes
mAChR muszkarinos tiacutepusuacute acetilkolin-receptor
mEPSP miniatűr serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
mGluR metabotropikus glutamaacutet-receptor
mRNS hiacutervivő ribonukleinsav
NADPH nikotinamid-adanin-dinukleotid
9
NCAM neuronaacutelis sejt-adheacutezioacutes molekula
NGF idegi noumlvekedeacutesi faktor
NHA N-hidroxi-arginin
NMDA N-metil-D-aszpartaacutet
nNOS neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
NO nitrogeacuten-monoxid
NOsGC nitrogeacuten-monoxid-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutez
NTD N-terminaacutelis domeacuten
O-LM oriens-laconosum-moleculare interneuron
ODQ oxadiazolo-quinoxalin
PB foszfaacutet puffer
PCR polimeraacutez-laacutencreakcioacute
PDZ PSD-95Discs largeZonula occludens domeacuten
PKA protein-kinaacutez-A
PKG protein-kinaacutez-G
PLC foszfolipaacutez-C
PP perforaacutens-paacutelya
PP1 protein-foszfataacutez
PSD-95 posztszinaptikus denzitaacutes-95 feheacuterje
PV parvalbumin
RhoA Ras-homoloacuteg geacutencslaacutedba tartozoacute feheacuterje
ROS reaktiacutev oxigeacutengyoumlk
SAP-102 szinapszis-asszociaacutelt feheacuterje-102
SDS naacutetrium-dodecil-szulfaacutet
sGC szolubilis guanilaacutet-ciklaacutez
SKA Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt sejt
SNP naacutetrium-nitroprusszid
SOM szomatosztatin
SPR P-anyag-receptor
SSCAM synaptic scaffolding proteinszinaptikus aacutellvaacutenyozoacutefeheacuterje
STD roumlvid taacutevuacute depresszioacute
str Stratumreacuteteg
10
TBS Tris-pufferelt soacuteoldat
THB tetrahidrobiopterin
TTX tertrodotoxin
VASP vazodilataacutetor-stimulaacutelt foszfoprotein
VDCC feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatorna
vGluT3 3-as tiacutepusuacute vezikulaacuteris glutamaacutettranszporter
VIP vazoaktiacutev intesztinaacutelis polipeptid
11
III BEVEZETEacuteS
Ebben a fejezetben egy roumlvid aacuteltalaacutenos bevező utaacuten ismertetem a hippokampusz
mint kiacuteseacuterleteink modellteruumlleteacutenek a szerkezeteacutet eacutes műkoumldeacuteseacutet majd reacuteszletezem az
eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban kulcsfontossaacuteguacute retrograacuted jelaacutetvitel aacuteltalaacutenos ismeacuterveit Ezt
koumlvetően taacutergyalom a dolgozat alapjaacuteul szolgaacuteloacute nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel elemeit
valamint az NMDA receptorok jellemzőit
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok
Agyunk a termeacuteszet talaacuten legcsodaacutelatosabb eacutes legbonyolultabb keacutepződmeacutenye
Szinte felfoghatatlan hogy idegsejtek koumlzoumltti kapcsolatok eacutes ingeruumlletek keacutepesek olyan
komplex folyamatokat leacutetrehozni mint az emberi gondolkodaacutes logika szemeacutelyiseacuteg
vagy kreativitaacutes A nagy keacuterdeacutes hogy a bdquomegismereacutes taacutergyardquo kutathatoacute felfoghatoacute-e
ugyanazzal amit megismerni kiacutevaacutenunk A goumlroumlg bdquogignoscoacuterdquo (megismer) szoacute eredeti
jelenteacutese szagol szimatol de maacutes a tudaacutessal (bdquooidardquo) gondolkodaacutessal (bdquonoeoacuterdquo)
kapcsolatos szavak eredeti jelenteacutese is a eacuterzeacutekszervi műkoumldeacutessel főleg a laacutetaacutessal fuumlggoumltt
oumlssze Az oacutekori goumlroumlg filozoacutefiaacuteban tehaacutet a megismereacutest eacutes gondolkodaacutest egyfajta
bdquoeacutertelemmel megtoumlltoumltt szemleacutelődeacutesnekrdquo tekintetteacutek Elmeacuten a leacuteleknek azt a reacuteszeacutet
eacutertetteacutek melyben eacuterzeteinket eacutes eacuteszleleteinket taacuteroljuk A szoacute maga Platoacutennaacutel jelenik
meg előszoumlr eacutes maacutes alapokra helyezi a megismereacutes filozoacutefiaacutejaacutet (Steiger K 2008) A
platoacuteni anamneacutezis (visszaemleacutekezeacutes)-elmeacutelet (Platoacuten Menoacuten) leacutenyege hogy a leacutelekben
benne lakozik minden tudaacutes csak megfelelő keacuterdeacutesekkel elő kell vezetni fel kell
eleveniacuteteni az bdquoelfelejtettrdquo tudaacutest- vissza kell emleacutekezni Platoacuten ezen elmeacutelete alapjaacuten a
megfelelő keacuterdeacutesek felveteacuteseacutevel lehetőseacuteguumlnk nyiacutelhat akaacuter az agy megismereacuteseacutere is
Platoacuten azonban a Barlanghasonlat ciacutemű dialoacutegussal (Platoacuten Aacutellam VII 514a-517a)
tovaacutebb megy a megismereacutesről valoacute gondolkodaacutesban A szinte teljes tudatlansaacutegtoacutel (a
barlang aacuternyai) az alapvető megismereacutesen (a bdquokinti vilaacutegrdquo) aacutet a legmagasabb szintű
gondolkodaacutesig (Platoacutennaacutel az ideaacutek vilaacutega a hasonlatban a Nap szemleacuteleacutese) terjedő
leacutepeacuteseken kersztuumll vezet az uacutet De vajon melyik leacutepcsőfokon aacutell a mai tudomaacutenyos
megismereacutes Valoacuteban azt eacuteszleljuumlk kiacuteseacuterleteink soraacuten ami meghataacuterozza agyunk
műkoumldeacuteseacutet teacutenyleg uacutegy műkoumldik ahogy mi elkeacutepzeljuumlk Laacutetjuk az aacuternyakat adoacute
12
taacutergyakat vagy maacuter esetleg kijutottunk a barlangboacutel is Vagy meacuteg mindig csak az
aacuternyakat laacutetjuk a barlangban lekoumltoumlzve Eacutes eljuthatunk-e egyaacuteltalaacuten a Nap
felfedezeacuteseacuteig Az olvasoacutera biacutezom eacuten nem merek aacutellaacutest foglalni a keacuterdeacutesben de egy
biztos csak megfelelő alaacutezattal lehet a tudomaacutenyhoz eacutes agyunk megismereacuteseacutehez nyuacutelni
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban
Az emberi agyat nagysaacutegrendileg 1011
(szaacutez-milliaacuterd) idegsejt alkotja a
koumlzoumlttuumlk leacutetrejoumlvő szinapszisok szaacutema 1014
-ra (szaacutezezer-milliaacuterdra) tehető (Drachman
2005) Ezen kapcsolatok keacutepezik minden idegi műkoumldeacutes alapjaacutet Az idegsejtek preciacutezen
huzalozott mikrohaacuteloacutezataiban specifikus informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera nyiacutelik lehetőseacuteg
Idegrendszeruumlnk nem a sejtek szaporiacutetaacutesaacuteval (sejtosztoacutedaacutes) eacuteri el az uacutejonnan beeacuterkező
ingerek informaacutecioacute feldolgozaacutesaacutet eacutes taacuterolaacutesaacutet hanem a megleacutevő idegsejtek
kapcsolatainak (szinapszisainak) erősiacuteteacuteseacutevel uacutej szinapszisok leacutetrehozaacutesaacuteval Kiveacutetel
termeacuteszetesen ez aloacutel is akad idegi őssejtek talaacutelhatoacutek toumlbb helyen is az emlős koumlzponti
idegrendszerben eacutes neacutehol peacuteldaacuteul a szagloacutegumoacuteban eacutes a hippokampusz gyrus dentatus-
aacutenak szemcssejtjei koumlzoumltt keacutepesek uacutej idegsejteket leacutetrehozni eacutes azokat a haacuteloacutezatba
eacutepiacuteteni Ezen uacutej sejteknek alapvető szerepe van az egyedre jellemző haacuteloacutezat
kialakiacutetaacutesaacuteban (Bergmann and Friseacuten 2013 Freund et al 2013) Talaacuten a legfontosabb
szabaacutelyozaacutesi moacuted amivel az idegrendszer alkalmazkodik a bejoumlvő ingerekhez illetve
amivel a bejoumlvő ingereket integraacutelja belső vilaacutegunk aacutellapotaacuteval az a szinaptikus
plaszticitaacutes A szinapszisok nem aacutellandoacutesult keacutepződmeacutenyek folyamatosan vaacuteltoznak
leeacutepuumllnek kapcsolatok amik maacuter feleslegesseacute vaacuteltak miacuteg maacutesok megerősoumldnek
nagyobbak lesznek Minden emleacutek egy speciaacutelis szinapszis mintaacutezattal rendelkezik Az
hogy ki mennyire keacutepes komplex kreatiacutev gondolkodaacutesra ezen idegi mikro-haacuteloacutezatok
kapcsoltsaacutegaacutetoacutel szinaptikus erősseacutegeitől fuumlgg eacutes nem az idegsejtek szaacutemaacutetoacutel (normaacutelis
agyi műkoumldeacutest felteacutetelezve)
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese
13
A dolgozat teacutemaacutejaacutet keacutepező kiacuteseacuterletek raacutegcsaacuteloacutekban keacuteszuumlltek eacutes a legtoumlbb
szakirodalmi adat is azokroacutel aacutell rendelkezeacutesre iacutegy a dolgozatban a raacutegcsaacuteloacute
hippokampusz anatoacutemiaacutejaacuteroacutel adok roumlvid bevezeteacutest A hippokampusz az archipallium
reacutesze fejlődeacutestanilag az agy ősibb reacuteszeacutehez tartozik Hippokampusz jelenteacutese csikoacutehal
szerkezeacutere jellemző kettős bdquoCrdquo alakja miatt kapta a neveacutet A hippokampusz formaacutecioacute
keacutet joacutel meghataacuterozott reacutesze az Ammon-szarv (Cornu Ammonis) eacutes a gyrus dentatus
A bdquoCornu Ammonisrdquo (bdquokosszarvrdquo) neacutev szinteacuten az alakjaacutera vezethető vissza A
keacutetoldali hippokampuszt a fimbria-fornix (maacutesneacuteven lyra davidis vagy psalterium
jelenteacutese oacutekori sokhuacuteros haacuterfaszerű hangszer szinteacuten alakjaacutera utal) koumlti oumlssze
1 Aacutebra A hippokampusz sematikus aacutebraacuteja Ramoacuten y Cajal (1893) nyomaacuten
Az aacutebraacuten a hippokampusz-szubikulaacuteris komplex principaacutelis sejtjeinek vaacutezlatos kapcsolat
rendszere laacutethatoacute A hippokampusz speciaacutelis memoacuteriafolyamatokban jaacutetszott
műkoumldeacuteseacuteben alapvető fontossaacuteguacute szerepet jaacutetszik a gyrus dentatus szemcsesejtjei eacutes az
Ammon-szarv CA3 majd CA1 piramissejtjei koumlzt leacutetrejoumlvő uacuten bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo A hippokampusz legjelentősebb serkentő bemeneteacutet a kuumllső- eacutes belső
vilaacutegunkboacutel szaacutermazoacute informaacutecioacutekat egyaraacutent integraacuteloacute entorhinaacutelis keacuteregből joumlvő
rostok alkotjaacutek (perforaacutens paacutelya)
14
A hippokampusz joacutel elkuumlloumlnuumll az agykeacuteregtől (neopallium) az entorhinaacutelis
keacutereg 6 reacutetegű sejtaacutellomaacutenyaacuteboacutel szubikulumon mint aacutetmeneti keacuteregteruumlleten keresztuumll
jutunk az archikortikaacutelis hippokampuszba (1aacutebra) Santiago Ramoacuten y Cajal (1893
1911) majd keacutesőbb taniacutetvaacutenya Lorente de Noacute (1934) Golgi impregnaacutecioacutes vizsgaacutelatai
vezettek a hippokampusz kuumlloumlnboumlző sejtjeinek (principaacutelis eacutes bdquonem-principaacutelisrdquo
sejteknek) meghataacuterozaacutesaacutehoz valamint ezek alapjaacuten a hippokampusz reacutegioacuteinak
nevezeacutektanaacutenak bevezeteacuteseacutehez (Lorente de Noacute 1934) amit a mai napig hasznaacutelunk Az
Ammon-szarv reacutegioacutei (a bdquoCornu Ammonisrdquo roumlvidiacuteteacutese alapjaacuten) CA1 reacutegioacute iacuteves
kanyarodoacute reacuteszeacutet CA3ab reacutegioacutenak a gyrus dentatus hilusaacuteba nyuacuteloacute reacuteszeacutet CA3c
reacutegioacutenak nevezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetnek CA2 reacutegioacutet is melyek CA3 piramissejt
tulajdonsaacutegokat mutatnak de nem kapnak moharost bemenetet Raacutegcsaacuteloacutekban e reacutegioacute
meacuterete kicsi Ezen kiacutevuumll megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a gyrus dentatus-t melynek szinteacuten bdquoCrdquo
alakja reacuteveacuten joumln leacutetre a hippokampuszra jellemző kettős bdquoCrdquo forma A gyrus dentatus
elsődleges principaacutelis sejtjei a szemcsesejtek melyek a hilus koumlruumll egy alsoacute (vagy
kuumllső) eacutes egy felső (vagy belső) eacutelbe rendeződnek Az Ammon-szarv eacutes gyrus dentatus
koumlzoumltti hasadeacutekot nevezzuumlk fissura hippocampinak A hippokampusz egyes reacutegioacuteit
tovaacutebbi reacutetegekre lehet osztani (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter 1995)
Az Ammon-szarv reacutetegződeacutese
- alveus (csak a CA1 reacutegioacuteban)
- stratum oriens
- stratum pyramidale
- stratum lucidum (a CA3 specifikus egyeduumllaacutelloacute reacutetege)
- stratum radiatum
- stratum lacunosum-moleculare
A gyrus dentatus-ban az alaacutebbi reacutetegek talaacutelhatoacutek
- stratum moleculare
- stratum granulosum
- hilus
15
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo
A hippokampusz principaacutelis sejtjei az Ammon-szarv piramissejtjei valamint a
gyrus dentatusban leacutevő szemcsesejtek eacutes mohasejtek A CA1 piramissejtek lokaacutelis
kollateraacutelisai maacutes piramis sejteket kismeacuterteacutekben idegzik be a maradeacutek helyi
kollateraacutelisaik főkeacutent helyi uacuten visszacsatoloacute gaacutetloacute interneuronokon veacutegződnek A CA3
piramissejtek joacuteval nagyobbak a CA1 piramissejtekneacutel apikaacutelis dendritjuumlk a piramisejt-
reacuteteg alatti str lucidumban roumlgtoumln elaacutegazik eacutes szaacutemos tuumlske is talaacutelhatoacute rajta Speciaacutelis
keacutepződmeacutenyuumlk az uacuten bdquothorny excrescencesrdquo szarv szerű kituumlremkedeacutesek melyen a
szemcsesejtek oacuteriaacutes mohaterminaacuteisai veacutegződnek A CA3 piramsejtek erőteljes rekurrens
illetve ellenoldali associaacutecioacutes kapcsolatokkal rendelkeznek A CA3c piramissejtejei
kisseacute kuumlloumlnboumlznek a CA3ab sejtjeitől apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeik nem nagyon
kuumlloumlnboumlzetethetők meg eacutes mindkettő gazdagon rendelkezik szarv-szerű
kituumlremkedeacutesekkel
A gyrus dentatus szemcsesejtjeinek nincsenek bazaacutelis dendritjeik apikaacutelis
dendritjuumlk a str moleculare-ban fut egeacuteszen a fissura hippocampiig Nincsenek helyi
rekurrens kapcsolataik egymaacutest nem idegzik be helyi kollateraacutelisokat adnak viszont a
hilusban elhelyezkedő mohasejtekre A mohasejtek eacuterdekes sejttiacutepust keacutepviselnek
Serkentő sejtek szaacutemos tuumlskeacutevel a dendritjeiken de nem toumlmoumlruumllnek kuumlloumln reacutetegbe a
hilusban elszoacutertan talaacutelhatoacutek Terminaacutelisaik a szemcsesejtek proximaacutelis
dendritszakaszaira (esetenkeacutent sejttestjeacutere) vetiacutetenek vissza Egyes elmeacuteletek szerint
szaacutermazaacutesukat tekintve lecsuacuteszott piramissejtek ami annak tuumlkreacuteben hogy
morfoloacutegiailag nehezen kuumlloumlnboumlztethetők meg a CA3c piramissejtjeitől eacutes a CA3
bizonyiacutetottan visszavetiacutet a gyrus dentatus szemcssejtjeire nem lehetetlen
A hippokampusz serkentő kapcsolatrendszereacutenek legfontosabb
informaacutecioacutefeldolgozoacute mechanizmusa az uacuten bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo A
hippokampusz legjelentősebb glutamaacuteterg bemente az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkezik a
szubikulumon keresztuumll Az enthorninaacutelis keacutereg integraacutelja a kuumlloumlnboumlző agykeacutergi
eacuterzeacutekszervi teruumlletekről szaacutermazoacute maacuter előzetesen feldolgozott kuumllső eacutes belső vilaacutegunkat
reprezentaacuteloacute informaacutecioacutet eacutes ezt koumlzvetiacuteti a hippokampusz feleacute a perforaacutens paacutelyaacuten
keresztuumll A perforaacutens paacutelya (PP) az Ammon-szarv eacutes gyrus detatus hataacuteraacuten futva leacutep be
egyreacuteszt a CA1-3 reacutegioacute str lacunosum-moleculare-ba maacutesreacuteszt a gyrus dentatus str
16
moleculare-ba A PP rostjai a str moleculare kuumllső 23-aacuteban a szemcsesejtek dendritjein
(illetve bizonyos interneuronok dendritjein laacutesd III34 alfejezetet) veacutegződnek
topografikusan Ez a PP-szemcsesejt szinapszis a jelfeldolgozaacutes első leacutepcsője A
szemcsesejtek ingeruumllete a mohaterminaacutelisokon keresztuumll tevődik aacutet a CA3
piramissejtek proximaacutelis dendritszakaszaira (illetve bizonyos interneuronokra laacutesd
III33 alfejezetet) kialakiacutetva a CA3 reacutegioacute kuumlloumln speciaacutelis reacutetegeacutet a str lucidumot Ez
keacutepezi a informaacutecioacute feldolgozaacutes maacutesodik aacutellomaacutesaacutet A CA3 piramissejtek ingeruumllete a
Schaffer Kaacuteroly (1864-1939) utaacuten elnevezett Schaffer-kollateraacutelisokon keresztuumll jut
veacuteguumll a CA1 piramisejtek apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeire mely a 3 szinapszist keacutepezi a
bdquohaacuteromszinapszisos-hurokbanrdquo A CA1 piramisejtek rostjai az alveusban oumlsszeszedődve
a szubikulumon keresztuumll visszateacuternek az entorhinaacutelis keacuteregbe (de maacutesik reacutetegeacutebe) A
hippokampusz aacuteltal feldolgozottaacutetdolgozott informaacutecioacute tehaacutet aacutetteacutetelesen az entorhinaacutelis
keacuteregből jut vissza a toumlbbi agykeacutergi teruumlletre (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter
1995)
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban
A hippokampusznak keacutetseacutegbevonhatatlan szerepe van a tanulaacutes- eacutes
memoacuteriafolyamatokban Az uacutej informaacutecioacutek feldolgozaacutesa soraacuten keacutet folyamatra van
szuumlkseacuteg első koumlrben egy generalizaacuteloacute folyamat megy veacutegbe (a bdquotaacutergyrdquo besorolaacutesa a
megfelelő agyunkban maacuter leacutetező bdquoskatulyardquo megkereseacuteseacutevel) majd egy specifikaacutecioacute
joumln leacutetre (a bdquoskatulyaacutenrdquo beluumll az uacutej bdquodologrdquo miben teacuter el a bdquoskatulyardquo toumlbbi elemeacutetől)
Ennek pontos lekeacutepezeacuteseacutehez keacutet kuumlloumln neuronhaacuteloacutezatra van szuumlkseacuteg A generalizaacuteloacute
folyamat az agykeacutergi műkoumldeacuteshez koumlthető a koumlrnyezet reprezentaacutecioacuteja jelentősen
aacutetfedő sejtaktivitaacutesok reacuteveacuten valoacutesul meg iacutegy specifikus informaacutecioacute nem joumlhet leacutetre a
haacuteloacutezatban A specifikaacutecioacute a hippokampusz feladata a koumlrnyezet lekeacutepezeacutese szinte aacutet
nem fedő mikrohaacuteloacutezatok kialakulaacutesaacuteval joumln leacutetre (Kaacuteli S eacutes Acsaacutedy L 2003) Vagyis
a hippokampusz a deklaratiacutev memoacuteriaacuteban jaacutetszik szerepet ez tartalmazza a bdquotiszta
fogalmakatrdquo (clarus3= vilaacutegos) De mi az a szerkezeti kuumlloumlnbseacuteg ami az agykeacutereggel
szemben keacutepes hasonloacute bementekhez kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati aktivitaacutest produkaacutelni A
memoacuteria alapjaacuteul szolgaacuteloacute Hebb-feacutele autoasszociatiacutev haacuteloacutezat ugyanis mind az
17
agykeacuteregben mind a hippokampuszban megtalaacutelhatoacute A vaacutelasz a bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo egyes principaacutelis sejtjeinek egyedi tulajdonsaacutegaiban eacutes kapcsolataiban talaacutelhatoacute
(Acsaacutedy eacutes Kaacuteli 2007) A generalizaacutelt informaacutecioacute az entorhinaacutelis keacutergen keresztuumll
eacuterkezik agyunk egyik legkuumlloumlnlegesebb serkentő sejtjeacutere a szemcsesejtre ami a
legfontosabb aacutellomaacutes a specifikus informaacutecioacute kialakiacutetaacutesaacuteban A szemcsesejtek nagyon
erős szűreacutest veacutegeznek a bejoumlvő informaacutecioacuten azaacuteltal hogy rendkiacutevuumll hiperpolarizaacuteltak eacutes
nagyon alacsony az alapaktivitaacutesuk Mivel nincsenek bazaacutelis dendritjeik eacutes egymaacutesssal
sincsenek oumlsszekoumltve nem joumln leacutetre autoasszociatiacutev haacuteloacutezat a bekeruumllő informaacutecioacute
nagyon pontosan keacutepeződik le a szemcsesejtekben A gyrus dentatus legfontosabb
feladata tehaacutet a jel szelekcioacuteja eacutes kategorizaacutecioacuteja A koumlvetkező leacutepeacutes hogy a
szemcsesejtek a megszűrt informaacutecioacutet rendkiacutevuumll pontosan adjaacutek aacutet a CA3
piramissejteknek Ehhez egyreacuteszt annak a neacutehaacuteny ceacutelelemnek a nagyon pontos
kivaacutelasztaacutesa szuumlkseacuteges ami a CA3 reacutegioacuteban az informaacutecioacutet koacutedoloacute autoasszociatiacutev
mikrohaacuteloacutezatot leacutetrehozza maacutesreacuteszt a haacuteloacutezat toumlbbi tagjaacutenak elcsendesiacuteteacutese A
szemcsesejt speciaacutelis egyedi terminaacutelisa a mohaterminaacutelis keacutepes ellaacutetni mindkeacutet
feladatot egyszerre A moharostok ceacutelelem specifikusan keacutetfeacutele terminaacutelissal
rendelkeznek az oacuteriaacutes terminaacutelisok kizaacuteroacutelag piramissejt-tuumlskeacuteken a kis terminaacutelisok
csak helyi GABAerg interneuronokon veacutegződnek Az egy szemcsesejt aacuteltal adott oacuteriaacutes-
mohaterminaacutelisok szaacutema igen keveacutes (szaacutezas nagysaacutegrendű) de nagy hateacutekonysaacuteguacute
emellett a kis mohaterminaacutelisok szaacutema araacutenyait tekintve oumltszoumlroumlseacutere tehető a
serkentőhoumlz keacutepest (Acsaacutedy et al 1998) Ezzel a kapcsolatrendszerrel egysejt szinten
nagy hateacutekonysaacuteguacute pontos ingeruumllet-aacutetadaacutes populaacutecioacutes szinten erős gaacutetlaacutes eacuterhető el a
haacuteloacutezatban A keacutet terminaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegaiban fellelhető kuumlloumlnbseacutegek tovaacutebbi
magyaraacutezatot adnak az informaacutecioacutekoacutedolaacutes szabaacutelyozaacutesaacutera Miacuteg az oacuteriaacutesterminaacutelisok a
transzmisszioacute frekvenciaacutejaacutenak noumlvekedeacuteseacutevel facilitaacuteloacute szinaptikus vaacutelaszt (facilitaacuteloacute
EPSP) adnak addig a kis terminaacutelisok frekvencia-fuumlggeacuteseacutere a depressziacutev (depresszaacuteloacute
EPSP) vagy enyheacuten facilitaacuteloacute vaacutelasz jellemző (Toth et al 2000) Egy adott frekvenciaacuten
a keacutet mechanizmus eredője fogja meghataacuterozni a CA3 piramissejt ingeruumlleteacutet alacsony
szemcsesejt aktivitaacutes soraacuten (ami haacuteloacutezati bdquozajrdquo-keacutent eacuterteacutekelhető) az erős gaacutetlaacutes dominaacutel
miacuteg neacutehaacuteny de fokozott aktivitaacutesuacute szemcsesejt aktivitaacutesa (informaacutecioacute-koacutedolaacutes) soraacuten a
serkenteacutes erősoumldeacutese eacutes a gaacutetlaacutes gyenguumlleacutese reacuteveacuten a kivaacutelasztott piramissejtek
ingeruumlletbe joumlnnek (a haacuteloacutezat toumlbbi piramissejtje pedig gaacutetolt marad) A szemcsesejt-
18
CA3 piramissejt kapcsolat tovaacutebbi jellemzője a nem-asszociatiacutev preszinaptikus LTP
(Lauri et al 2001) A CA3 piramissejtek kiterjedt rekurrens kollateraacutelisai reacuteveacuten a CA3
reacutegioacute autoasszociatiacutev haacuteloacutezati tulajdonsaacuteggal rendelkezik A megszerezett specifikus
informaacutecioacute erős szinaptikus kapcsolatokkal oumlsszekoumltoumltt piramissejt-mikrohaacuteloacutezatokban
taacuteroloacutedik ami kontextusfuumlggő moacutedon a haacuteloacutezat egyes elemeinek aktivitaacutesa reacuteveacuten a
mikrohaacuteloacutezat egeacuteszeacutet aktivaacutelhatja iacutegy komplex emleacuteknyomok felideacutezeacutese vaacutelik lehetőveacute
A CA1 piramisejtekben ezt koumlvetően integraacuteloacutedik a CA3 piramissejtek ingeruumllete (str
radiatum) az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkező perforaacutens-paacutelya bemenettel (str lacunosum-
moleculare) A CA1 piramissejtek plaszticitaacutesaacutehoz (LTP kialakulaacutesa) elengedhetetlen
meacuteg a helyi GABAerg interneuronok teacuterben eacutes időben preciacutezen szabaacutelyozott haacuteloacutezati
műkoumldeacutesre kifejtett hataacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) Az iacutegy keletkező
emleacuteknyomok lassuacute folyamat soraacuten tevődnek aacutet a generalizaacuteloacute agykeacutergi teruumlletekre
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy a hippokampusz specifikus műkoumldeacuteseacutenek
haacutettereacuteben egyedi strukturaacutelis feleacutepiacuteteacutese aacutell (gyrus dentatus-CA3 kapcsolat)
autoasszociatiacutev haacuteloacutezata előtt egy kategorizaacuteloacute haacuteloacutezat (gyrus dentatus) talaacutelhatoacute Ezek a
tulajdonsaacutegok teszik keacutepesseacute arra hogy nagy szaacutemuacute komplex emleacuteknyom gyors eacutes
aacutetfedeacutesmentes taacuterolaacutesaacutet veacutegezze
III34 A hippokampusz interneuronjai
Interneuron alatt klasszikusan azokat a nem principaacutelis (nem glutamaacuteterg)
idegsejteket eacutertjuumlk melyek a helyi haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben szabaacutelyozaacutesaacuteban vesznek
reacuteszt eacutes nem vetiacutetetenek maacutes agyteruumlletre Jelen eacutertekezeacutesben hippokampaacutelis
interneuron alatt kizaacuteroacutelag a GABAerg interneuronokat eacutertem E definiacutecioacute nem
szerencseacutes manapsaacuteg hiszen ma maacuter joacutel ismert hogy nemcsak a principaacutelis sejtek
vetiacutetenek maacutes agyteruumlletekre hanem GABAerg bdquointerneuronokrdquo is nem is
elhanyagolhatoacute szerepet toumlltve be Jobb nevezeacutektan hiaacutenyaacuteban azonban a vetiacutető
GABAerg idegsejteket is az interneuronok koumlzeacute soroljuk
A GABAerg sejtek jelaacutetvivő anyaga a gamma-amino-vajsav (GABA) mely
neacutehaacuteny kiveacuteteltől (pl az idegsejtek fejlődeacuteseacutenek korai szakaszaacuteban az uacuten bdquoGABA-
switchrdquo előtt a GABA serkentő tulajdonsaacuteguacute) eltekintve gaacutetloacute neurotranszmitter Fő
feladatuk tehaacutet a principaacutelis sejtek gaacutetlaacutesa tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk időbeli preciacutez
19
szabaacutelyozaacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A hippokampaacutelis interneuronok ndash
szemben a kvaacutezi egyforma piramissejtekkel ndash nem alkotnak egyseacuteges populaacutecioacutet a
kuumlloumlnboumlző alpopulaacutecioacutek szaacutema ma maacuter 20 foumlleacute tehető (Klausberger eacutes Somogyi 2008
2 aacutebra) Az interneuronok sokfeacuteleseacutege azonban nem ceacuteltalan kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
műkoumldeacutesek szabaacutelyozaacutesaacutenak szolgaacutelataacuteban aacutellnak (Klausberger et al 2005)
Szaacutemos anatoacutemiai tulajdonsaacuteg alkalmas lehet az interneuron alpopulaacutecioacutek
elkuumlloumlniacuteteacuteseacutere iacutegy peacuteldaacuteul a ceacutelelem specificitaacutes a dendritfa elaacutegazoacutedaacutesa a reacutetegekben
illetve hogy egyes tiacutepusok jellemzően mely peptid neuromodulaacutetorokat vagy kalcium-
koumltő feheacuterjeacuteket fejezik ki
A tovaacutebbiakban neacutehaacuteny azonoshasonloacute funkcioacute betoumllteacuteseacutere specializaacuteloacutedott
interneuronok csoportjainak tulajdonsaacutegait reacuteszletezem peacuteldaacutekkal illusztraacutelva
Mivel a legtoumlbb ismeret a CA1 reacutegioacute interneuronjairoacutel aacutell rendelkezeacutesuumlnkre
ezeacutert a CA1 reacutegioacute interneuronjait hasznaacutelva modellkeacutent mutatom be a fő csoportokat
(2aacutebra)
A tovaacutebbiakban a ceacutelelem specificitaacutest alapul veacuteve az alaacutebbi csoportosiacutetaacutest alkalmazom
- dendritikus gaacutetloacutesejtek
- periszomatikus gaacutetloacutesejtek
- interneuron-specifikus interneuronok
- vetiacutető interneuronok
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtek
A dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzoumls tulajdonsaacutega hogy axonterminaacutelisaik a
piramissejt valamely dendritszakaszaacuten veacutegződnek a beeacuterkező serkentő szinapszisok
szoros szomszeacutedsaacutegaacuteban Ebből koumlvetkeztethető hogy feladatuk elsősorban a
piramissejt bemeneteacutenek szabaacutelyozaacutesa az egyes serkentő szinapszisok plaszticitaacutesaacutenak
heteroszinaptikus befolyaacutesolaacutesa a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok gaacutetlaacutesaacuteval annak meghataacuterozaacutesa hogy melyik szinapszis erősoumldhet
meg eacutes mely ingeruumllet juthat el a sejttestig
Ennek a feladatnak az ellaacutetaacutesaacutera egy dendritikus gaacutetloacutesejt aacutetlagosan 3-18
szinapszist ad egy piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseire eacutes a gaacutetlaacutes
kisebb meacuterteacutekű Ebbe a csoportba tartoznak a 2 aacutebra 5-11 eacutes 13 szaacutemmal jeloumllt
20
interneuronjai A dendritikus gaacutetloacutesejtek sokfeacuteleseacutege azzal magyaraacutezhatoacute hogy a
piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseit bemenet-specifikusan innervaacuteljaacutek
illetve sajaacutet bemenetuumlket elteacuterő forraacutesboacutel kapjaacutek E keacutet tulajdonsaacuteg alapjaacuten
megkuumlloumlnboumlztetuumlnk uacuten bdquofeed-forwardrdquo (előrehatoacute) eacutes bdquofeed-backrdquo (visszahatoacute) gaacutetlaacutest
Az előrehatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt azon rostok hataacutesaacutet moacutedosiacutetja a piramissejtben
amelyből sajaacutet bemeneteacutet is kapja tehaacutet az adott afferens sajaacutet hateacutekonysaacutegaacutet sajaacutet
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben szabaacutelyozza A visszahatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt aacuteltal
kapott bemenet maacutes forraacutesboacutel szaacutermazik mint az aacuteltala moacutedosiacutetott bemenet (Freund eacutes
Buzsaacuteki 1996)
2 Aacutebra GABAerg interneuronok a hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A sematikus aacutebraacuten a hippokampaacutelis CA1 reacutegioacute eddig ismert interneuronjai eacutes
axonarborizaacutecioacutejuk reacutetegeloszlaacutesa laacutethatoacute Az aacutebra bal szeacuteleacuten olvashatoacutek a
hippokampusz reacutetegei A keacutek sziacuten aacuteranyalataival a CA1 piramissejtek narancssaacuterga
sziacutennel a periszomatikus gaacutetloacutesejtek pirossal a dendritikus eacutes vetiacutető interneuronok
roacutezsasziacutennel az IN-specifikus gaacutetloacutesejtek sejttestje eacutes fő dendritjei laacutethatoacutek Lilaacuteval
jeloumlltek az interneuron-axonok melyek citromsaacuterga terminaacutelisokban veacutegződnek Az
21
aacutebra bal feleacuten talaacutelhatoacutek a kuumllső eacutes belső forraacutesboacutel szaacutermazoacute glutamaacuteterg bemenetek
Az interneuronok sokfeacuteleseacutege teacuterbeli eacutes időbeli preciacutez szabaacutelyozaacutesa a piramissejt-
haacuteloacutezat normaacutel műkoumldeacuteseacutenek szolgaacutelataacuteban aacutell (Moacutedosiacutetva Klausberger eacutes Somogyi
Science 2008)
A Schaffer-kollateraacutelis bemenettel (piramissejt bazaacutelis eacutes proximaacutelis apikaacutelis
dendritszakaszai-strata oriens eacutes radiatum) asszociaacuteloacutedik ndash csak a legfontosabbakat
kiemelve- a bdquobistratifiedrdquo (bdquokeacutet-reacuteteget innervaacuteloacuterdquo bisztratifikaacutelt sejt 2 aacutebra 5 szaacutemuacute
sejt) a Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt (SKA emellett CCK-tartalmuacute) dendritikus
gaacutetloacutesejt (2 aacutebra 8 szaacutemuacute sejt) valamint az bdquoIvyrdquo (bdquoborostyaacutenrdquo)-sejt (2 aacutebra 6 szaacutemuacute
sejt) Dendriteloszlaacutesuk alapjaacuten a bisztratifikaacutelt- eacutes az Ivy-sejt bemeneteacutet is a Schaffer-
kollateraacutelisok biztosiacutetjaacutek iacutegy előrehatoacute gaacutetloacutesejtek (Fuentealba et al 2008 Klausberger
eacutes Somogyi 2008)
Az entorhinaacutelis eredetű perforaacutens-paacutelya bemenettel (piramissejt distaacutelis apikaacutelis
dendritszakasza-str lacunosum-moleculare) asszociaacuteloacutedik az O-LM (Oriens-
Lacunosum-Moleculare (2 aacutebra 7 szaacutemuacute sejt) a perforaacutens-paacutelya asszociaacutelt (2 aacutebra 10
szaacutemuacute sejt) eacutes a neurogliaform (2 aacutebra 11 szaacutemuacute sejt) sejt Miacuteg az O-LM sejtek
elsősorban a lokaacutelis piramissejtek rekurrens kollateraacutelisaiboacutel kapjaacutek a bemenetet
(tipikus visszahatoacute gaacutetloacutesejt) addig a maacutesik kettő elsősorban a perforaacutens-paacutelyaacutetoacutel
(előrehatoacute-gaacutetlaacutes) A neurogliaform sejtek nevuumlkből koumlvetkezően is nagyon elteacuternek a
klasszikus neuronok feleacutepiacuteteacuteseacutetől elsősorban a lassuacute toacutenikus GABAerg
transzmisszioacuteban vesznek reacuteszt (Armstrong et al 2012 Tamaacutes et al 2003) eacutes toacutenikus
nitrogeacuten-monoxid felszabadiacutetaacutesaacutera keacutepesek (laacutesd III355)
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek
Mivel a periszomatikus gaacutetlaacutes kiemelt fontossaacuteggal biacuter a haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
eacutes az eacutertekezeacutesben szereplő kiacuteseacuterletek is főkeacutent ezen sejtek szinapszisaira iraacutenyulnak a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek tulajdonsaacutegait reacuteszletesebben taacutergyalom Periszomatikus
reacutegioacute alatt a piramissejt sejttesteacutet (aacuteltalaacuteban) a sejttestből kiinduloacute axon iniciaacutelis
szegmentjeacutet (AIS) illetve az uacuten sejttest-ekvivalens dendrit szakaszokat (tuumlskementes
proximaacutelis dendritek a sejttesttől szaacutemiacutetott ~100 mikronon beluumll) eacutertjuumlk (Megiacuteas et al
22
2001) A reacutegioacute fő jellemzője hogy serkentő bemenet nem eacuterkezik raacute kizaacuteroacutelag a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek innervaacuteljaacutek szimmetrikus szinapszisokat keacutepezve (Megiacuteas et
al 2001) Sokkal keveacutesbeacute heterogeacuten populaacutecioacutet keacutepeznek mint a dendritikus
gaacutetloacutesejtek Mivel a periszomatikus reacutegioacute az akcioacutes-potenciaacutel generaacutelaacutesaacuteban jaacutetsza a fő
szerepet ezeacutert ezek az interneuronok a piramissejtek kimeneteacutet a naacutetrium-fuumlggő akcioacutes
potenciaacutelok kialakulaacutesaacutenak valoacutesziacutenűseacutegeacutet szabaacutelyozzaacutek Bemenetuumlk nem asszociaacuteloacutedik
specifikusan kuumlloumln egyik afferenssel sem (a kosaacutersejteknek keveacutesbeacute jelentős
mennyiseacutegű dendritje talaacutelhatoacute a str laconosum-moleculare-ban ami arra utal hogy
kevesebb entorhinaacutelis bementet kapnak) viszont jelentős szaacutemuacute serkentő bemenetet
kapnak a piramissejtektől A piramissejt-interneuron kapcsolatra nagy amplituacutedoacutejuacute
serkentő potenciaacutel jellemző ami aacuteltalaacuteban egy szinapszison keresztuumll megy veacutegbe
(Gulyaacutes et al 1993)
3 Aacutebra A hippokampaacutelis CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus gaacutetlaacutes
feleacutepiacuteteacuteseacutenek vaacutezlata
Az aacutebraacuten a piramissejt sejttestjeacutere eacuterkező keacutet kuumlloumlnboumlző gaacutetloacutesejt- a parvalbumin (PV)
tartalmuacute eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacute kosaacutersejt- szinapszisa a jelaacutetvitelben
fontosabb szerepet jaacutetszoacute receptorai illetve főbb bemenetei laacutethatoacutek Miacuteg a PV+
23
kosaacutersejt a piramissejt ritmikus gaacutetlaacutesaacuteeacutert tehető felelősseacute ezaacuteltal bdquooacuteraműrdquo
pontossaacuteggal segiacutetve a neuronhaacuteloacutezati frekvencia kialakulaacutesaacutet addig a CCK+ kosaacutersejt
keacutereg alatti bemeneteinek is koumlszoumlnhetően a gaacutetlaacutes bdquofinom hangolaacutesaacutebanrdquo vesz reacuteszt
belső vilaacutegunknak hangulati eacuteletuumlnknek megfelelően (Moacutedosiacutetva Freund TF 2003
TINS)
Olyan nagy hateacutekonysaacuteguacute ez a serkentő aacuteram hogy aacuteltalaacuteban az interneuon
kisuumlleacuteseacutehez is vezet Ebbe a csoportba tartozik az axo-axonikus ndash Szentaacutegothai Jaacutenos
nyomaacuten kandelaacuteber ndash sejt (2 aacutebra 1 szaacutemuacute sejt) eacutes a kosaacutersejtekA kandelaacuteber-sejtek az
egyetlen specifikusan csak az axon iniciaacutelis szegmenet beidegző interneuronok rostjaik
vertikaacutelis terminaacutelis fuumlzeacutereket alkotnak egy-egy piramissejt axon iniciaacutelis szegmentje
koumlruumll ahol toumlbbszoumlroumlsen szinaptizaacutelnak
A kosaacutersejtek a sejttestet eacutes a proximaacutelis dendritszakaszokat is beidegzik nagy
amplituacutedoacutejuacute gaacutetloacute-potenciaacutelokat hoznak leacutetre aacutetlagosan 2-8 koumlzel elhelyezkedő
szinapszison keresztuumll A kosaacutersejtek ezaacuteltal nagy hateacutekonysaacuteggal keacutepesek gaacutetolni a
piramissejt akcioacutes potenciaacuteljaacutet Egy kosaacutersejt egyetlen akcioacutes potenciaacuteja maacuter 3
szinapszison keresztuumll megakadaacutelyozza a piramissejt ismeacutetelt kisuumlleacuteseacutet Jellemző
feheacuterjetartalmukat tekintve a kosaacutersejtek keacutet fő populaacutecioacutejaacutet a parvalbumin (PV 2
aacutebra 2 szaacutemuacute sejt) eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacuteakat kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg a
kandelaacuteber-sejtek mind PV tartalmuacuteak A CCK tartalmuacute kosaacutersejtek tovaacutebb oszthatoacuteak
vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGluT3 2 aacutebra 4 szaacutemuacute sejt) eacutes vazoaktiacutev
intesztinaacutelis polipeptid (VIP 2 aacutebra 3 szaacutemuacute sejt) tartalmuk alapjaacuten Funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteg egyelőre nem volt kimutathatoacute a keacutet CCK tartalmuacute alpopulaacutecioacute koumlzoumltt ezeacutert
jellemzeacutesuumlk egyuumltt toumlrteacutenik mint CCK tartalmuacute kosaacutersejtek
A keacutet kosaacutersejt tiacutepus teljesen maacutes feladatra specializaacuteloacutedott a neuronaacutelis haacuteloacutezat
szabaacutelyozaacutesaacutet illetően ami receptoraik eacutes bemeneteik kuumlloumlnbseacutegeacuteben is tetten eacuterhető eacutes
elteacuterő fizioloacutegiai tulajdonsaacutegokat koumllcsoumlnoumlz a keacutet sejttiacutepusnak (3aacutebra) (Freund 2003
Freund eacutes Katona 2007 Klausberger et al 2005)
A PV kosaacutersejtek transzmisszioacuteja nagyon hateacutekony gaacutetlaacutest eredmeacutenyez de
egyben rigid is keveacutes ponton szabaacutelyozhatoacute nem plasztikus A PV kosaacutersejtek fő
serkentő bemeneteacutet a piramissejtektől kapja meacuteghozzaacute nagyreacuteszt bdquoelőrehatoacuterdquo serkenteacutes
formaacutejaacuteban (a CA3 piramissejtektől vagyis Schaffer-kollateraacutelisoktoacutel) kisebb
meacuterteacutekben a helyi piramissejtek bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutese folytaacuten Keacuteregalatti
24
modulaacutetoros (monoaminerg) eacutes GABAerg bementuumlk joacuteval kevesebb A serkentő
szinapszisok fontos tulajdonsaacutega nem plasztikusak a kapott ingeruumlletet pontosan
koumlzvetiacuteti a haacuteloacutezatra A PV kosaacutersejtek egymaacutest is beidegzik sőt elektromos
szinapszisokkal (uacuten bdquogap junctionrdquo-oumlkoumln keresztuumll) is oumlssze vannak kapcsolva
szinciacuteciumot alkotva Egy PV sejt nagyjaacuteboacutel 20-50 maacutesik PV kosaacutersejttel aacutell ilyen
szoros kapcsoltsaacutegban Ennek jellentősseacutege oacuteriaacutesi a haacuteloacutezati szinkronizaacutecioacute
szemponjaacuteboacutel (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A PV sejtek fizioloacutegiai
tulajdonsaacutegai reacuteszben ezeknek a tulajdonsaacutegoknak is koumlszoumlnhető uacuten bdquogyors tuumlzeleacutesűrdquo
interneuronok a tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk nem mutat alkalmazkodaacutest megbiacutezhatoacutean eacutes
bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal tuumlzelnek a haacuteloacutezati frekvenciaacutet meacuteg 100 Hz felett is keacutepesek
koumlvetni Az időbeli preciacutezitaacuteshoz meacuteg hozzaacutejaacuterul hogy a PV terminaacutelisban nagyon
szoros kapcsolat van a kalcium-szenzorok eacutes a kalcium csatornaacutek koumlzoumltt a kalcium
csatornaacutek a szinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban helyezkednek el azonnali vezikula-uumlruumlleacutest
eredmeacutenyezve A PV terminaacutelisboacutel toumlrteacutenő GABA felszabadulaacutes eddigi ismereteink
alapjaacuten M2 tiacutepusuacute muszkarinos acetil-kolin receptoron (mAchR) eacutes micro-opioid receptoron
keresztuumll szabaacutelyozhatoacute (mindkettő csoumlkkenti a GABA felszabadulaacutesaacutet) A PV
szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α1 alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok
vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a szorongaacutesoldoacute benzodiazepinek hataacutesa keveacutesseacute
eacuterveacutenyesuumll A PV kosaacutersejt-szinciacutecium feladata tehaacutet bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal
szinkronizaacutelni az aacuteltaluk beidegzett 1000-2000 piramissejtet a kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
oszcillaacutecioacutek soraacuten Ez alapvető fontossaacuteguacute a kognitiacutev folyamatok kialakiacutetaacutesaacuteban (laacutesd
meacuteg III35 alfejezetben)
A CCK kosaacutersejtek aacuteltal leacutetrehozott gaacutetlaacutes ezzel szemben sok ponton
modulaacutelhatoacute plasztikus folyamat Legszembetűnőbb bemeneti kuumlloumlnbseacuteget a keacutereg
alatti modulaacutetoros innervaacutecioacute adja a belső vilaacutegunkat eacutes hangulati eacuteletuumlnket
reprezentaacuteloacute szerotonerg bemenet a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll szelektiacuteven idegzi
be a CCK tartalmuacuteakat A szerotonerg rostok a mediaacuten raphe magcsoportboacutel
szaacutermaznak eacutes 5-HT3 tiacutepusuacute ionotrop szerotonin receptoron hatnak miacuteg a kolinerg
rostok α7 nikotinikus acetil-kolin receptoron keresztuumll serkentik a CCK kosaacutersejteket
Glutamaacuteterg bemenetuumlk toumlredeacuteke a PV kosaacutersejtekeacutenek annaacutel toumlbb gaacutetloacutebementet
kapnak viszont a calretitin tartalmuacute interneuron-specifikus sejtektől A CCK sejtek
glutamaacuteterg bemenete nemcsak szaacutemaacuteban teacuter el a PV sejthez keacutepest de toumlbb forraacutesboacutel
25
szaacutermazoacute informaacutecioacute (CA3- Schaffer kollateraacutelis CA1 piramissejt-kollateraacutelis vagyis
mind az bdquoelőrehatoacuterdquo mind a bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutes) integraacutecioacutejaacutera is keacutepesek Miacuteg a PV
sejt kisuumlleacuteseacutet eredmeacutenyezi a Schaffer-kollateraacutelisok ingeruumllete addig a CCK sejtek
szaacutemaacutera ez az ingeruumllet nem elegendő A CCK kosaacutersejtek csak akkor keruumllnek
ingeruumlletbe ha eleacuteg erős a Schaffer kollateraacutelis bemenet ahhoz hogy a helyi CA1
piramissejtek is aktivaacuteloacutedjanak eacutes ezek bdquovisszahatoacuterdquo lokaacutelis kollateraacutelisai is ingerlik a
CCK sejteket A CCK sejtek nem alkotnak szinciacuteciumot nem jellemző raacutejuk az a szoros
kapcsoltsaacuteg amit a PV sejtekneacutel laacutettunk Tuumlzeleacutesi mintaacutezatukra a bdquoszabaacutelyos tuumlzeleacutesrdquo
jellemző maximaacutelisan 40-50 Hz-ig keacutepesek koumlvetni az aktivaacutelaacutesi frekvenciaacutet eacutes
akkomodaacuteloacutednak vagyis ismeacutetelt ingerleacutes eseteacuten egyre ritkaacutebban keletkeznek akcioacutes
potenciaacutelok A CCK kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a kalcium csatornaacutek nem a szinaptikus
aktiacutev zoacutenaacuteban hanem a terminaacutelis taacutevolabbi reacuteszein helyezkednek el ezaacuteltal laacutezaacuten
kapcsoloacutednak a kalcium szenzorokhoz A CCK kosaacutersejtek szinapszisaira toumlbbszoumlroumls
bdquofelszabadulaacutesi helyrdquo jellemző egyetlen aktiacutev zoacutenaacuten beluumll (sokszor invaginaacutecioacute is
megfigyelhető a szinaptikus feluumllet noumlveleacuteseacutere) ez eredmeacutenyezi hogy a CCK sejtek
GABA uumlriacuteteacutese aszinkron moacutedon eacutes időben elnyuacutejtva jelentkezik A CCK terminaacutelisok
GABA uumlriacuteteacutese szaacutemos receptor aktivaacutecioacutejaacuteval modulaacutelhatoacute Ezek koumlzuumll kiemelendő a
CB1 kannabinoid receptor melynek aktivaacutecioacuteja a terminaacutelis kuumlloumlnboumlző meacuterteacutekű
elcsendesiacuteteacuteseacutehez vezet A folyamat melyet bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutes-
elnyomaacutesnakrdquo (DSI) nevezuumlnk retrograacuted uacuteton a piramissejt aktivaacutecioacutejaacutetoacutel fuumlggően
endokannabinoidok szinteacuteziseacutevel joumln leacutetre mely a preszinaptikus CB1 receptorok
aktivaacutecioacutejaacuteval gaacutetolja a kalcium csatornaacutek műkoumldeacuteseacutet ezaacuteltal a GABA felszabadulaacutesaacutet
(laacutesd meacuteg III421 alfejezetben) A CCK szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α2
alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a
benzodiazepinek szorongaacutesoldoacute hataacutesa eacuterveacutenyesuumll Oumlsszesseacutegeacuteben elmondhatoacute hogy a
CCK kosaacutersejtek eacuterzelmi motivaacutecioacutes eacutes a szervezet aacuteltalaacutenos aacutellapotaacuteroacutel informaacutecioacutekat
hordozva a piramissejtek bdquofinom hangolaacutesaacuterardquo specializaacuteloacutedtak A idegrendszer
egyetlen olyan sejtje amin konvergaacutelnak a szorongaacutes molekulaacuteris koacutedaacutesaacuteban reacutesztvevő
transzmitter-rendszerek eacutes receptorok iacutegy a hangulati eacutelet zavaraiban (szorongaacutes eacutes
depressziacutev aacutellapotok) keacutetseacuteget kizaacuteroacute szereppel biacuter
A periszomatikus kosaacutersejtek tehaacutet a bdquoritmustrdquo (PV) eacutes a bdquokedeacutelytrdquo (CCK)
koumlzvetiacutetik a haacuteloacutezatba (Freund 2003 Freund eacutes Katona 2007)
26
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok
Az interneuron-specifikus gaacutetloacutesejtek (a tovaacutebbiakban IS-sejtek) attoacutel
kuumlloumlnlegesek hogy ceacutelelemuumlk nem a piramissejt valamely szegmense hanem maacutes (joacutel
meghataacuterozott) interneuronok Haacuterom tiacutepusaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg az IS-sejteknek (IS-1-
3 2aacutebra 19-21 szaacutemuacute sejtjei) Az IS-1 sejtek kiterjedt szinciacuteciumot alkotnak szaacutemos
dendrodendritikus kapcsolatuk reacuteveacuten ami ennek a sejtpopulaacutecioacutenak a gyors szinkron-
kisuumlleacuteseacutet teszi lehetőveacute A dendritikus gaacutetlaacutes szinkronizaacutecioacuteja reacuteveacuten elengedhetetlen
fontossaacuteggal biacuternak a dendritikus aacuteramok eacutes plaszticitaacutes hateacutekony szabaacutelyozaacutesaacuteban Az
IS-3 tiacutepusuacute sejtek szelektiacuteven az O-LM sejtet idegzik be diszinhibicioacutet teacuteve lehetőveacute a
piramissejt disztaacutelis dendritszakaszain (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuron-
szelektiacutev interneuronoknak tehaacutet jelentős szerepe van a hippokampaacutelis haacuteloacutezat
oszcillaacutecioacutejaacutenak eacutes diszinhibicioacutejaacutenak kontrolljaacuteban (Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok
Vetiacutető GABAerg gaacutetloacutesejtek alatt a hippokampuszon beluumll maacutesik reacutegioacuteba vetiacutető
illetve a hippokampuszon kiacutevuumllre taacutevolra vetiacutető GABAerg sejteket eacuterjuumlk Az előbbire
peacutelda a visszavetiacutető-sejt (bdquoback-projectionrdquo neuron 2aacutebra 16 szaacutemuacute sejt (Sik et al
1995 Sik et al 1994) mely elsősorban a CA3 reacutegioacuteba kisebb meacuterteacutekben a gyrus
dentatus hilusaacuteba vetiacutet vissza eacutes a bdquovisszahatoacuterdquo-gaacutetlaacutesban jaacutetszik szerepet Szaacutemos
boutonja talaacutelhatoacute kapillaacuterisok koumlzvetlen koumlrnyezeteacuteben de direkt kapcsolatba nem leacutep
az endothellel Jellemző feheacuterjeacuteje mely immunohisztokeacutemiai jeloumlleacuteseacutere is hasznaacutelhatoacute
a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) Utoacutebbi keacutet tulajdonsaacutegaacuteboacutel koumlvetkezően
a hippokampaacutelis neuronhaacuteloacutezat homeosztatikus szabaacutelyozaacutesaacuteban jaacutetszik szerepet (laacutesd
meacuteg a III355 alfejezetben)
A taacutevolra vetiacutető sejtek fő ceacutelpontja a szeptaacutelis teruumllet a szubikulum eacutes a
retrohippokampaacutelis keacuteregteruumllet Ezek koumlzuumll kiemelendő a hippokamposzeptaacutelis
gaacutetloacutesejt (2aacutebra 18 szaacutemuacute sejt) melynek fő bemenete a CA1 piramissejt
kollateraacutelisaiboacutel szaacutermazik Taacutevoli axonjai elsősorban a mediaacutelis szeptum (PV tartalmuacute)
27
GABAerg interneuronjait innervaacuteljaacutek (Toacuteth et al 1993) miacuteg lokaacutelis axonjai a CA1
valamennyi reacutetegeacuteben szeacutetaacutegaznak eacutes szelektiacuteven interneuronokon veacutegződnek
Morfoloacutegiaacutejukboacutel koumlvetkezően jelentős szerepet jaacutetszanak a piramissejt-haacuteloacutezat
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben a helyi eacutes a szeptaacutelis (ritmusgeneraacuteloacute uacuten pacemaker)
interneuronok egyuumlttes szinkronizaacutecioacutejaacuteban ezaacuteltal a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutek
szabaacutelyozaacutesaacuteban (laacutesd III35 alfejezetben) A retrohippokampaacutelis (2 aacutebra 15 eacutes 17
szaacutemuacute sejtjei) eacutes szubikulaacuteris (2 aacutebra 12 szaacutemuacute sejt) teruumlletre vetiacutető sejtek a CA1
piramissejtek rostjaival paacuterhuzamosan haladnak a ceacutelteruumlletre eacutes ritmikus kisuumlleacutessel
koumlvetik a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutekat melynek szerepe van a hippokampuszboacutel az
eacuterintett teruumlletekre koumlzvetiacutetett informaacutecioacute aacutetadaacutesaacuteban (Klausberger eacutes Somogyi 2008)
(funkcioacuteik az III35 alfejezetben olvashatoacute)
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
A hippokampaacutelis interneuronok teljes egeacuteszeacuteben lefedik a piramissejt felsziacuteneacutet
(laacutesd III34 alfejezet) Az interneuronok sokfeacuteleseacutegeacutenek teacuterbeli eacutes legfőkeacuteppen időbeli
rendezettseacutegeacutenek kulcsszerepe van a keacutergi haacuteloacutezatok kuumlloumlnboumlző agyi aacutellapotokhoz
rendelt oszcillaacutecioacuteinak leacutetrehozaacutesaacuteban eacutes olyan komplex folyamatokban mint az
eacuterzelmekkel sziacutenezett emleacuteknyomok taacuterolaacutesa eacutes felideacutezeacutese a vilaacuteg dolgainak
megismereacutese eacutes eacuterteacutekeleacutese valamint a kognitiacutev viselkedeacutes (Klausberger eacutes Somogyi
2008) Miacuteg az informaacutecioacute hordozoacutei jelen felteacutetelezeacutesek szerint elsősorban a
piramissejtek az interneuronok bdquooumlsszefuumlggeacutest adnak a tartalomnakrdquo (bdquocontext for the
contentrdquo (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuronok szerepet jaacutetszanak az
oszcillaacutecioacutek kialakiacutetaacutesaacuteban az oszcillaacutecioacutek taacutevoli agyteruumlletekre koumlzvetiacuteteacuteseacuteben eacutes a
kapillaacuterishaacuteloacutezattal bdquoegyuumlttműkoumldeacutesbenrdquo a neuronhaacuteloacutezat aktivitaacutesaacutenak megfelelő
anyagcsere igeacuteny kieleacutegiacuteteacuteseacuteben Mivel az oszcillaacutecioacutek kialakulaacutesa nem taacutergya jelen
dolgozatnak csak az interneuronok szerepeacutenek megeacuterteacutese ceacuteljaacuteből nagyon roumlviden
ismertetem ezeket
A hippokampusz viselkedeacutesfuumlggő elektromos aktivitaacutesmintaacutezatai oszcillaacutecioacutei
1 Theacuteta-oszcillaacutecioacute 4-8 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely a hippokampusz bdquoonlinerdquo
aacutellapotaacutet tuumlkroumlzi exploraacutecioacute eacutes paradox alvaacutes alatt tapasztalhatoacute
28
2 Gamma-oszcillaacutecioacute 30-80 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes keacutet fajtaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg
a bdquotheacutetaacuteba aacutegyazott gammaacutetrdquo eacutes az bdquoeacuteles hullaacutemot koumlvető gammaacutetrdquo
3 Eacuteles-hullaacutemuacute aktivitaacutes 100-200 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely nyugalomban
eacutetkezeacutes soraacuten eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes soraacuten figyelhető meg
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute
A theacuteta oszcillaacutecioacute szerepe egyfajta zajszűreacutes a valoacutes informaacutecioacute eacutes a haacuteloacutezati
haacutetteacuter-aktivitaacutes szeacutetvaacutelasztaacutesa Kialakiacutetaacutesaacuteban neacutelkuumlloumlzhetetlen a mediaacutelis szeptum
(tovaacutebbiakban szeptum) mind GABAerg mind kolinerg sejtcsoportja melynek rostjai a
hippokampuszba vetiacutetenek A GABAerg rostok szelektiacuteven idegzik be a hippokampusz
neacutehaacuteny interneuronjaacutet (Freund eacutes Antal 1988) Ezek koumlzeacute tartoznak a calbindin tartalmuacute
bdquobisztratifikaacuteltrdquo eacutes a szomatosztatin tartalmuacute O-LM dendritikus gaacutetloacutesejtek valamint a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a keacutet PV tartalmuacute sejtcsoport a kandelaacuteber sejtek eacutes
PV kosaacutersejtek A szeptum feladata a hippokampaacutelis interneuronok ritmusos
kisuumlleacuteseacutenek eleacutereacutese (a szeptaacutelis -PV tartalmuacute- GABAerg sejtek ritmusgeneraacutetor -uacuten
bdquopacemakerrdquo- sejtek) mely ezt koumlvetően szinkronizaacutelja a piramissejtek kisuumlleacuteseit is
(Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
A szeptohippokampaacutelis GABAerg sejtek preciacutez az egyes interneuron
populaacutecioacutekra kifejtett időben joacutel meghataacuterozott gaacutetloacute hataacutesa (a dendritikus sejteket az
EC theacuteta csuacutecsaacuten a periszomatikus sejteket az EC theacuteta voumllgyeacuteben) eacutes a faacutezis-
előretoloacutedaacutes jelenseacutege (mely valoacutesziacutenűleg az eCB aacuteltal a CCK kosaacutersejteken leacutetrehozott
DSI eredmeacutenye laacutesd III342 alfejezetben) reacuteveacuten a piramissejt haacuteloacutezatboacutel kiemelkedik
az a neacutehaacuteny egymaacutestoacutel akaacuter taacutevol levő piramissejt ami informaacutecioacutehordozaacutesa reacuteveacuten egy
mikrohaacuteloacutezat reacutesze lesz Ez a mikrohaacuteloacutezat lesz alkalmas arra hogy a memoacuteria
konszolidaacutecioacuteja (eacuteles-hullaacutemok) soraacuten komplex emleacuteknyomokat taacuteroljon
III352 A gamma oszcillaacutecioacute
A gamma oszcillaacutecioacute szerepe hogy lehetőveacute tegye azt a 2-3 ms pontossaacuteguacute
oszcillaacutecioacutet ami az LTP kialakulaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges (laacutesd az III641 alfejezetben) A
koacutedoloacute piramissejtek a theacuteta egy koraacutebbi faacutezisaacuteban (a faacutezis-előretoloacutedaacutes reacuteveacuten) a CCK
29
tartalmuacute kosaacutersejtek gaacutetlaacutesa aloacutel felszabadulnak eacutes keacutepesek tuumlzelni Ezt a neacutehaacuteny
piramissejtet ami az informaacutecioacute koacutedolaacutesaacuteban vesz reacuteszt tovaacutebb kell szinkronizaacutelni
hogy megfelelő frekvenciaacuten tuumlzeljenek a potenciaacutecioacutehoz Erre alkalmas interneuron az
bdquooacuteramű pontossaacuteguacuterdquo PV kosaacutersejt aminek gaacutetlaacutesaacutetoacutel a piramissejtek nem tudnak
megszabadulni Az oszcillaacutecioacute a CA3 reacutegioacuteboacutel indul a CA3 piramissejtek szinkron
kisuumlleacuteseacutet koumlzvetlenuumll koumlveti a PV interneuronok kisuumlleacutese (Csicsvari et al 2003 Haacutejos
et al 2004)
A gamma-oszcillaacutecioacute toumlbb keacuteregteruumlleten szinkron moacutedon jelenik meg iacutegy
lehetőseacuteg nyiacutelik a beeacuterkező informaacutecioacute kuumlloumlnboumlző modalitaacutesainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutera
III353 Az eacuteles-hullaacutemok
Piheneacutes eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes alatt a hippokampuszban megjelenik az eacuteles-
hullaacutem aktivitaacutes melynek feladata a memoacuteria konszolidaacutecioacuteja A CA3 piramissejtek
nagy frekvenciaacutes tuumlzeacuteleacutessorozataacutenak (bdquoburstrdquo) koumlvetkezteacuteben joumln leacutetre melynek
kialakulaacutesaacuteban nagy szerepe van a PV kosaacutersejteknek A populaacutecioacutes sorozatkisuumlleacutesben
elteacuterő szaacutemuacute piramissejt vesz reacuteszt a kialakuloacute mikrohaacuteloacutezat jelentős megerősoumldeacuteseacutet
hozva leacutetre Mineacutel hosszabb ideig tartoacutezkodik egy sejt az eacuteles-hullaacutem aktivitaacutesban annaacutel
jobban megerősiacuteti a kapcsolataacutet a mikrohaacuteloacutezat toumlbbi elemeacutevel (Buzsaacuteki 1986) Ez teszi
lehetőveacute komplex emleacuteknyomok kuumlloumlnboumlző reacutesz-aspektusainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutet A
memoacuterianyom felideacutezeacutese soraacuten pedig az emleacutek egy kis reacuteszleteacuteeacutert bdquofelelősrdquo piramissejt
aktivitaacutesa hozza ingeruumlletbe az egeacutesz mikrohaacuteloacutezatot Mineacutel erősebb a kapcsolat annaacutel
koumlnnyebben toumlrteacutenik a felideacutezeacutes is A keacutetfaacutezisuacute memoacuteria-modell alapjaacuten tehaacutet egy
hosszabb expolaacutecioacutes faacutezis (theacuteta oszcillaacutecioacute-specifikus informaacutecioacute begyűjteacutese) utaacuten a
teljes informaacutecioacute akaacuter egyetlen eacuteles-hullaacutemba toumlmoumlruumllve keruumll eltaacuterolaacutesra (Buzsaacuteki
1989)
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcilllaacutecioacutekban
A taacutevoli kortikaacutelis eacutes szubkortikaacutelis teruumlletekre vetiacutető GABAerg interneuronok
(laacutesd az III344 alfejezetben) koumlvetve a haacuteloacutezati mintaacutezatot ritmikusan tuumlzelnek az
egyes oszcillaacutecioacutek alatt ezzel hozzaacutejaacuterulnak a taacutevoli teruumlletek időbeli
30
szinkronizaacutecioacutejaacutehoz Habaacuter az agyteruumlletek koumlzoumltti informaacutecioacute-aacutetadaacutes a glutamaacuteterg
piramissejtek axonjain keresztuumll toumlrteacutenik a piramissejt-haacuteloacutezat a szuumlkseacuteges időbeli
precizitaacutest nem keacutepes kialakiacutetani az agyteruumlletek koumlzoumltt A vetiacutető GABAerg sejtek a
ceacutelteruumllet adott sejteinek aktivitaacutesaacutet gaacutetolva előkeacutesziacutetik a haacuteloacutezatot a glutamaacuteterg
rostokon keresztuumll eacuterkező specifikus informaacutecioacute fogadaacutesaacutera (Klausberger eacutes Somogyi
2008)
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes
Az agyi veacuteraacuteramlaacutes eacutes a neuraacutelis aktivitaacutes szoros kapcsoltsaacutegban aacutellnak
egymaacutessal A kommunikaacutecioacute (mint a legtoumlbb esetben) keacutetiraacutenyuacute a neurovaszkulaacuteris
iraacutenyban bizonyos hippokampaacutelis interneuronok koumlzvetiacutetik a megnoumlvekedett haacuteloacutezati
aktivitaacutest az erek feleacute ami vazodilatilaacutecioacutet ezaacuteltal jobb oxigeacuten eacutes gluumlkoacutez ellaacutetaacutest
biztosiacutet a vaszkuloneuraacutelis iraacuteny eseteacuteben az endothel hormonok eacutes maacutes molekulaacutek
felszabadiacutetaacutesaacuteval keacutepes befolyaacutesolni a neuronok ingeruumlleteacutet (Garthwaite 2008) A
legfontosabb szabaacutelyozoacute molekula mindkeacutet iraacutenyban a nitrogeacuten-monoxid (NO) Az
interneuronok koumlzuumll az Ivy (borostyaacuten) a neurogliaform eacutes a visszavetiacutető sejt keacutepes NO
felszabadiacutetaacutesra (laacutesd meacuteg III341 eacutes III344 alfejezetben) a bennuumlk leacutevő neuronaacutelis
NO-szintaacutez (nNOS) enzimnek koumlszoumlnhetően A haacuteloacutezati aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben- az Ivy
sejt Schaffer a neurogliaform entorhinaacutelis a visszavetiacutető sejt pedig CA1 piramissejt
bemenetet kap- a felszabaduloacute NO egyreacuteszt a kapillaacuterisok vazodilataacutecioacutejaacutet maacutesreacuteszt a
neuronok pre- eacutes posztszinaptikus serkenthetőseacutegeacutenek lassuacute modulaacutelaacutesaacutet teszi lehetőveacute
A vaszkulaacuteris oldalroacutel az NO forraacutesa az endotheliumban leacutevő endotheliaacutelis NO-szintaacutez
(e-NOS) Az erekből felszabaduloacute toacutenikus alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO (az
interneuronaacutelis NO toacutenussal egyuumltt) hozzaacutejaacuterul a serkentő sejtek LTP-jeacutenek
kialakulaacutesaacutehoz Ezt az a meglepő adat is alaacutetaacutemasztja hogy annak elleneacutere hogy e-NOS
nincs neuronaacutelis elemben az e-NOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban gyenguumllt a szinaptikus
plaszticitaacutes (Garthwaite 2008) A fent emliacutetett folyamatok soraacuten felszabaduloacute NO a
pikomoacutelos tartomaacutenyba esik ilyen koncentraacutecioacuteban az NO nem viselkedik
szabadgyoumlkkeacutent iacutegy ezekkel a hataacutesaival sem kell szaacutemolni (Hall and Garthwaite 2009
Wood et al 2011)
31
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel
Amikor keacutemiai szinapszisok transzmisszioacutejaacuteroacutel beszeacuteluumlnk aacuteltalaacuteban az akcioacutes
potenciaacutel vezeacuterelte anterograacuted jelaacutetvitelre gondolunk vagyis a preszinaptikus sejt
terminaacutelisaacuteboacutel felszabaduloacute jelaacutetvivő molekula a szinaptikus reacutesen keresztuumll a
posztszinaptikus sejt receptoraihoz koumltődve fejti ki a hataacutesaacutet Mostanra nyilvaacutenvaloacutevaacute
vaacutelt azonban hogy a szinaptikus informaacutecioacute-aacuteramlaacutes keacutetiraacutenyuacute az anterograacuted mellett a
posztszinaptikus sejt egeacutesz repertoaacuterral rendelkezik retrograacuted jelaacutetvivő molekulaacutekboacutel
amik a preszinaptikus sejtet befolyaacutesoljaacutek A retrograacuted jelaacutetvitel olyan folyamatokban
jaacutetszik szerepet mint a szinapszisok kialakulaacutesa eacutes eacutereacutese a fejlődeacutes korai szakaszaacuteban
vagy a szinapszisok plaszticitaacutesa a felnőtt aacutellatban Tekintettel arra hogy jelen dolgozat
a felnőtt agyban veacutegbemenő folyamatokra koncentraacutel a tovaacutebbiakban csak az utoacutebbi
felnőtt aacutellatra vonatkozoacute aacuteltalaacutenos ismeacutervek ismerteteacutese koumlvetkezik
4 Aacutebra A retrograacuted
jelaacutetviteli uacutetvonalak
tiacutepusainak oumlsszefoglaloacute
vaacutezlata
Az aacutebraacuten egy sematikus
szinaptikus apparaacutetus
laacutethatoacute A retrograacuted
jelaacutetvitel eseteacuteben a
neurotranszmitter a
posztszinaptikus oldalon
keacutepződik hataacutesaacutet pedig a
preszinaptikus oldalon fejti
ki Hataacutesmechanizmus
alapjaacuten haacuterom formaacutejaacutet
kuumlloumlniacutethetjuumlnk el (az aacutebraacuten
balroacutel jobbra haladva) 1 szekreacutecioacute posztszinaptikus vezikulaacuteboacutel toumlrteacutenő felszabadulaacutes
(pl neurotrofin) 2 a pre- eacutes posztszinaptikus membraacuten koumlzt leacutetesuumllő memraacuten-kapcsolt
feheacuterjeacutek aacuteltali jelaacutetvitel (pl neuroligin-neurexin) 3 membraacutenon szabadon aacutetdiffundaacuteloacute
(membraacuten-permeaacutebilis) jelaacutetvivők (pl nitrogeacuten-monoxid endokannabinoidok) A
32
preszinaptikus terminaacutelis folyamataiba toumlrteacutenő beavatkozaacutes sokreacutetű lehet (pl
anterograacuted transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesa receptor internalizaacutecioacute stb) Az aacutebraacuten bdquoXrdquo
jeloumlli a retrograacuted transzmisszioacute taacutevoli propagaacutecioacutejaacutet (Moacutedosiacutetva Tao HW eacutes Poo M
2001 PNAS)
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban
A szinaptikus plaszticitaacutes legjobban tanulmaacutenyozott formaacuteja talaacuten a glutamaacuteterg
szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutesa (LTP) eacutes depresszioacuteja (LTD) Egyes
szinapszisok erősoumldhetnek (LTP) miacuteg maacutesok gyenguumllhetnek (LTD) Mindkeacutet
folyamatban aacuteltalaacuteban mind preszinaptikus mind posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok
leacutetrejoumlnnek Retrograacuted jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel a preszinaptikus vaacuteltozaacutesok jaacutetszaacutek a
koumlzponti szerepet Ilyen vaacuteltozaacutes a neurotranszmitter felszabadulaacutesaacutenak
noumlveleacutesecsoumlkkenteacutese a vezikula-felszabadulaacutes mechanizmusaacuteba uacutejrahasznosiacutetaacutesaacuteba eacutes
uacutejratoumllteacuteseacutebe valoacute beavatkozaacutessal de kialakulhat olyan jel is ami a terminaacutelisboacutel a
sejttest feleacute halad eacutes a szinaptikus potenciaacutecioacute taacutevoli hataacutesait hozza leacutetre
A retrograacuted jelaacutetvitel haacuterom formaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztethetjuumlk meg (Tao eacutes Poo 2001) 4
aacutebra)
1 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-permeaacutebilis faktorokkal
2 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutekkel
3 retrograacuted jelaacutetvitel szekretaacutelt feheacuterjeacuteken keresztuumll
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok
Ezek koumlzeacute tartozik a veacuterlemezke-aktivaacuteloacute faktor az arachidonsav az
endokannabinoidok a nitrogeacuten-monoxid eacutes a szeacuten-monoxid Jelentősebb hataacutesa
(jelenlegi tudaacutesunk szerint) az endokannabinoidoknak eacutes a nitrogeacuten-monoxidnak van A
nitrogeacuten-monoxid jelaacutetviteli rendszereacutenek vizsgaacutelata keacutepezi a jelen dolgozat kiacuteseacuterletes
eredmeacutenyeinek nagy reacuteszeacutet ezeacutert a nitrogeacuten-monoxiddal kapcsolatos ismeretek
taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetben (III5) toumlrteacutenik
Az endokannabinoidok (eCB) lipid termeacuteszetű jelaacutetvivő anyagok koumlzoumls
vaacutezukat arachidonsav adja melyre a legtoumlbb esetben amid- eacuteszter- vagy eacuteterkoumlteacutessel
33
kapcsoloacutedik a molekulaacutera specifikus csoport Legtoumlbb ismeretuumlnk a 2-arachidonil-
glicerinről (2-AG) eacutes az N-arachidonil-etanolamidroacutel (anandamid) van A koumlzponti
idegrendszerben receptoruk a preszinaptikusan elhelyezkedő Gio kapcsolt metabotroacutep
CB1 kannabinoid receptor A kannabinoidok a transzmitter felszabadulaacutes gaacutetlaacutesaacutet
hozzaacutek leacutetre mely mind cAMP-fuumlggő mind c-AMP fuumlggetlen uacuteton (A-tiacutepusuacute eacutes bdquobefeleacute
egyeniraacutenyiacutetoacuterdquo K+-csatornaacutek aktivaacutelaacutesaacuteval eacutes N- eacutes PQ-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő Ca
2+-
csatornaacutek gaacutetlaacutesaacuteval) megy veacutegbe Endokannabinoid jelaacutetvitel roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevon is
keacutepes gaacutetolni a transzmisszioacutet (ezen folyamatok reacuteszletes leiacuteraacutesa az III42 fejezetben
toumlrteacutenik) A hippokampuszban ezekben a retrograacuted szabaacutelyozaacutesokban a 2-AG szerepe
bizonyiacutetott A 2-AG teljes agonistaacuteja a CB1 receptornak miacuteg az anandamid csak
reacuteszleges agonista ezen kiacutevuumll a hippokampuszban az anandamid retrograacuted uacutetvonala is
megkeacuterdőjelezhető (Nyilas et al 2008) A 2-AG szinteacutezise foszfolipaacutez C (PLC)βndashfuumlggő
eacutes fuumlggetlen uacuteton megy veacutegbe A PLCβ fuumlggetlen uacutetvonal indukcioacuteja magas
posztszinaptikus kalcium felszabadulaacutesaacuteval diacil-glicerin (DAG) lipaacutez aktivaacutelaacutesaacuteval
toumlrteacutenik (Ca2+
-fuumlggő eCB szinteacutezis) A kalcium beaacuteramlaacutes az extracellulaacuteris teacuterből
feszuumllseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon eacutesvagy NMDA-receptorokon keresztuumll toumlrteacutenik A
PLCβ fuumlggő uacutetvonal alapvetően metabotropikus receptorok aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten indul
Endokannabinoid szinteacutezist indukaacutelnak oumlnmagukban az I csoportuacute metabotroacutep
glutamaacutet-receptorok (mGluR I mGluR1 eacutes mGluR5) M1M3 tiacutepusuacute muszkarinos
acetil-kolin receptorok (mAChR) glukokortikoid receptorok oxitocin eacutes orexin-
receptorok ha eleacuteg rdquoerőteljesrdquo receptoraktivaacutecioacute (magas koncentraacutecioacutejuacute agonista
mellett) joumln leacutetre Minden felsorolt receptor Gq11 ndashfeheacuterje kapcsolt eacutes PLCβ
stimulaacutecioacutehoz vezet iacutegy ehhez az uacutetvonalhoz nem szuumlkseacuteges a sejten beluumlli kalcium-
koncentraacutecioacute emelkedeacutese (receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezis) A PLC-fuumlggő eCB szinteacutezis
egy speciaacutelis esete amikor a metabotroacutep-receptor aktivaacutecioacuteja nem elegendő (keveacutes
agonista) az eCB jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz de egy egyidőben eacuterkező depolarizaacutecioacute
(kismeacuterteacutekű Ca2+
-szint emelkedeacutes is elegendő) ami oumlnmagaacuteban szinteacuten nem indukaacutelna
eCB-szinteacutezist egyuumlttesen keacutepes aktivaacutelni a szinteacutezist (Ca2+
-asszisztaacutelt receptor-
vezeacuterelt eCB szinteacutezis) Ebben a paradigmaacuteban a PLCβ koincidencia-detektornak
tekinthető A hataacutes szinergista nagyobb mint amit a keacutet komponens bdquoszaacutemtani
oumlsszegeacutebőlrdquo vaacuternaacutenk (Kano et al 2009) Minden eCB mediaacutelta roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute
34
potenciaacutecioacute e haacuterom mechanizmus egyikeacutet hasznaacutelja (reacuteszletesen az III42 fejezetben
olvashatoacute)
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek
A sejtek aacutetmeneti vagy tartoacutes oumlsszekoumltteteacuteseieacutert a sejtadheacutezioacutes molekulaacutek (az
angol roumlvidiacuteteacutesből CAM) tehetők felelősseacute Kalciumfuumlggő csalaacutedjukat kadherineknek
kalciumfuumlggetlen csalaacutedjukat pedig Immunglobulin tiacutepusuacute CAM-nak nevezzuumlk Az
idegrendszerben előbbire peacutelda a -neuronaacutelis- N-kadherin utoacutebbira a ndashneuronaacutelis-
NCAM (Roumlhlich P 2006)
Koumlzuumlluumlk szaacutemos feheacuterjeacuteről bizonyiacutetottaacutek hogy szerepe van a szinaptikus
plaszticitaacutesban iacutegy peacuteldaacuteul az NCAM-ről kadherinekről vagy a neuroligin-neurexin
kapcsolatroacutel Az NCAM geacutenkiuumltoumltt aacutellatban eltűnt az LTP mind a CA1 mind a CA3
reacutegioacuteban A kadherin eseteacuteben hasonloacutet tapasztaltak antitesttel vagy gaacutetloacutepeptiddel
gaacutetolt kadherin szignifikaacutensan csoumlkkentette az LTP-t aneacutelkuumll hogy hataacutessal lett volna
az alap jelaacutetvitelre vagy a roumlvidtaacutevuacute plaszticitaacutesra A kadherin gaacutetlaacutesa azonban csak az
LTP indukcioacutes faacutezisaacuteban volt hataacutessal ami arra utal hogy a kadherin a kezdeti
szignalizaacutecioacutes leacutepeacutesben jaacutetszik szerepet A kadherin-kadherin kapcsolat a preszinaptikus
aktiacutev zoacutena eacutes a posztszinaptikus denzitaacutes direkt strukturaacutelis uacutejrarendezeacuteseacutet
eredmeacutenyezheti LTP indukaacuteloacute jelaacutetviteli kaszkaacutedok beindiacutetaacutesaacutera is keacutepes habaacuter ennek
sem preszinaptikus sem posztszinaptikus mechanizmusa nem ismert (Tao eacutes Poo
2001)
A neuroligin-neurexin kapcsolat szaacutemos szinaptikus folyamat befolyaacutesolaacutesaacutera
keacutepes differenciaacutecioacute eacutereacutes valamint mind a serkentő mind a gaacutetloacute szinapszisok
plaszticitaacutesa A neurexin a preszinaptikus a neuroliginek a posztszinaptikus oldalon
helyezkednek el (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011) Neuroliginek PDZ
koumltőhelyuumlk segiacutetseacutegeacutevel koumltődnek a szinaptikus horgonyzoacutefeheacuterjeacutehez (PSD-95 a
glutamaacuteterg gefirin a GABAerg szinapszisokban) Jelenlegi ismereteink szerint a
neuroligin-1 a glutamaacuteterg a neuroligin-2 a GABAerg a neuroligin-3 mindkeacutet tiacutepusuacute
miacuteg a neuroligin-4 glicinerg szinapszisokban talaacutelhatoacute Szaacutemos irodalmi adat van arra
hogy a neacutegy neuroligin fontos szerepet jaacutetszik a plaszticitaacutesban A neuroligin-1 az
NMDA receptorok dokkolaacutesaacutet szabaacutelyozza hiaacutenyaacuteban a teacuterbeli memoacuteria gyenguumlleacutese
35
(LTP gyenguumlleacutes) eacutes sztereotip viselkedeacutes alakult ki autisztikus tuumlnet egyuumlttest ideacutezve
(Blundell et al 2010 Budreck et al 2013) A neuroligin-2 hiaacutenyaacuteban a gaacutetloacute
szinapszisok funkcioacutejaacutenak gyenguumlleacutese figyelhető meg a gaacutetloacute szinapszisok szaacutemaacutenak
megtartaacutesaacuteval (Blundell et al 2009) A neuroligin-3 mutaacutecioacuteja mindkeacutet szinapszison
hatva komplex vaacuteltozaacutesokat hoz leacutetre a gaacutetloacute szinapszisok fokozott műkoumldeacuteseacutet okozta
az agykeacuteregben eacutes a hippokampuszban a serkentő szinapszisokban noumlvelte az AMPA eacutes
NMDA receptorok szaacutemaacutet ezzel jelentősen erősiacutetve az LTP-t a szinapszisok
strukturaacutelis aacuteteacutepuumlleacuteseacutehez eacutes a dendritelaacutegazoacutedaacutesok noumlvekedeacuteseacutehez vezetett (Etherton et
al 2011 Tabuchi et al 2007) A neurexinek (α eacutes β) preszinaptikusan helyezkednek
el eacutes CASK feheacuterjekomplexen keresztuumll koumltődnek a kalcium-fuumlggő vezikulaacuteris
apparaacutetushoz ezaacuteltal keacutepes befolyaacutesolni a vezikulafelszabadulaacutest A neurexin-
neuroligin kapcsolat keacutepes a szinaptikus aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben befolyaacutesolni a
neurotranszmisszioacutet a szinapszis meacutereteacutet eacutes a plaszticitaacutesban szerepet jaacutetszoacute receptorok
dokkolaacutesaacutet (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011)
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek
A szekretaacutelt molekulaacutek koumlzuumll a neurotrofinok toumllthetik be a retrograacuted jelaacutetvivő
anyag szerepeacutet Legfontosabb keacutepviselőjuumlk az agyi neurotrofikus faktor (BDNF) a
posztszinaptikus membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval kalciumfuumlggő moacutedon szekretaacuteloacutedik A
legtoumlbb neurotrofin preszinaptikusan leacutevő receptora uacutetjaacuten a neurotranszmitter
felszabadulaacutes noumlveleacuteseacuten keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet pl a mEPSP frekvenciaacutejaacutenak
noumlveleacuteseacutevel A BDNF hataacutesa valoacutesziacutenűleg kinaacutezok reacuteveacuten a szinaptikus vezikulaacuten leacutevő
szinapszin foszforilaacutecioacutejaacuteval jaacuter ami azonnal serkenti a glutamaacutet felszabadulaacutesaacutet A
BDNF genetikai eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval az LTP indukcioacuteja nem ment veacutegbe a CA1 reacutegioacuteban
azonban visszaaacutelliacutethatoacute volt a normaacutelis műkoumldeacutes BDNF tartalmuacute adenoviacuterussal fertőzoumltt
agyszeleteken eacutes kiacutevuumllről adagolt BDNF segiacutetseacutegeacutevel is (Tao eacutes Poo 2001)
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai
A retrograacuted jelaacutetvitel lokaacutelis (monoszinaptikus) hataacutesain kiacutevuumll taacutevolabbi
hataacutesokkal is rendelkezhet A diffuacutezibilis molekulaacuteknaacutel szaacutemiacutetaacutesba kell venni hogy
36
milyen koncentraacutecioacuteban milyen taacutevolsaacutegban tud hatni maacutes szinapszisokon (bdquolateraacutelis
propagaacutecioacuterdquo pl heteroszinaptikus LTDLTP az endokannabinoid rendszerben) Egy
maacutesik eacuterdekes jelenseacuteg a retrograacuted jel preszinaptikus sejtben toumlrteacutenő visszaterjedeacutese
(bdquotaacutevoli propagaacutecioacutejardquo a 4 aacutebraacuten bdquoXrdquo jeloumlleacutessel) A jel egeacuteszen a preszinaptikus sejt
dendritjeinek szinapszisaacuteig is terjedhet Megfigyelteacutek hogy koumlzvetlenuumll a korrelaacutelt
tuumlzeleacutessel kivaacuteltott LTP utaacuten a preszinaptikus sejt serkenthetőseacutege aacutetmenetileg
jelentősen megnőt A taacutevoli hataacutes pontos molekulaacuteris mechanizmusa nem ismert de
mivel az időben gyorsan kialakul felteacutetelezhető hogy olyan maacutesodlagos jelaacutetvivők
jaacutetszhatnak benne szerepet mint a kalcium inozitol-trifoszfaacutet (IP3) vagy cAMP
Receptor-ligand komplexek (pl neurotrofinok koumlzuumll a NGF BDNF) eseteacuteben retrograacuted
axonaacutelis transzportot is leiacutertak (Tao eacutes Poo 2001)
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban
A hippokampaacutelis piramissejtek megfelelő műkoumldeacuteseacutehez elengedhetetlen a
glutamaacuteterg eacutes GABAerg szinapszisainak roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesa egyaraacutent
(laacutesd peacuteldaacuteul III351 alfejezetet) Ezek kialakiacutetaacutesaacutehoz a piramissejt retrograacuted jelaacutetviteli
uacutetvonalakat vesz igeacutenybe melyek koumlzuumll a membraacuten-permeaacutebilis faktorok jaacutetszaacutek a
legfőbb szerepet A glutamaacuteterg szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) a
nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya miacuteg elcsendesiacuteteacuteseacutehez az NO (LTD) eacutes az endokannabinoid
(eCB) (STDeacutes LTD) rendszer egyaraacutent jaacuterul hozzaacute A GABAerg szinapszisok gaacutetlaacutesa ndash
eddigi adatok alapjaacuten- az endokannabinodok aacuteltal szabaacutelyozoacutedik de csak a CCK
tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban Maacutes a toumlbbi interneuronok szinapszisait
befolyaacutesoloacute retrograacuted transzmitter-rendszeről mindezidaacuteig nem volt tudomaacutesunk Az
NO hataacutesainak taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetet eacuterdemel tekintettel a dolgozatban betoumlltoumltt
koumlzponti szerepeacutere (laacutesd III572 alfejezetben)
Az eCB aacuteltal leacutetrehozott roumlvidtaacutevuacute (maacutesodpercekig legfeljebb percekig tartoacute)
gaacutetlaacutes (eCB-STD) koumlzeacute tartozik a bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo
(DSIDSE) az NMDA-vezeacuterelt eCB-STD eacutes a metabotroacutep receptorok (mGluR-I
mAChR CCK-R) vezeacuterelte eCB-STD A hosszuacutetaacutevuacute (legalaacutebb egy oacuteraacuten aacutet tartoacute)
vaacuteltozaacutesokhoz tartozik a serkentő eacutes gaacutetloacute szinapszisok LTD-je (eCB-LTD eacutes eCB-
LTDi) eacutes a heteroszinaptikus modulaacutecioacute
37
III421 DSIDSE
A bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo (DSIDSE) a
piramissejtek massziacutev depolarizaacutecioacutejaacutenak eredmeacutenye Az eCB szinteacutezise PLC-fuumlggetlen
moacutedon magas sejten beluumlli kalcium koncentraacutecioacute kialakulaacutesaacuteval indul meg (laacutesd
III411 alfejezetben) a piramissejtben A kannabinoidok a preszinaptikus CB1
receptorokat aktivaacutelva a lehetseacuteges maacutesodlagos uacutetvonalak koumlzuumll (laacutesd III411)
elsősorban a cAMP-fuumlggetlen (Gβγ-vezeacuterelte) kation csatornaacutekon toumlrteacutenő direkt hataacutes
reacuteveacuten hozzaacutek leacutetre a gyorsan kialakuloacute de aacutetmeneti gaacutetlaacutesaacutet a gaacutetloacuteserkentő
neurotranszmitternek A DSI eacutes a DSE nagysaacutega elteacuterő ami valoacutesziacutenűleg a keacutet
terminaacutelis populaacutecioacute elteacuterő CB1 receptor mennyiseacutegeacuteből fakad (a GABAerg rostokon
toumlbbszoumlroumlse a CB1R sűrűseacutege a glutamaacutetergeacutenek ezaacuteltal nagyobb gaacutetlaacutes joumln leacutetre)
(Katona et al 2006 Nyiacuteri et al 2005) Ezen kiacutevuumll a DSE kialakulaacutesaacutehoz hosszabb
elnyuacutejtott depolarizaacutecioacutera van szuumlkseacuteg A GABAerg terminaacutelisok eseteacuteben a CB1
receptorok eloszlaacutesa kettősseacuteget mutat egy reacuteszuumlk a szinapszis koumlruumlli gyűrűben
sűrűsoumldik maacutesik reacuteszuumlk a szinapszistoacutel taacutevol a preterminaacutelis axon reacuteszen duacutesul
Figyelembe veacuteve a DSI soraacuten kialakuloacute gyors hataacutest eacutes a kaacutelium eacutes kalcium csatornaacutek
elhelyezkedeacuteseacutet valoacutesziacutenűsiacutethető hogy a roumlvidtaacutevuacute szabaacutelyozaacutesban a szinapszis
koumlrnyeacuteki receptorok tehetők felelősseacute (Katona eacutes Freund 2008) A DSI
mechanizmusaacutenak oacuteriaacutesi jelentőseacutege a piramissejtek faacutezis-előretoloacutedaacutesaacuteban rejlik (laacutesd a
III342 eacutes III351 alfejezeteket) ami lehetőveacute teszi az informaacutecioacutekoacutedoloacute
piramissejttek szinapszisainak megerősoumldeacuteseacutet
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD
A feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon kiacutevuumll a feszuumlltseacuteg- eacutes ligand-fuumlggő
NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet receptorokon keresztuumll is kialakul az a magas sejten beluumlli
kalcium koncentraacutecioacute ami eCB szinteacutezishez vezet (PLC-fuumlggetlen Ca2+
-fuumlggő eCB
szinteacutezis) A GABAerg szinapszisokra (IPSP-re) kifejtett hataacutesaacutet azonban
hippokampaacutelis sejtkultuacuteraacuten a fizioloacutegiaacutes tartomaacutenyon tuacuteli extreacutem magas NMDA
koncentraacutecioacuteval (200microM helyileg adagolva) tudtaacutek csak megfigyelni Eacutelettani
mennyiseacutegű NMDA (20microM) adaacutesa nem okozott eCB-STD-t a GABAerg
38
szinapszisokban (Ohno-Shosaku et al 2007) (Ennek jelentősseacutege a VII8 fejezetben
olvashatoacute)
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD
A metabotroacutep receptorok aacuteltal kivaacuteltott eCB felszabadulaacutes a bdquoreceptor-vezeacuterelt
eCB szinteacutezisrdquo esetleg a bdquoCa2+
-asszisztaacutelt receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo (laacutesd
III411) mechanizmusaacuteval joumln leacutetre A hippokampusz piramissejtjein eddig az
mGluR5 M1M3 eacutes CCK receptorokroacutel bizonyiacutetottaacutek hogy keacutepesek endokannabinoidok
szinteacuteziseacutet indukaacutelni mGluR5 kivaacuteltotta eCB-STD mind glutamaacuteterg mind GABAerg
szinapszisokban meacutertek Az mGluR5 receptorok tuacutelnyomoacute toumlbbseacutege a glutamaacuteterg
szinapszisok periszinaptikus gyűrűjeacuteben helyezkedik el a tuumlskeacuteken kiacutevuumlli
szomatodendritikus reacutegioacuteban jelentősen csoumlkkent a szaacutemuk eacutes nincsenek GABAerg
szinapszisokban (Lujaacuten et al 1997) Iacutegy valoacutesziacutenűsiacutethető hogy az mGluR5 hataacutesa a
tuumlskeacutekben homoszinaptikus a dendritikus reacutegioacuteban pedig a taacutevolabb elhelyezkedő
extraszinaptikus mGluR5 receptorok fejthetik ki hataacutesukat a CCK-tartalmuacute dendritikus
interneuronok terminaacutelisain Muszkarinos receptorok (M1M3) főkeacutent a piramissejtek
dendritjein extraszinaptikusan helyezkednek el (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) aktivaacutecioacutejuk eCB-fuumlggő GABAerg aacuteramok gaacutetlaacutesaacutet ideacutezteacutek elő
Glutamaacuteterg aacuteramok gaacutetlaacutesa csak sejtkultuacuteraacuteban ideacutezhető elő CCK receptorokon
keresztuumlli eCB szinteacutezis csak a CCK-tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban megy
veacutegbe eacutes hasonloacutean a toumlbbi folyamathoz a GABAerg aacuteramok eCB-STD hataacutesaacutet hozza
leacutetre
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute
A hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacuteshoz a CB1 receptorok perceken aacutet tartoacute aktivaacutecioacuteja
szuumlkseacuteges Mechanizmusaacutet tekintve bdquoreceptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-sel joumln leacutetre
Kiacuteseacuterletes adatok alapjaacuten a hippokampuszban mGluR5 aktivaacutecioacuteja indiacutetja be
posztszinaptikus kalcium nem szuumlkseacuteges a kialakulaacutesaacutehoz Ennek elleneacutere
valoacutesziacutenűsiacutethető hogy fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az mGluR5 aktivaacutecioacuteja mellett a
glutamaacutet transzmisszioacute helyi kalcium emelkedeacutessel is jaacuter ami bdquoCa2+
-asszisztaacutelt
39
receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-hez vezet Kimutattaacutek azt is hogy az LTDi eseteacuteben a
Schaffer-kollateraacutelisok ingerleacutese koumlvetkezeacuteben aktivaacuteloacutedoacute mGluR5 receptorok
heteroszinaptikusan gaacutetoltaacutek a CB1 receptorral rendelkező GABAerg terminaacutelisokat
(Chevaleyre eacutes Castillo 2003) Heteroszinaptikusan valoacutesziacutenűleg nem a szinapszis
koumlruumlli hanem a preterminaacutelis axon koumlzeli CB1 receptorok aktivaacuteloacutednak koumlnnyebb
hozzaacutefeacuterhetőseacuteguumlk miatt (Nyiacuteri et al 2005) A heteroszinaptikus szabaacutelyozaacutes egy maacutesik
formaacuteja amikor is a gaacutetloacute szinapszisban kialakult LTD koumlzvetett moacutedon koumlzeli
glutamaacuteterg szinapszisok megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) vezet mivel a gaacutetlaacutes megszűneacuteseacutevel
maacuter kuumlszoumlb-alatti ingerekkel is potenciaacutecioacute eacuterhető el A CB1 receptorok hosszuacute
aktivaacutecioacuteja beindiacutetja a Gαi uacutetvonalat is ami az bdquoadenilaacutet-ciklaacutez-cAMP-protein-kinaacutez Ardquo
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezi ezen keresztuumll pedig egy preszinaptikus aktiacutev zoacutena
feheacuterje (RIM-1α) hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacutesaacutet hozza magaacuteval a GABAerg szinapszisokban eacutes a
PQ tiacutepusuacute feszuumllseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek permanens gaacutetlaacutesaacutet a serkentő
szinapszisokban (Katona eacutes Freund 2008)
A heteroszinaptikus modulaacutecioacute kapcsaacuten laacutethatoacute hogy az eCB jel teacuterben terjed
ritkaacuten szoriacutetkozik egyetlen szinapszis szabaacutelyozaacutesaacutera (meacuteg a receptor-mediaacutelt esetben
is) Kimeacuterteacutek hogy keacutet egymaacuteshoz koumlzeli piramissejt eseteacuteben akkor terjedt aacutet a DSI a
nem depolarizaacutelt sejtre ha a sejttestek taacutevolsaacutega kevesebb mint 20 mikron (Ohno-
Shosaku et al 2000 Wilson eacutes Nicoll 2001)
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy az endokannabinoid jelaacutetvitel aacuteltalaacutenosan
eleacuterhető a glutamaacuteterg szinapszisok szaacutemaacutera miacuteg a GABAerg szinapszisok eseteacuteben
kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneuronokra korlaacutetozoacutedik Az endokannabinoid jelaacutetvitel
sok esetben nem igeacutenyeli a preszinaptikus sejt aktivitaacutesaacutet a posztszinaptikus sejt
ingeruumllete oumlnmagaacuteban is elegendő a folyamat beindiacutetaacutesaacutehoz miacuteg maacutes esetekben (főkeacutent
a glutamaacutetergekneacutel) a pre- eacutes posztszinaptikus aktivitaacutes koincidenciaacuteja szuumlkseacuteges Az
endokannabinoid jel aacuteltalaacuteban nem szinapszis-specifikus hatoacutetaacutevolsaacutega ~20 mikronra
tehető Ezek alapjaacuten felmeruumll tehaacutet a keacuterdeacutes hogy leacutetezik-e egy maacutesik aacuteltalaacutenosan toumlbb
interneuron szaacutemaacutera is eleacuterhető retrograacuted szabaacutelyozaacutes leacutetezik-e szinapszis-specifikus
retrograacuted szabaacutelyozoacuterendszer eacutes leacutetrejoumlhet-e a GABAerg szinapszisok potenciaacutecioacuteja a
gaacutetlaacutessal szemben
40
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter
A nitrogeacuten-monoxid (NO) megfelel a neurotranszmitterektől elvaacutert
kriteacuteriumoknak azaz
1 rendelkezik szintetizaacuteloacute apparaacutetussal
2 szinteacutezise szabaacutelyozhatoacute
3 felszabadulaacutesaacutet koumlvetően keacutepes eljutni a szinapszist alkotoacute maacutesik sejthez (anterograacuted
esetben a posztszinaptikus- retrograacuted esetben a preszinaptikus-sejthez)
4 rendelkezik receptorral
5 rendelkezik a jelaacutetvitel időbeli leaacutelliacutetaacutesaacutehoz vezető folyamattal
6 maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonal(ak)at indiacutet be a fogadoacute sejtben valamely hataacutest
eredmeacutenyezve
Ezen pontok menteacuten haladva mutatom be a NO jelaacutetvitelt a koumlzponti
idegrendszerben majd reacuteszletezem eddig ismert fizioloacutegiai hataacutesait
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok
A nitrogeacuten-monoxid (NO) szinteacuteziseacutet kizaacuteroacutelag a nitrogeacuten-monoxid-szintaacutezok (NOS)
veacutegzik Keacutet konstitutiacutev izoformaacuteja az enzimnek a neuronaacutelis NOS (nNOS) eacutes az
endotheliaacutelis NOS (eNOS) miacuteg indukaacutelhatoacute formaacuteja (iNOS) immunsejtekben
(makrofaacutegok mikroglia) talaacutelhatoacute eacutes csak patoloacutegiaacutes esetekben aktivaacuteloacutedik iacutegy ez
utoacutebbit a tovaacutebbiakban nem reacuteszletezem (Foumlrstermann et al 1991)
Az nNOS eacutes eNOS cellulaacuteris eacutes subcellulaacuteris eloszlaacutesaacutet illetően a rsquo90-es eacutevekben
taacutemadt neacutemi zavar a szakirodalomban Toumlbb csoport eredmeacutenyei azt mutattaacutek hogy
eNOS neuronaacutelis elemekben is a hippokampuszt neacutezve a piramissejtekben talaacutelhatoacute
miacuteg az interneuronok egyes tiacutepusai pedig nNOS-t fejezneacutenek ki Ezek a kiacuteseacuterletek meacuteg
kuumlloumlnboumlző specificitaacutesuacute gaacutetloacuteszereken eacutes nem megfelelően tesztelt antitestekkel veacutegzett
immunreakcioacutekon alapultak de a geacutenkiuumltoumltt aacutellatok megjeleneacuteseacutevel (nNOS eacutes eNOS
KO) a 2000-es eacutevek elejeacutere megoldoacutedott a probleacutema nNOS kizaacuteroacutelag neuronaacutelis
sejtekben talaacutelhatoacute (mind piramissejtekben mind interneuronokban) az eNOS pedig az
41
erek endotheacutel-sejtjeire korlaacutetozoacutedik (Blackshaw et al 2003 Jinno eacutes Kosaka 2002
2004) Az endotheliaacutelis NO szerepeacutet a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben maacuter koraacutebban
ismertettem (laacutesd III355 alfejezet) a tovaacutebbiakban kizaacuteroacutelag a neuronaacutelis eredetű
NO-val eacutes NO-szintaacutezzal kapcsolatos adatokat taacutergyalom Az nNOS haacuterom aacutetiacuteroacutedaacutes
utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik az nNOSα a legszeacutelesebb koumlrben elterjedt
eacutes legnagyobb mennyiseacutegben megtalaacutelhatoacute izoforma a β eacutes γ izoformaacutek eseteacuteben
hiaacutenyzik a feheacuterje N-terminaacutelis horgonyzoacute domeacutenje
5 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid
retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvo-
nalaacuteban szerepet jaacutetszoacute főbb
alkotoacuteelemek sematikus
aacutebraacuteja
Az aacutebraacuten egy szinapszis
sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A
posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacuteban helyezkednek el az
NMDA receptorok melyeket
PDZ domeacutennel rendelkező
horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl PSD-
95) kapcsoljaacutek oumlssze a
membraacuten alatt talaacutelhatoacute
nNOS molekulaacutekkal Az
nNOS Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid (NO)
termeleacutes Az NO membraacuten-permeaacutebilis tulajdonsaacutega folytaacuten szabadon aacutetdiffundaacutel a
preszinaptikus terminaacutelisba ahol receptoraacuten az NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezon
(NOsGC-eacuten) hatva cGMP termeleacuteshez vezet
Az nNOSγ-nak nincs enzimatikus aktivitaacutesa az nNOSβ enzim rendelkezik neacutemi
aktivitaacutessal de ennek csak az nNOSα hiaacutenyaacuteban van jelentőseacutege mert ekkor jelentősen
megnő az agykeacuteregben a szintje (Garthwaite 2008) Az nNOSα (tovaacutebbiakban nNOS)
dimer formaacuteban van jelen mivel azonban minden nNOS molekulaacutehoz egy Ca2+
-
kalmodulin is koumltődik aktiacutev aacutellapotaacuteban tulajdonkeacuteppen tetramer szerkezet joumln leacutetre
42
(Alderton et al 2001 Stuehr et al 2004) Az nNOS N-terminaacutelis domeacutenje az uacuten
horgonyzoacute (PDZ-koumltőhelyekkel rendelkező) domeacuten mely horgonyzoacute feheacuterjeacuteken
keresztuumll az nNOS koumltődeacuteseacutet teszi lehetőveacute a serkentő szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutehoz (5 aacutebra Tochio et al 2000) Ilyen horgonyzoacute feheacuterje a PSD-95
(posztszinaptikus denzitaacutes feheacuterje-95) GRIP1 (glutamaacutet receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
1) vagy az SSCAM (szinaptikus aacutellvaacutenyozoacute molekula) (Brenman et al 1996 Daff
2010) Ezek a horgonyzoacute feheacuterjeacutek koumltik a glutamaacutet-receptorokat is az akiacutev zoacutenaacuteba iacutegy
egy nagy makromolekulaacuteris komplex (bdquotranszduciszoacutemardquo) alakul ki a gyors jelaacutetvitel
szolgaacutelataacuteban Az nNOS koumlzeacutepső domeacutenje az uacuten bdquooxigenaacutezrdquodomeacuten mely koumlti a
protoporfirin IX (hem) eacutes tetrahidrobiopterin (THB vagy BH4) kofaktorokat eacutes a
szubsztraacutet L-arginint A C-terminaacutelis domeacuten az uacuten bdquoreduktaacutezrdquo domeacuten mely tartalmazza
az alloszteacuterikus aktivaacutetor Ca2+
-kalmodulin koumltőhelyeacutet valamint az elektron-
transzportlaacutenc elemeit egy NADPH-t egy FAD-ot eacutes keacutet FMN-ot Az NO szinteacutezise
keacutet leacutepeacutesben zajlik az elektron donor a NADPH+H+ mely Ca
2+-kalmodulin
jelenleacuteteacuteben aacutetatadja az elekektronokat a FAD-FMN redox-laacutencnak a reduktaacutez domeacutenen
beluumll majd az FMN-ről aacutetkeruumll az elektron az oxigenaacutez domeacuten hem vas-ionjaacutera
(ferroferri aacutetalakulaacutes) majd a veacutegső elektrontranszport soraacuten egy oxigeacuten molekula
segiacutetseacutegeacutevel az L-arginin pozitiacutev toumllteacutesű guanidil-csoportjaacutenak egyik nitrogeacutenje
hidroxilaacuteloacutedik eacutes N-hidroxi-L-arginin (NHA) aacutetmeneti termeacutek eacutes egy viacutezmolekula
keletkezik A maacutesodik leacutepeacutesben meacuteg egy oxigeacuten molekula eacutes elektron segiacutetseacutegeacutevel
kialakul a citrullin karboxi-csoportja felszabadul a NO eacutes meacuteg egy viacutezmolekula
keletkezik (Alderton et al 2001 Daff 2010 Stuehr et al 2004) Egy egyenletben iacuterva
(1 mol nitrogeacuten-monoxidra szaacutemolva)
C6H14N4O2 + 2 O2 + 15 (NADPH+H+) = C6H13N3O3 + NO + 2H2O + 15 NADP
+
(L-Arg) (citrullin)
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa
Az NO szinteacutezishez szuumlkseacuteges oxigeacuten miatt az nNOS O2-eacuterzeacutekenyseacutege meacuteg a
fizioloacutegiaacutes O2 koncentraacutecioacute mellett is jelentősen kihat a keletkező nitrogeacuten-monoxid
mennyiseacutegeacutere (az agyi [O2]~20 microM az nNOS O2-fuumlggeacutese Km= 350microM) Ennek
43
kiacuteseacuterletes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt hatalmas a jelentősseacutege amikor fizioloacutegiaacutes NO hataacutesokat
szeretneacutenk meacuterni ugyanis a fizioloacutegiaacutes (in vitro) tuacuteleacutelő szeletek karbogeacuten gaacutezzal toumlrteacutenő
O2 ellaacutetaacutesa soraacuten 210microM-1mM [O2] joumln leacutetre raacuteadaacutesul oxigeacuten graacutedienssel kell szaacutemolni
a szelet meacutelyebb reacutetegei feleacute haladva Ezekben a kiacuteseacuterletekben akaacuter tiacutezszeres
mennyiseacutegű NO is keletkezhet a fizioloacutegiaacuteshoz keacutepest amit aacuteltalaacuteban nem vesznek
figyelembe az eredmeacutenyek eacuterteacutekeleacuteseacuteneacutel (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szinteacutezishez
szinteacuten elengedhetetlen a Ca2+
-kalmodulin jelenleacutete (Bredt and Snyder 1990 Lee and
Stull 1998) Az nNOS kalcium-fuumlggeacutese Km=~05 microM Ehhez helyileg
(bdquokompartmentbenrdquo) felszabaduloacute nagyobb kalcium is elegendő nem szuumlkseacuteges
sejtszintű depolarizaacutecioacute azonban kimutattaacutek hogy az nNOS aktivaacutecioacutejaacutehoz szuumlkseacuteges
kalcium extracellulaacuteris forraacutesboacutel szaacutermazik (Alagarsamy et al 1994) Iacutegy a
kalciumforraacuteskeacutent csak a feszuumlltseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes az NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok joumlnnek szoacuteba A glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacutejaacuteban az NMDA receptorok az nNOS eacutes egyeacuteb strukturaacutelis feheacuterjeacutek
makromolekulaacuteris komplexet alkotva lehetőveacute teszik hogy az NMDA receptorokon
keresztuumll beaacuteramloacute kalcium azonnal nNOS aktivaacutecioacutet indukaacuteljon (5 aacutebra) Minden
egyes NMDA-receptor egy nNOS molekulaacuteval van oumlsszekoumltve Az nNOS szaacutemos
foszforilaacutecioacutes hellyel is rendelkezik aminek koumlszoumlnhetően kinaacutezok szabaacutelyozhatjaacutek
aktivitaacutesaacutet A teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll ilyen kinaacutez pl a Ca2+
-kalmodulin-dependens kinaacutez
II (CAMKII) ami mint egy visszacsatoloacute mechanizmus mintegy feleacutere keacutepes
csoumlkkenteni az nNOS aktivitaacutesaacutet
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja
Az NO gaacutez halmazaacutellapotuacute molekula speciaacutelis tulajdonsaacutega a toumlbbi
neurotranszmitterhez keacutepest hogy szabadon diffundaacutel vizes eacutes lipid faacutezisban is kivaacuteloacute a
membraacutenpermeaacutebilitaacutesa tehaacutet szinteacuteziseacutet koumlvetően mind pre- mind posztszinaptikus
hataacutesait figyelembe kell venni Diffuacutezioacuteja meglepően gyors becsleacutesek szerint a szoumlveti
diffuacutezioacutes koefficiense 848microm2s vagyis egy aacutetlagos NO molekula ~08 microm-t tudna
megtenni 100 micros alatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Szerkezete alapjaacuten nagyon
reakcioacutekeacutepes meacutegis keacutemiai tulajdonsaacutegai nagyban fuumlggenek koncentraacutecioacutejaacutetoacutel
44
6 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid hataacutesai a koncentraacutecioacute fuumlggveacutenyeacuteben
A konstitutiacutev moacutedon műkoumldő NO szintaacutezok ndash endoteliaacutelis (eNOS) eacutes neuronaacutelis (nNOS)
ndash eseteacuteben a felszabaduloacute nitrogeacuten-monoxid (NO) a pikomoacutelos tartomaacutenyba esik mely
tartomaacutenyban az NO nem viselkedik szabad gyoumlkkeacutent csak pozitiacutev hataacutesai figyelhetők
meg A patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt aktivaacuteloacutedoacute indukaacutelhatoacute NO szintaacutez (iNOS) eseteacuteben
az NO koncetraacutecioacuteja a mikromoacutelos tartomaacutenyig nyuacutelik iacutegy reaktiacutev oxigeacuten-gyoumlkkeacutent
(ROS) viselkedve sejtkaacuterosiacutetoacute hataacutesai keruumllnek előteacuterbe(Moacutedosiacutetva Eduardo eacutes mtsai
2011)
Az NO viselkedeacuteseacutenek koncentraacutecioacutefuumlggeacuteseacutet a 6 aacutebra mutatja be Miacuteg
patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az indukaacutelhatoacute NOS nitrogeacuten-monoxid termeleacutese eleacuteri
mikomoacutelos tartomaacutenyt eacutes reaktiacutev oxigeacutengyoumlkkeacutent (ROS) viselkedve a toxikus hataacutesai
keruumllnek előteacuterbe addig az utoacutebbi eacutevek legfontosabb felfedezeacutese e teacuteren hogy a
fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neurotranszmisszioacute reacuteveacuten felszabaduloacute NO pikomoacutelos
(legfeljebb 1nM) tartomaacutenyba esik (Hall eacutes Garthwaite 2009 Wood et al 2011) A
nagy neheacutezseacutegeacutet az adja a szoumlveti NO-koncentraacutecioacute meacutereacuteseacutenek hogy a meacuterőelektroacutedaacutek
45
nem voltak eleacuteg specifikusak ezeacutert joacuteval nagyobb koncentraacutecioacutek meruumlltek fel a
szakirodalomban Egy uacutej fejleszteacutesnek koumlszoumlnhetően most maacuter pontosabban meacuterhető az
NO mennyiseacutege Ezen kiacutevuumll egy szaacutemiacutetoacutegeacutepes modell is napvilaacutegot laacutetott amiben egy
glutamaacuteterg szinapszist modellezve hataacuteroztaacutek meg a maximaacutelisan felszabaduloacute NO
mennyiseacutegeacutet Egy 50 NMDA-RnNOS komplexet tartalmazoacute szinapszist vettek alapul
(ami szaacutem kicsit tuacutelbecsuumllt Kennedy 2000) eacutes azt az extreacutem helyzetet felteacutetelezteacutek
hogy az oumlsszes receptor eacutes enzim egyszerre teljes hateacutekonysaacuteggal aktivaacuteloacutedik Ennek
eredmeacutenyekeacuteppen a szinaptikus NO koncetraacutecioacuteja 1 nM lett ami a szoumlveti eacutes
enzimatikus elnyelődeacutest figyelembe veacuteve 1microm taacutevolsaacutegban 250 pM alaacute csoumlkken Ebben
a tartomaacutenyban az NO reaktiacutev szabadgyoumlk tulajdonsaacutega elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű
semleges molekulakeacutent viselkedik (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szakirodalomban
fellelhető toumlbbszaacutez nanomoacutelostoacutel mikromoacutelosig terjedő NO koncentraacutecioacute mellett (pl
NO donorokkal) meacutert bdquofizioloacutegiairdquo hataacutesokat koumlruumlltekinteacutessel kell kezelni Egy maacutesik
fontos koumlvetkezteteacutes a fent leiacutertakboacutel hogy a koumlzponti idegrendszerben nem aacutellja meg a
helyeacutet a NO bdquoteacuterfogati-transzmisszioacuterdquo-jaacutenak az elmeacutelete mivel az NO hatoacutetaacutevolsaacutega
joacuteval kisebb (max1-2 microm) mint koraacutebban gondoltaacutek eacutes valoacutejaacuteban szinapszis specifikus
szabaacutelyozaacutest tesz lehetőveacute
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezok
Az NO receptora a koraacutebban szolubilis guanilaacutet-ciklaacuteznak (sGC) nevezett enzim
Az elnevezeacutes azeacutert nem volt szerencseacutes mert az enzim nem minden formaacuteja
bdquoszolubilisrdquo ezeacutert az uacutej nevezeacutektan szerint NO-szenzitiacutev-guanilaacutet-ciklaacuteznak (NOsGC)
nevezzuumlk megkuumlloumlnboumlztetve a partikulaacuteris GC-toacutel ami az NO-inszezitiacutev GC nevet
kapta tekintettel arra hogy az NO nem csak a pitvari natriuretikus peptid (ANP) ligand
aktivaacutelja (Kobiałka and Gorczyca 2000) Az NOsGC az NO fő receptora (5 aacutebra)
Heterodimer formaacuteban alkot funkcionaacutelis egyseacuteget melyben egy α- eacutes egy β- alegyseacuteg
vesz reacuteszt (Koesling et al 2004 Krumenacker et al 2004 Russwurm eacutes Koesling
2002 Russwurm et al 2001) Az α-alegyseacuteg keacutet fajtaacuteja az α1 eacutes az α2 Kinetikaacutejukban
semmilyen kuumlloumlnbseacuteg nem igazolhatoacute egyetlen ismert fontos tulajdonsaacutega az α2
alegyseacutegnek az α1-hez keacutepest hogy PDZ-koumltő domeacutennel rendelkezik ezaacuteltal keacutepes
szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez koumltődni (membraacuten-asszociaacutelt NOsGC) miacuteg az α1
46
tartalmuacute receptorok ennek hiaacutenyaacuteban valoacuteban bdquoszolubilisekrdquo maradnak A β-alegyseacuteg is
keacutet formaacuteban β1 eacutes β2 alegyseacutegkeacutent leacutetezik A β2-alegyseacuteg azonban csak patholoacutegiaacutes
aacutellapotokban jelenik meg (pl beacutelrendszeri daganatokban a beacutelhaacutemsejtekben) ezeacutert az
NOsGC aacutellandoacute alegyseacutege a β1 alegyseacuteg A β1 alegyseacuteg geacutenjeacutenek kiuumlteacutese letaacutelis
fenotiacutepust eredmeacutenyez (Friebe et al 2007) miacuteg csak az α1 vagy α2 alegyseacutegek kiuumlteacutese
nem okoz letalitaacutest (Mergia et al 2006)
Keacutetfeacutele heterodimer leacutetezik tehaacutet az agyban az α1β1 eacutes az α2β1 alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű receptor A receptor-dimernek haacuterom domeacutenjeacutet kuumlloumlnboumlzetjuumlk meg a
hemkoumltő domeacutent a dimerizaacutecioacutes domeacutent eacutes a katalitikus domeacutent A hemkoumltő domeacuten egy
ugyanolyan hemcsoportot tartalmaz ami a hemoglobin molekulaacuteban az oxigeacutenkoumlteacuteseacutert
felelős meacutegis ahogy a hem-csoport beeacutepuumll a receptorba rendkiacutevuumlli specificitaacutesa lesz a
nitrogeacuten-monoxidra (10000-szer nagyobb az affinitaacutesa) A katalitikus domeacuten felelős a
GTP cGMP aacutetalakiacutetaacuteseacutert Inaktiacutev aacutellapotban a hem-csoport egy hisztidinnel
kapcsoloacutedik a feheacuterjeacutehez a katalitikus egyseacuteg pedig nyitott aacutellapotban van Az NO
koumltődeacuteseacutenek hataacutesaacutera a hisztidin-csoport elmozdul ami konformaacutecioacutes vaacuteltozaacutesokat ideacutez
elő a feheacuterjeszerkezetben ami veacuteguumll a katalitikus egyseacuteg zaacuteroacutedaacutesaacutehoz eacutes a cGMP
szinteacutezis beindulaacutesaacutehoz vezet Az NO koumltődeacuteseacutet koumlvetően keacuteseacutes neacutelkuumll azonnal elindul
a guanilaacutet-ciklaacutez aktivitaacutes az NO eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval pedig 200 ms-on beluumll lecseng a cGMP
termeleacutes (Bellamy et al 2000) Az NOsGC 50-os aktivitaacutesa ~1nM NO koncetraacutecioacute
mellett eacuterhető el Eszerint fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt az NOsGC szubmaximaacutelis
hataacutesfokon műkoumldik meacutegis jelentős hataacutesok meacuterhetők Ez arra vezethető vissza hogy
az NOsGC sokszorosaacutera erősiacuteti a jelet Meacutereacutesek alapjaacuten az enzimet aacutetlagosan eleacuterő 03
nM NO mintegy 04microM cGMP szinteacutezishez vezet vagyis 1000-szereseacutere erősoumldik a
jelaacutetvivő molekulaacutek szaacutema Az NOsGC olyan eacuterzeacutekenyseacutegű hogy maacuter paacuter molekula
NO (kis pikomoacutelos mennyiseacutegben) is keacutepes kivaacuteltani az aktivitaacutesaacutet eacutes az amplifikaacutecioacute
miatt a maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalakat is be tudja indiacutetani (Garthwaite 2008) A
receptor alegyseacutegek sejtszintű elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban mRNS eacutes feheacuterje
szinten vizsgaacuteltaacutek a β1 alegyseacuteget mind interneuronokban mind piramissejtekben az α
alegyseacutegeket pedig az α1 eacutes α2 kuumlloumlnvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll hasonloacute sejtes eloszlaacutesban
mutattaacutek ki (Burgunder eacutes Cheung 1994 Ding et al 2004 Gibb and Garthwaite 2001
Pifarreacute et al 2007) Szubcellulaacuteris szinten az NOsGC elsősorban a glutamaacuteterg
szinapszisok preszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkedik el (Burette et al 2002) Az
47
NOsGC szaacutemos kinaacutez foszforilaacutecioacutes ceacutelpontjai de fizioloacutegiaacutes szabaacutelyozaacutesuk nagy reacutesze
meacuteg felderiacuteteacutesre vaacuter Ismert a cAMP-fuumlggő protien kinaacutez (PKA) guanilaacutet-ciklaacutez
aktivitaacutesra kifejtett noumlvelő hataacutesa eacutes az M2 muszkarinos AchR Src-kinaacutezon keresztuumlli
gaacutetloacute hataacutesa
III55 A nitrogeacuten-monoxid terjedeacuteseacutenek leaacutelliacutetaacutesa szoumlveti elnyelődeacutese
Koraacutebban sokan azzal eacuterveltek hogy az NO-nak nincs szuumlkseacutege lebontoacute
folyamatokra hiszen reaktivitaacutesaacuteboacutel koumlvetkezően uacutegyis roumlvid időn beluumll veacuteges a hataacutesa
A nanomoacutelos eacutes kisebb tartomaacutenyokban amit most fizioloacutegiaacutesnak tekintenek mint maacuter
emliacutetettem az NO hataacuterozottan nem reaktiacutev iacutegy ezzel a keacuterdeacutessel foglalkozni kell
Egyetlen ismert reakcioacuteja van az alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO-nak is ROS termeacutekkel
(keacutemiai NO-elnyelődeacutes) de az is joacuteteacutekony hataacutesuacute a lipid-peroxyl gyoumlkoumlk megkoumlteacuteseacutevel
megaacutelliacutetja a lipid-peroxidaacutecioacutet Az NO enzimatikus elnyelődeacuteseacutenek egyik ismert eleme
az oxi-hemoglobin mely NO hataacutesaacutera nitraacutet keacutepződeacutese mellett methemoglobinnaacute
alakul A folyamat nagyon gyors de az erek taacutevolsaacutega miatt az NO feacutel-eacuteletideje ~1 s
alakulna miacuteg a valoacutesaacutegban enneacutel sokkal hamarabb lecseng az NO-jel (agyszoumlvetben 6-
60 ms alatt (Garthwaite 2008) Mostansaacuteg laacutetott napvilaacutegot hogy a piramissejtek is
tartalmaznak hemoglobint de ennek szerepe eacutes jelentőseacutege az NO megkoumlteacuteseacuteben meacuteg
nem tisztaacutezott (Schelshorn et al 2009) Ezen kiacutevuumll az agyszoumlvet olyan feheacuterjeacuteit hoztaacutek
meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe az NO megkoumlteacuteseacutevel mint a lipooxigenaacutez (LOX) prosztaglandin-H
szintaacutez vagy a citokroacutem-c oxidaacutez illetve egyeacuteb metalloproteinek A pontos
mechanizmus amelyen keresztuumll ezekkel az enzimekkel az NO reagaacutelna nem
egyeacutertelmű (Hall eacutes Garthwaite 2009)
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak
Az NOsGC a hippokampaacutelis neuronokban az egyetlen enzim ami cGMP
termeleacutesre keacutepes iacutegy a keletkező neuronaacutelis cGMP az NO hataacutesaacutenak a koumlvetkezmeacutenye
(5 aacutebra) A cGMP ezt koumlvetően toumlbb maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalat aktivaacutelhat A
cGMP direket hataacutest fejt ki a ciklikus nukleotid-fuumlggő ioncsatornaacutekra (CNG) vagy a
hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-modulaacutelta csatornaacutekra (HCN) A
48
legszeacutelesebb koumlrű hataacutes a cGMP-fuumlggő protein kinaacutezon (PKG) keresztuumll toumlrteacutenik A
PKG enzimek koumlzuumll a PKG1β eacutes a PKG II talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (de Vente
et al 2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKG szubsztraacutetjai koumlzeacute
tartoznak preszinaptikusan a vezikula felszabadulaacutesban szerepet jaacutetszoacute feheacuterjeacutek koumlzuumll a
VASP RhoA eacutes septin3 posztszinaptikusan az LTP eacutes a sejt bdquotuacuteleacuteleacuteseacutet hordozoacute jelrdquo
kialakiacutetaacutesaacuteban reacuteszt vevő IP3R protein-foszfataacutez 1 2 (PP12) CREB Akt stb
(Hardingham eacutes Bading 2003 Schlossmann eacutes Hofmann 2005) A cGMP visszahat
sajaacutet lebontoacuteenzimjeire is a foszfodieacuteszteraacutez (PDE) 2 eacutes 5 aktivitaacutesaacutenak fokozaacutesaacuteval
sajaacutet lebontaacutesaacutet gyorsiacutetja miacuteg a PDE3 gaacutetlaacutesaacuteval a cAMP hidroliacuteziseacutet lassiacutetja noumlvelve a
cAMP szintjeacutet A cAMP-cGMP araacutenyok eltolaacutesa uacutejabb szabaacutelyozaacutesi uacutetvonalakat nyit
meg A cGMP lebontaacutesaacuteban a PDE 12356910 eacutes 11 vehet reacuteszt (Domek-Łopacińska
eacutes Strosznajder 2005 Van Staveren et al 2003) A maacutesodlagos uacutetvonalak hataacutesa
minden esetben attoacutel fuumlgg hogy az adott terminaacutelispopulaacutecioacuteban a repertoaacuter mely
elemei vannak jelen Terminaacutelistoacutel fuumlggően ezen adatok joacute reacutesze azonban meacuteg nem aacutell
rendelkezeacutesre a szakirodalomban
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai
Mivel az NO rendkiacutevuumll gyorsan szabadon diffundaacutel kis taacutevolsaacutegra pre-eacutes
posztszinaptikus hataacutesait egyaraacutent figyelembe kell venni iacutegy a jelaacutetvitel fő
meghataacuterozoacuteja a felszabadulaacutes pontos helye illetve a receptor szubcellulaacuteris
elhelyezkedeacutese A NO koumlzponti idegrendszerben azon beluumll is elsősorban a retrograacuted
jelaacutetvitelben betoumlltoumltt szerepeacuteről esik majd szoacute de nem keveacutesbeacute fontos a NO koumlrnyeacuteki
(autonoacutem) idegrendszerben betoumlltoumltt anterograacuted jelaacutetviteleacutenek szerepe sem (Blottner
1999)
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a
neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
nNOS tartalmuacute interneuronok koumlzeacute tartozik a dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll az
Ivy eacutes a neurogliaform sejt valamint a vetiacutető gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a visszavetiacutető-sejt
49
Morfoloacutegiaacutejuk a III341 eacutes III344 alfejezetben a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
betoumlltoumltt homeosztatikus szerepuumlk pedig a III355 alfejezetben keruumllt taacutergyalaacutesra
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
A nitrogeacuten-monoxid a szinaptikus plaszticitaacutes szaacutemos molekulaacuteris
mechanizmusaacuteban reacuteszt vesz beleeacutertve a hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutest (long-term
potentiation LTP) eacutes a hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus gyenguumlleacutest (long-term depression LTD)
ezaacuteltal keacutepes lehet befolyaacutesolni a tanulaacutesi eacutes memoacuteriafolyamatokat (Bon eacutes Garthwaite
2003 Doyle et al 1996 Edwards eacutes Rickard 2007 Hawkins et al 1998 Prast eacutes
Philippu 2001) Ezen folyamatok neuronaacutelis ceacuteleleme a hippokampaacutelis piramissejtek
haacuteloacutezata A koumlzponti idegrendszerben a nitrogeacuten-monoxid hataacutesa aacuteltalaacutenosan a
glutamaacuteterg szinapszisok retrogaacuted jelaacutetviteleacutehez koumlthető amikor is az NO a
posztszinaptikus oldalon keacutepződik eacutes a preszinaptikus neurotranszmitter felszabadulaacutest
szabaacutelyozza A szinaptikus plaszticitaacutes kialakulaacutesa soraacuten a legtoumlbb esetben pre- eacutes
posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok is veacutegbemennek eacutes az NO adott agyteruumllettől eacutes sejttiacutepustoacutel
fuumlggően mindkeacutet folyamatban reacuteszt vehet Tovaacutebb bonyoliacutetja a helyzetet hogy a
koumlzponti idegrendszerben az elteacuterő szinapszisokban rendelkezeacutesre aacutelloacute kuumlloumlnboumlző
effektor-rendszerek eacutes szabaacutelyozaacutesok miatt ugyanaz az NO-jel ellenteacutetes hataacutest vaacutelthat
ki Peacuteldaacuteul a kiagyban az NO cGMP-PKG1α uacutetvonalon az AMPA-receptorok
hosszuacutetaacutevuacute foszforilaacutecioacutejaacutet ideacutezi elő ami endocitoacutezisukhoz ezaacuteltal posztszinaptikus
LTD-hez vezet Ezzel szemben a hippokampuszban az NO-cGMP-PKGII uacutetvonalon
kersztuumll az AMPA receptorok eacutes horgonyzoacute feheacuterjeacutek foszforilaacutecioacuteja a szinapszis
strukturaacutelis aacutetalakulaacutesaacutehoz eacutes az AMPA receptorok szinapszisba eacutepiacuteteacuteseacutehez vezet ami
nagyobb amplituacutedoacutejuacute glutamaacuteterg aacuteramokhoz koumlvetkezeacuteskeacutepp posztszinaptikus
(NMDAR-fuumlggő) LTP kialakulaacutesaacutehoz vezet A hippokampaacutelis piramissejtekben a
posztszinaptikus LTP hosszuacutetaacutevuacute fenntartaacutesaacutehoz geacutenexpresszioacutes vaacuteltozaacutesok is
szuumlkseacutegesek mely a CREB (ldquocAMP response element binding proteinrdquo) transzkripcioacutes
faktor PKG-n keresztuumlli foszforilaacutecioacute reacuteveacuten valoacutesul meg Az NO preszinaptikus hataacutesait
szinteacuten kettősseacuteg uralja A hippokampaacutelis NMDAR-fuumlggő LTP soraacuten a preszinaptikus
NO-PKG uacutetvonalon a preszinaptikus aktiacutev zoacutena struktuacuteraacutelis feleacutepiacuteteacuteseacuteben reacuteszt vevő
feheacuterjeacutek (VASP RhoA) eacutes a kalcium-csatornaacutek modulaacutecioacuteja a glutamaacutet felszabadulaacutes
50
noumlvekedeacuteseacutehez vezet Ugyanezen szinapszisban az NO a glutamaacutet-uumlriacuteteacutes csoumlkkeneacuteseacutet
preszinaptikus LTD-t is ki tudott vaacuteltani (Zhang et al 2006) Az NMDA-NO indukaacutelta
LTP kivaacuteltaacutesaacuteban valoacutesziacutenűleg mindkeacutet NOsGC heterodimer reacuteszt vesz mert baacutermelyik
receptor genetikai kiuumlteacutese az LTP eltűneacuteseacutet okozta (Garthwaite 2008)
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok
Az NMDA receptorok az ionotroacutep glutamaacutet-receptorok csalaacutedjaacuteba tartoznak
vagyis aktivaacutecioacutejukat (agonista koumltődeacuteseacutet) koumlvetően ioncsatornakeacutent viselkednek A
receptornak toumlbb kuumlloumlnlegesseacutege van Az egyik hogy nagy a kalcium-permeaacutebilitaacutesa
iacutegy naacutetrium eacutes kaacutelium mellett elsősorban kalcium-ionokat enged aacutet a poacuterusaacuten A maacutesik
hogy poacuterusaacutet egy magneacutezium-ion zaacuterja el ami csak megfelelő depolarizaacutecioacute hataacutesaacutera
taacutevozik eacutes csak ezutaacuten indulhat meg az ionaacuteramlaacutes A harmadik hogy keacutet kuumlloumlnboumlző
agonista koumltődeacutese szuumlkseacuteges az aktivaacutecioacutejaacutehoz glicin (vagy D-szerin) eacutes glutamaacutet (vagy
aszpartaacutet) E speciaacutelis tulajdonsaacutegok reacuteveacuten az NMDA receptorok feszuumlltseacuteg- eacutes
ligandfuumlggő kalcium-csatornaacutek amik koincidencia-detektorkeacutent viselkednek hiszen a
pre- eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes aktivitaacutesa erősen noumlveli kinyiacutelaacutesuk valoacutesziacutenűseacutegeacutet
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete
Az NMDA receptoroknak haacuterom alegyseacuteg-csalaacutedja van a GluN1 (koraacutebbi
nevezeacutektan alapjaacuten NR1 vagy δ1) GluN2 (koraacutebban NR2 vagy α) eacutes GluN3 (koraacutebban
NR3) A funkcionaacutelis NMDA receptorok heterotetramert alkotnak mely koumltelezően 2
GluN1 eacutes klasszikusan 2 GluN2 alegyseacutegből aacutellnak (Laube et al 1998 Monyer et al
1992) A GluN2 helyett GluN3 alegyseacuteget tartalmazoacute receptorok egeacuteszen maacutes receptort
hoznak leacutetre (laacutesd alaacutebb) A GluN1 alegyseacutegeket egyetlen geacuten koacutedolja ami viszont 8
lehetseacuteges aacutetiacuteroacutedaacutes utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik (GluN1-1a-4a eacutes
GluN1-1b-4b (Dingledine et al 1999) A neacutegy GluN2 alegyseacuteget (GluN2A-D) neacutegy
kuumlloumln geacuten koacutedolja eacutes az alegyseacutegek teacuterben eacutes időben elteacuterő moacutedon expresszaacuteloacutednak A
keacutet GluN3 alegyseacuteget szinteacuten keacutet kuumlloumln geacuten koacutedolja
51
7 Aacutebra Az NMDA receptor szerkezeti modellaacutebraacuteja
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis hetero-tetramert alkotnak Műkoumldeacutesuumlkhoumlz
neacutelkuumlloumlzhetetlen keacutet GluN1 alegyseacuteg a maacutesik keacutet helyen baacutermilyen GluN2 (vagy GluN3)
alegyseacuteg reacuteszt vehet a receptor alkotaacutesaacuteban Az alegyseacutegek alapszerkezete (domeacutenjei)
rendkiacutevuumll konzervatiacutev (N-terminaacutelis bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera Agonista-koumltő bdquokagyloacuterdquo-
struktuacutera Poacuterus-domeacuten eacutes C-terminaacutelis domeacuten) moacutedon eacutepuumllnek fel Az NMDA
receptorokat jellemző funkcionaacutelis heterogenitaacutes az alegyseacutegek feheacuterjeszerkezeteacuteben
kiemelt helyeken toumlrteacutenő vaacuteltozaacutesokra vezethető vissza a receptorok affinitaacutesaacutenak eacutes
kinetikaacutejaacutenak vaacuteltozaacutesait eredmeacutenyezve A keacutet bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera zaacuteroacutedaacutesaacutenak-
nyitoacutedaacutesaacutenak koumlvetkezteacuteben leacutetrejoumlvő molekulaacuteris feszuumlltseacuteg huacutezoacuteerő hataacuterozza meg a
poacuterus aacutellapotaacutet (Moacutedosiacutetva Paoletti eacutes Neyton 2007)
52
A heterodimerek oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacuteban kuumlloumlnboumlző GluN1 izoformaacutek (de bdquoardquo eacutes bdquobrdquo
tiacutepus egyszerre nem (Blahos eacutes Wenthold 1996 Chazot eacutes Stephenson 1997) eacutes
kuumlloumlnboumlző GluN2 alegyseacutegek is reacuteszt vehetnek melyek ezt koumlvetően heterotetramert
alkotnak A molekulaacuteris komplex kapcsoloacutedaacutesa keacutetfeacutele keacuteppen is leacutetrejoumlhet a bdquonem
alternaacuteloacuterdquo esetben a keacutet GluN1 eacutes GluN2 egymaacutes mellett helyezkedik el (GluN1
GluN1 GluN2 GluN2) az bdquoalternaacuteloacuterdquo modellben pedig felvaacuteltva (GluN1 GluN2
GluN1 GluN2) azonban a funkcionaacutelis receptorban az alegyseacutegek alternaacutelva
helyezkednek el (Riou et al 2012 Sobolevsky et al 2009)
Az alegyseacutegek modulaacuteris feleacutepiacuteteacutese megegyezik neacutegy domeacuten vesz reacuteszt az
alkotaacutesukban (7 aacutebra) az extracellulaacuteris N-terminaacutelis domeacuten (NTD) az agonista-koumltő
domeacuten (AKD) a poacuterus-domeacuten eacutes az intracellulaacuteris C-terminaacutelis domeacuten Az NTD nagy
vaacuteltozatossaacutegot mutat eacutes az egyes alegyseacutegek tulajdonsaacutegainak meghataacuterozaacutesaacuteban
komoly szerepet jaacutetszik Az alloszteacuterikus modulaacutetorok koumltőhelye talaacutelhatoacute a domeacuten
bdquomeacutelyeacutenrdquo mely koumltődeacutes hataacutesaacutera kagyloacuteszerű feleacutepiacuteteacutese nyiacutelt-zaacutert aacutellapotok koumlzt
vaacuteltozik Az AKD hasonloacutean kagyloacuteszerű szerkezettel rendelkezik aminek a meacutelyeacuten az
egyes agonista-koumltő helyek talaacutelhatoacutek (A GluN1 eseteacuteben glicinD-szerin a GluN2
eseteacuteben glutamaacutetaszpartaacutet a GluN3 eseteacuteben szinteacuten glicin) A poacuterus domeacutent haacuterom
transzmembraacuten szegmens (M1-M3-M4) eacutes egy intracellulaacuteris hurok (M2) alkotja ami a
csatorna kialakiacutetaacutesaacuteban vesz reacuteszt Az intracellulaacuteris domeacuten a legvaacuteltozeacutekonyabb
hosszaacutet tekintve eacutes elsősorban a membraacutenba szaacutelliacutetaacutesban a lehorgonyzaacutesban eacutes a
jelaacutetvivő-komplexekhez valoacute csatlakozaacutesban jaacutetszik szerepet (Lau eacutes Zukin 2007 Ryan
et al 2008)
A csatorna nyitaacutesa a koumlvetkezőkeacuteppen megy veacutegbe mindkeacutet agonista bekoumltődik
az AKD koumltőhelyekre melynek hataacutesaacutera a bdquokagyloacutekrdquo bezaacuteroacutednak Ez olyan molekulaacuteris
feszuumlltseacuteget okoz a receptorszerkezetben hogy gyakorlatilag bdquoszeacutethuacutezzardquo a poacuterus
domeacutent eacutes megnyitja a csatornaacutet Amikor alloszteacuterikus gaacutetloacuteszerek kapcsoloacutednak az
NTD-hez annak zaacuteroacutedaacutesaacutet okozva akkor az NTD-AKD koumlzoumltti aacutethidaloacute szekvencia
megfeszuumll eacutes nem engedi becsukoacutedni az AKD struktuacuteraacutejaacutet megakadaacutelyozva ezzel a
csatorna megnyiacutelaacutesaacutet (Ryan et al 2008)
53
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesaacutet elsősorban a GluN2
alegyseacutegek vaacuteltozatossaacutega adja Habaacuter elmeacuteletileg 8-feacutele GluN1 alegyseacuteg leacutetezhet az
izoformaacutek előfordulaacutesi gyakorisaacutega nem egyforma az bdquoardquo dominaacutel a bdquobrdquo-formaacuteval (ami
egy hozzaacuteadott N1 kazettaacuteval rendelkezik) szemben a GluN1-1 a rosztraacutelis (agykeacutereg
hippokampusz) a GluN1-4 a kaudaacutelis (agytoumlrzs kisagy) agyteruumlleteken van tuacutelsuacutelyban
(a GluN1-2 eacutes 1-3 nagyon ritkaacutek) Mivel a GluN1 alegyseacuteg elengedhetetlen az NMDA
receptor műkoumldeacuteseacutehez (a teljes GluN1 geacutenkiuumltoumltt aacutellat eacuteletkeacuteptelen) maacuter embrionaacutelis
kortoacutel megfigyelhető kifejeződeacutese A GluN2 alegyseacuteg neacutegy izoformaacuteja (GluN2A-2D)
egyreacuteszt elteacuterő teacuterbeli eacutes időbeli expresszioacutejaacuteval maacutesreacuteszt elteacuterő kinetikai
parameacutetereivel jaacuterul hozzaacute az NMDA receptorok vaacuteltozatossaacutegaacutehoz Az embrionaacutelis
fejlődeacutes soraacuten a GluN2B eacutes 2D vesz reacuteszt a receptoralkotaacutesban majd a posztnataacutelis
első-maacutesodik heacuteten (eacuteppen mikor a serkentő GABA-gaacutetloacute GABA aacutetalakulaacutes is zajlik) a
GluN2D nagymeacuterteacutekben a GluN2B kismeacuterteacutekben csoumlkken eacutes ezzel paacuterhuzamosan
megnő a GluN2A szintje A GluN2C szinteacuten a posztnataacutelis fejlődeacutes 2 heteacuteben vaacutelik
jelentősseacute expresszioacuteja a felnőtt aacutellatban a kisagyra eacutes a szagloacutegumoacutera koncentraacuteloacutedik
A GluN2D felnőttben maacuter csak szubkortikaacutelis teruumlleteken illetve interneuronokban
fejeződik ki (Paoletti 2011 Watanabe et al 1993) A GluN2 alegyseacutegek kinetikaacuteja eacutes
alloszteacuterikus modulaacutecioacuteja is igen elteacuterő A GluN2A alegyseacuteg gyors kinetikaacuteval
rendelkezik glutamaacutet aktivaacutecioacutejaacutet koumlvetően nagy amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes gyors lecsengeacutes
figyelhető meg ezt koumlveti a GluN2B majd GluN2C miacuteg a GluN2D-t maacuter kis
amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes hosszuacute lecsengeacutesi idő jellemzi Elteacuterő a alegyseacutegek glutamaacutet-
eacuterzeacutekenyseacutege konduktanciaacuteja eacutes magneacutezium-szenzitivitaacutesa is Miacuteg a GluN2A eacutes 2B
poacuterusaacutet jelentősen gaacutetolja a magneacutezium-ion addig a maacutesik keacutet alegyseacuteg eseteacuteben ez
elenyeacutesző (Dingledine et al 1999 Paoletti 2011) A GluN2A termeacuteszetes specifikus
alloszteacuterikus modulaacutetora a cink-ion mely szinaptikusan vezikulaacuterisan uumlruumll a glutamaacutet
mellett szaacutemos esetben eacutes keacutepes az NTD-hez koumltődve annak zaacuteroacutedaacutesaacutet előideacutezni
(Paoletti 2011) A GluN2B cink-eacuterzeacutekenyseacutege elenyeacutesző mesterseacuteges gaacutetloacuteszere az
ifenprodil mely hasonloacute mechanizmussal hat az NTD-n A keacutet alloszteacuterikus gaacutetloacuteszer
annyira specifikus erre a keacutet alegyseacutegre hogy fizioloacutegiai kiacuteseacuterletekben egyeacutertelműen
meghataacuterozhatoacute az alegyseacutegek araacutenya A GluN2C eacutes 2D egyik modulaacutetorral szemben
54
sem mutat megfelelő affinitaacutest eacutes nem rendelkezik sajaacutet specikifkus
szabaacutelyozoacutemolekulaacuteval sem (Paoletti 2011)
A GluN3 alegyseacutegek pedig valoacutesziacutenűleg nem is glutamaacutet receptort formaacutelnak-
hiszen nincs glutamaacutet koumltőhelyuumlk- inkaacutebb glicin receptoroknak lenneacutenek tekinthetők
(laacutesd meacuteg III61 alfejezetben) ezen kiacutevuumll in vivo kifejeződeacutese eacutes műkoumldeacutese meacuteg
keacuterdeacuteses iacutegy a tovaacutebbiakban ezen alegyseacutegek alkotta receptorokroacutel nem esik szoacute
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutese
Az NMDA receptorok az endoplazmatikus retikulumban (ER) toumlrteacutenő szinteacutezist
koumlvetően a sejtek plazmamembraacutenjaacuteba eacutepuumllnek be A membraacutenba szaacutelliacutetaacuteseacutert
lehorgonyzaacuteseacutert a receptor C-terminaacutelis domeacutenje felelős (Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004
Ryan et al 2008) A megfelelő membraacutentranszporthoz mind a GluN1 mind a GluN2
alegyseacutegre szuumlkseacuteg van GluN1 hiaacutenyaacuteban laacutetszoacutelag nem vaacuteltozik a GluN2 alegyseacutegek
mennyiseacutege lokalizaacutecioacuteja annaacutel inkaacutebb nem tudnak kileacutepni az ER-ből iacutegy abban
elektron-denz granulumokat keacutepeznek a membraacutenjeloumlleacutes megszűnik (Fukaya et al
2003) A GluN2 alegyseacuteg hiaacutenyaacuteban a receptorok szinaptikus beeacutepuumlleacutese seacuteruumllt valamint
a GluN1 alegyseacutegek gyors proteoliacutezise figyelhető meg (Abe et al 2004) Tehaacutet a
GluN1 C-terminaacutelisa elsősorban az ERmembraacuten iraacutenyuacute szaacutelliacutetaacuteseacutert a GluN2
alegyseacutegek C-terminaacutelisa pedig ndash PDZ koumltőhelyuumlk reacuteveacuten ndash a szinapszisba eacutepuumlleacuteseacutert eacutes a
GluN1 alegyseacuteg (eacutes ezaacuteltal a heterodimer majd a heterotertramer) stabilitaacutesaacuteeacutert felelős
NMDA receptorok nemcsak szinaptikusan de extraszinaptikusan is megfigyelhetők
ahol elteacuterő feladatokat laacutetnak el
III631 Szinaptikus NMDA receptorok
Az NMDA receptorok nagy reacutesze szinaptikusan a glutamaacuteterg szinapszisok
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkenek el Ahogy azt maacuter koraacutebban is
emliacutetettem a GluN1 eacutes GluN2 alegyseacutegek C-terminaacutelis domeacutenje bdquoiraacutenyiacutetjardquo az NMDA
receptorokat a posztszinaptikus denzitaacutesba ahol a szinapszis strukturaacutelis eacutes jelaacutetviteli
feheacuterjeacuteiből leacutetrejoumlvő molekulaacuteris komplexhez koumltődnek A GluN2 alegyseacuteg PDZ
koumltőhelyeacuten keresztuumll koumltődik az NMDA receptor a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez
55
(PSD-95 PSD-93 SAP-102 GRIP1 SSCAM) Ezek a feheacuterjeacutek szaacutemos PDZ domeacutennel
rendelkeznek amivel toumlbb feheacuterjeacutet szoros kapcsolatba hoznak A PSD-95 olyan
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteket koumlt a komplexbe (CRIP GKAP dinein koumlnnyű-laacutenc-DLC
neuroliginek stb) melyek a szinapszis strukturaacutelis eacutepuumlleacuteseacutet teszik lehetőveacute A maacutesik
fontos molekulacsoport amit a komplexhez koumltnek az NMDA-receptorok jelaacutetviteleacuteeacutert
felelős apparaacutetus az nNOS kalmodulin CaMKII stb (Valtschanoff eacutes Weinberg
2001) A jelaacutetvitel ceacutelelemeinek kompartmentalizaacutecioacutejaacuteval gyors eacutes hateacutekony jelaacutetvitel
eacutes szabaacutelyozaacutes joumln leacutetre A legelterjedtebb szinaptikus NMDA receptorok a
GluN1GluN2A eacutesvagy GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok A felnőtt
hippokampusz piramissejtjeiben is csak ezek az alegyseacutegek fordulnak elő (Ito et al
1997 Watanabe et al 1993) A kisagyban emellett meacuteg a GluN1GluN2C
alegyseacutegkompoziacutecioacute is jelentős A hippokampuszban a GluN1GluN2D kizaacuteroacutelag
interneuronokban az azokra eacuterkező serkentő szinapszisokban talaacutelhatoacute (Standaert et al
1996)
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorok
Extraszinaptikus NMDA receptoroknak nevezzuumlk a glutamaacuteterg szinapszisoktoacutel
taacutevolabb a dendrittuumlskeacuteken kiacutevuumll eső dendritikus eacutes szomatikus NMDA receptorokat A
denrittuumlskeacuteken periszinaptikusan elhelyezkedő NMDA receptorok (~5) ugyanis a
glutamaacutet bdquotuacutelcsordulaacutesrdquo reacuteveacuten meacuteg koumlnnyen aktivaacuteloacutedhatnak szemben a valoacutedi
extraszinaptikus receptorokkal (Koumlhr 2006) Hippokampaacutelis piramissejtekben meacuterve az
extraszinaptikus NMDA receptorok araacutenya az oumlsszes NMDA receptor mintegy 36-a
(Harris and Pettit 2007) Koraacutebban azt gondoltaacutek hogy a szinaptikus-extraszinaptikus
receptorok alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlkben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel a GluN2A tartalmuacuteak a
szinapszisban a GluN2B tartalmuacuteak azon kiacutevuumll helyezkedneacutenek el Meacuteg funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteggel is ellaacutettaacutek ezt a szeparaacutecioacutet a szinaptikus GluN2A felelne a plasztikus
folyamatokeacutert a GluN2B pedig a sejt halaacutelaacutehoz vezető tuacutelserkenteacuteseacutert
(ldquoexcitotoxicitaacutesrdquo) Mindkeacutet paradigmaacutet sokszorosan caacutefoltaacutek azoacuteta GluN2B tartalmuacute
receptorok jelen vannak a szinapszisban eacutes fontos szerepet jaacutetszanak az LTP
kialakulaacutesaacuteban eacutes a GluN2A tartalmuacute receptorok is jelentős mennyiseacutegben vannak
extraszinaptikusan (Koumlhr 2006) Araacutenyaikat tekintve nagyjaacuteboacutel 50-50 az eloszlaacutesa
56
mindkeacutet alegyseacutegnek mindkeacutet kompartmentben sőt meacuteg heterotrimer
(GluN1GluN2AGluN2B) receptrokat is kimutattak (Harris eacutes Pettit 2007) Ezenkiacutevuumll
a szinaptikus receptorok is keacutepesek reacuteszt venni a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (Koumlhr 2006)
Magyaraacutezatkeacutent laacutetott napvilaacutegot az NMDA receptorok mobilis termeacuteszete miszerint
vaacutendorolnak a keacutet kompartment koumlzoumltt (Tovar eacutes Westbrook 2002) amit szinteacuten
caacutefoltak Az NMDA receptorok viszonylag stabil reacuteszei a membraacutennak
szinaptikusextraszinaptikus elhelyezkedeacutesuumlkeacutert sokkal inkaacutebb a C-terminaacutelisukat
szabaacutelyozoacute mechanizmusok mintsem alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlk felelős (Harris eacutes Pettit
2007 Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004) A GluN2 alegyseacuteg kuumlloumlnboumlző tirozinjainak
(Tyr1472Tyr1336) foszforilaacutecioacutejaacuteval specifikusan tudtaacutek az NMDA receptorok
szinaptikusextraszinaptikus szaacutelliacutetaacutesaacutet előideacutezni (Goebel-Goody et al 2009) Az
extraszinaptikus NMDA receptorokat jelenleg a gliaacutelis eredetű glutamaacutet eacuterzeacutekeleacuteseacuteben
tartjaacutek fontosnak Az asztroglia sejtek a szinapszisokat (serkentőt eacutes gaacutetloacutet egyaraacutent)
koumlrbefogva pontosan eacuterzeacutekelik a haacuteloacutezati aktivitaacutesokat eacutes szinciacuteciumuk reacuteveacuten ezt
koumlzvetiacutetik is a piramissejt haacuteloacutezatra A piramissejtekben kialakuloacute kismeacuterteacutekű kalcium-
aacuteram extraszinaptikus eredetű eacutes NMDA receptor fuumlggő mechanizmus eacutes reacuteszt vesz a
piramissejtek szinkronizaacutecioacutejaacuteban eacutes segiacuteti a plasztikus folyamatokat is (Auld eacutes
Robitaille 2003 Fellin et al 2004)
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesai
Az NMDA receptorok szaacutemos fizioloacutegiaacutes eacutes patoloacutegiaacutes folyamatban reacuteszt
vesznek iacutegy hataacutesaik ismerete neacutelkuumlloumlzhetetlen teraacutepiaacutes ceacutelpontkeacutent valoacute
alkalmazaacutesukban Klinikai kutataacutesok koumlzpontjaacuteban aacutell a kognitiacutev folyamatok
helyreaacutelliacutetaacutesaacutet ceacutelzoacute NMDA receptor-aktivaacutecioacute Alzheimer-demenciaacuteban eacutes
szkizofreacuteniaacuteban (a szkizofreacutenia kognitiacutev tuumlneteieacutert az NMDA receptor alulműkoumldeacutest
teszik felelősseacute) illetve az NMDA-receptorok gaacutetlaacutesa az iszkeacutemiaacuteshipoxiaacutes kaacuterosodaacutes
okozta koacuteros tuacutelserkenteacutesben
57
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus vaacuteltozaacutesokban
Az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja feszuumlltseacuteg- eacutes ligandfuumlggeacutesuumlk miatt a glutamaacutet
(eacutes glicin) koumlteacuteseacutetől oumlnmagaacuteban nem koumlvetkezik be Előszoumlr az AMPA receptorok
aktivaacutecioacuteja megy veacutegbe ez biztosiacutetja a kellő depolarizaacutecioacutet az NMDA receptorok Mg2+
-
blokkjaacutenak kiloumlkődeacuteseacutehez A depolarizaacutecioacute maacutes tuumlskeszinapszis ingeruumlleteacuteből eacutes
visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelboacutel is szaacutermazhat (ldquocsendesrdquo szinapszisok eseteacuteben
AMPA receptorok szinaptikus hiaacutenyaacuteban kizaacuteroacutelag ez a mechanizmus eacuterveacutenyesuumll) Az
időbeliseacuteg rendkiacutevuumll fontos annak meghataacuterozaacutesaacuteban hogy hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutes
(LTP) vagy gaacutetlaacutes (LTD) alakul ki nagy frekvenciaacutes stimulaacutecioacute megerősoumldeacutest alacsony
frekvenciaacutes ingerleacutes gaacutetlaacutest vaacutelt ki Toumlbb ezer molekulaacutet azonosiacutetottak maacuter aminek koumlze
lehet ezen folyamatok kialakiacutetaacutesaacutehoz eacuteppen ezeacutert nagyon neheacutez meghataacuterozni mi az
ami teacutenyleg neacutelkuumlloumlzhetetlen eacutes mi tekinthető ldquocsakrdquo szabaacutelyozoacute folyamatnak (Nicoll
eacutes Roche 2013) Megproacutebaacutelok kiemelni egy-keacutet aacuteltalaacutenosan elfogadott mechanizmust
amit szorosan kapcsolnak az LTPLTD-hez Az NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis
kalcium beaacuteramlaacutes NO termelődeacutest vaacutelt ki ami ezt koumlvetően cGMP termelődeacuteseacutehez
vezet a hippokampuszban (East eacutes Garthwaite 1991) Az NO hataacutesaacutera bekoumlvetkező
hosszuacutetaacutevuacute vaacuteltozaacutesokat maacuter a III572 alfejezetben is ismertettem Az NO hataacutesain
kiacutevuumll posztszinaptikusan a kalcium-kalmodulin koumltődeacutes koumlvetkezteacuteben aktivaacuteloacutedik a
kalcium-kalmodulin kinaacutez II (CaMKII) mely autofoszforilaacutecioacuteval jaacuter eacutes ezt koumlvetően
kalcium-fuumlggetlen konstitutiacutev aktivitaacutesra tesz szert Szubsztraacutetjainak foszforilaacutecioacuteja
(valoacutesziacutenűleg a RhoA jaacutetsza a főszerepet) az AMPA receptorok exocitoacutezisaacutet okozza
maacuteig feltaacuteratlan mechanizmus alapjaacuten (Nicoll eacutes Roche 2013)
Ezen kiacutevuumll megfigyelhető a szinapszis aacuteteacutepuumlleacutese is a szorosan koumltoumltt
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteknek koumlszoumlnhetően Ennek eredmeacutenyekeacuteppen nemcsak a
posztszinaptikus receptorok dokkolaacutesa (AMPA NMDA) koumlnnyebb de a szinapszis
teacutenyleges megnagyobbodaacutesa megerősoumldeacutese is leacutetrejoumln pl az SSCAM aacuteltal a komplexbe
koumltoumltt neuroliginek reacuteveacuten ami oumlnmagaacuteban a szinapszis meacutereteacutet keacutepes szabaacutelyozni a
preszinaptikus neurexin-β-val pedig struktuacuteraacutelisan ldquotartja oumlsszerdquo a szinapszist (Bang eacutes
Owczarek 2013) A neuroligin-neurexin kapcsolat seacuteruumlleacutese az LTP gyenguumlleacuteseacutehez
vezet (laacutesd III412 alfejezetben) Az LTD kialakulaacutesaacuteban a magas intracellulaacuteris
kalcium aktin depolimerizaacutecioacutera kifejtett hataacutesaacutet veszik alapul ami a szinapszis
58
strukturaacutelis gyenguumlleacuteseacutehez eacutes az NMDA receptorok eltaacutevoliacutetaacutesaacutehoz vezet Ez a kalcium
aacuteltalaacuteban nemcsak NMDA receptoroktoacutel szaacutermazik hanem belső raktaacuterakboacutel is
metabotroacutep receptorok paacuterhuzamos aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten (mAchR mGluRI-csoport Hunt
eacutes Castillo 2012)
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (excitotoxicitaacutes)
Az NMDA receptorok tuacutelzott aktivaacutecioacuteja fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt nem
joumln leacutetre a glutamaacutet visszaveacutetel eacutes a jelaacutetvitelt posztszinaptikusan szabaacutelyozoacute negatiacutev
visszacsatolaacutessal műkoumldő enzimrendszerek miatt Patholoacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt ndash
oxigeacutenhiaacuteny (hipoxia) vagy oxigeacuten- eacutes veacuterellaacutetaacutes hiaacutenya (iszkeacutemia) miatt- azonban a joacutel
szabaacutelyozott rendszerek felborulnak A glutamaacutet felhalmozoacutedaacutesa reacuteszben a transzporter
mechnizmusok gaacutetlaacutesaacutenak reacuteszben ellenteacutetes műkoumldeacutesuumlknek (kifeleacute pumpaacuteljaacutek a
glutamaacutetot) koumlszoumlnhető mely az NMDA receptorok (szinaptikus eacutes extraszinaptikus
receptorok egyaraacutent) permanens aktivaacutecioacutejaacutehoz eacutes koumlvetkezmeacutenyes kalcium
beaacuteramlaacuteshoz vezet Miacuteg a fizioloacutegiaacutes kalcium mindig Ca2+
-kalmodulin kapcsoloacutedaacuteson
keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet ilyenkor a tuacutelzott mennyiseacutegű kalcium direkt hataacutesai
dominaacutelnak Az nNOS-NO rendszer folyamatos aktivaacutelaacutesa tuacutelzott NO termelődeacuteshez
vezet Az NMDA receptorok eacutes nNOS negatiacutev visszacsatoloacute szabaacutelyozaacutesa a magas
kalcium-szint miatt nem műkoumldnek A magas intracellulaacuteris kalcium koncetraacutecioacute
koumlvetkezteacuteben a mitokondrium kalcium felveacutetele fokozoacutedik csoumlkken a
membraacutenpotenciaacutel-kuumlloumlnbseacutege ezzel leaacutell az ATP-szinteacutezis sőt meg is fordulhat a
folyamat a maacuter megleacutevő ATP molekulaacutek bontaacutesaacuteval Az elektrontranszport-laacutenc
kisiklaacutesaacuteval megnő a reaktiacutev oxigeacutengyoumlkoumlk (ROS) termeleacutese ami a maacuter jelentős
mennyiseacutegű NO-dal koumllcsoumlnhatva peroxi-nitritteacute alakul tovaacutebbi sejtkaacuterosodaacutest ideacutezve
elő Egyuumlttesen ezek a folyamatok irreverzibilis vaacuteltozaacutest eacutes az apoptoacutezis beindiacutetaacutesaacutet
(kaszpaacutez-kaszkaacuted) eredmeacutenyezik a sejt halaacutelaacutehoz vezetve (Hardingham eacutes Bading
2003 Papadia eacutes Hardingham 2007)
59
IV CEacuteLKITŰZEacuteSEK
A piramissejtekre eacuterkező gaacutetlaacutes alapvető fontossaacuteguacute a haacuteloacutezati szinkron-
műkoumldeacutesekhez (pl theacuteta-oszcillaacutecioacute) Ha egy piramissejt valoacutes informaacutecioacutet koacutedol (pl
teacuter-informaacutecioacute) az erős periszomatikus gaacutetlaacutes elleneacutere is keacutepes a tuumlzeleacutesre a populaacutecioacutes
szinkron kisuumlleacuteshez keacutepest a theacuteta koraacutebbi faacutezisaacuteban (faacutezis-előretoloacutedaacutes) ezaacuteltal a
koacutedolt informaacutecioacute bdquobeeacuteg a haacuteloacutezatbardquo hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus vaacuteltozaacutesok joumlhetnek leacutetre
A faacutezis-előretoloacutedaacutes molekulaacuteris haacutettereacuteben olyan folyamatok valoacutesziacutenűsiacutethetők
melyek a piramissejt aktivitaacutesaacutetoacutel fuumlggően retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonalak beindiacutetaacutesaacuteval
jaacuter mely felszabadiacutetja a piramissejtet az erős periszomatikus gaacutetlaacutes aloacutel Ilyen a
GABAerg szinapszisokban is joacutel felteacuterkeacutepezett retrograacuted rendszer az endokannabinoid
rendszer ami a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll csak a kolecisztokinin (CCK)
tartalmuacuteak szinapszisaiban talaacutelhatoacute meg Egy maacutesik a serkentő szinapszisok
plaszticitaacutesaacuteban jelentős szereppel biacuteroacute retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonal a nitrogeacuten-monoxid
jelpaacutelya Miacuteg a serkentő (glutamaacuteterg) szinapszisokban betoumlltoumltt szerepeacuteről hatalmas
szakirodalom talaacutelhatoacute mindezidaacuteig nem vizsgaacuteltaacutek gaacutetloacute (GABAerg) szinapszisokban
valoacute előfordulaacutesaacutet Fő keacuterdeacutesuumlnk tehaacutet az volt megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid
rendszer az oly fontos periszomatikus gaacutetloacutesejtek szinapszisaiban mutat-e sejtspecikus
eloszlaacutest mint az endokannabinoid rendszer vagy eacuteppen ellenkezőleg egy aacuteltalaacutenos
retrograacuted uacutetvonalat keacutepvisel
Az alaacutebbi keacuterdeacuteseket tettuumlk fel
- megtalaacutelhatoacute-e a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten
- mely periszomatikus szinapszispoulaacutecioacute (CCKPV) fejez ki nNOS-t
- megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid receptora a GABAerg terminaacutelisokban
- mely GABAerg alpopulaacutecioacutek fejezik ki a receptort eacutes
- milyen alegyseacuteg-oumlsszeteacutetellel rendelkezik az NO receptor ezekben a sejtekben
A nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya aktivaacutelaacutesa az intracellulaacuteris kalcium-koncentraacutecioacute
fuumlggveacutenye A tovaacutebbiakban arra kerestuumlk a vaacutelaszt milyen kalcium forraacutesok
60
vezethetnek NO szinteacutezishez A serkentő szinapszisokban az nNOS aktivaacutelaacutesa NMDA
receptorokon keresztuumll az extracellulaacuteris teacuterből lokaacutelisan beaacuteramloacute kalcium
kalmodulinhoz valoacute koumltődeacuteseacutevel toumlrteacutenik
A maacutesodik kiacuteseacuterletsorozatban arra voltunk kiacutevaacutencsiak a GABAerg szinapszisokban
is keacutepes-e betoumllteni az NMDA receptor ezt a szerepet
Keacuterdeacuteseink az alaacutebbiak voltak
- fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletben NMDA adagolaacutes keacutepes-e beindiacutetani az NO-rendszert
a GABAerg szinapszisokban
- anatoacutemiai moacutedszerekkel kimutathatoacute-e az NMDA receptor a piramissejtek
periszomatikus GABAerg szinapszisaiban posztszinaptikusan
- milyen alegyseacutegek vesznek reacuteszt ezen receptorok alkotaacutesaacuteban
- kvantitatiacutev moacutedon a periszomatikus szinapszisok mekkora haacutenyada rendelkezik
NMDA receptorokkal
- interneuron specifikus-e az NMDA receptorok GABAerg szinapszisokban valoacute
megjeleneacutese vagy aacuteltalaacutenos mechanizmusroacutel van szoacute
Keacuterdeacuteseink megvaacutelaszolaacutesaacutehoz kvalitatiacutev (beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes
immunperoxidaacutez moacutedszer) eacutes kvantitatiacutev ( beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany eacutes fagyasztva
toumlrt replika immunarany moacutedszer) anatoacutemiai moacutedszereket molekulaacuteris bioloacutegiai
moacutedszert (in situ hibridizaacutecioacute) eacutes farmakoloacutegiai (in vitro fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletek drog-
kezeleacutese) kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk
61
V KIacuteSEacuteRLETI MOacuteDSZEREK
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok
A kiacuteseacuterleti aacutellatok felhasznaacutelaacutesa minden esetben az Inteacutezet Etikai Koacutedexeacutenek a
magyarorszaacutegi 1998 eacutevi XXVIII toumlrveacutenynek (az ldquoaacutellatok veacutedelmeacuteről eacutes kiacutemeacuteleteacuterőlrdquo)
illetve annak 2002 eacutevi moacutedosiacutetaacutesaacutenak (LXVIII aacutetv) eacutes a 2431998 (XII31)
Kormaacutenyrendeletnek megfelelően toumlrteacutent ami elveiben megegyezik az Euroacutepai
Koumlzoumlsseacutegek Tanaacutecsaacutenak EEC 609 szaacutemuacute Utasiacutetaacutesaacuteval (86609EEC ldquoUtasiacutetaacutes a
kiacuteseacuterleti eacutes maacutes tudomaacutenyos ceacutelra hasznaacutelt gerinces aacutellatok oltalmaacuterardquo 1986 November
24) A kiacuteseacuterletek soraacuten fiatal felnőtt hiacutem Wistar patkaacutenyokat (Charles River Budapest)
eacutes 30-60 nap koumlzoumltti fiatal felnőtt hiacutem C57BL6 egereket (MTA-KOKI Orvosi
Geacutentechnoloacutegiai Reacuteszleg) hasznaacuteltunk A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS)
geacutenkiuumltoumltt egerek a Jackson Laboratoacuteriumboacutel szaacutermaztak (Jax mice The Jackson
Laboratory Maine USA) A sejttiacutepus specifikus NMDA receptor 1 alegyseacuteg (GluN1)
geacutenkiuumltoumltt egeret melynek kizaacuteroacutelag az agykeacutergi serkentő sejteiből hiaacutenyzott a GluN1
alegyseacuteg (cxGluN1KO) maacuter koraacutebban jellemezteacutek (Iwasato et al 2000)
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek
Az aacuteltalaacutenos aneszteacuteziaacutet a replika kiacuteseacuterleteket kiveacuteve altatoacute kokteacutellal eacutertuumlk el
mely 25 ketamint 05xilazin-hidrokloridot 025 promethazinium-kloridot
00025 benzetonium-kloridot eacutes 0002 hydrochinonumot tartalmazott A kokteacutelt
intraperitoneaacutelisan alkalmaztuk 02 ml100 g testtoumlmeg araacutenyban A replika kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az aacutellatok altataacutesa naacutetrium-pentobarbitaacutel (50 mgkg) intraperitoneaacutelis
injektaacutelaacutesaacuteval toumlrteacutent Az aacutellatok transzkardiaacutelis fixaacutelaacutesaacutet fizioloacutegiaacutes soacuteoldattal toumlrteacutenő
gyors aacutetmosaacutes előzte meg (1-2 percig) majd ezt koumlvette a fixaacuteloacute oldattal valoacute perfuacutezioacute
A fixaacuteloacute oldat oumlsszeteacutetele az alaacutebbiak szerint vaacuteltozott a kuumlloumlnboumlző immunreakcioacutek
eseteacuteben a beaacutegyazaacutes előtti nNOS-immunarany reakcioacutehoz az egereket 1
paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M foszfaacutet-puffer (PB) oldattal (pH 74) perfundaacuteltuk
60 percig a beaacutegyazaacutes előtti ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez az immunfluoreszcens a
beaacutegyazaacutes előtti eacutes utaacuteni NMDA-R immunarany reakcioacutekhoz eacutes az in situ
62
hibridizaacutecioacutehoz 4 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M PB oldattal (pH 74)
perfundaacuteltunk 30 percig Az in situ hibridizaacutecioacutehoz hasznaacutelt oumlsszes oldat 01
diethylpyrocarbonate (DEPC)-tal lett kezelve 1 oacuteraacuten aacutet majd autoklaacutevozva lett A
beaacutegyazaacutes előtti NOsGCα1 alegyseacuteg immunperoxidaacutez jeloumlleacutes elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelataacutehoz előszoumlr 4 paraformaldehidet tartalmazoacute naacutetrium-acetaacutet pufferrel
(pH=60) perfundaacuteltunk 2 percig majd ezt koumlvette a 4 paraformaldehidet tartalmazoacute
Borax-puffer (pH=85) 40 percig A replika kiacuteseacuterletek eseteacuteben az eacuterrendszer aacutetmosaacutesa
09 naacutetrium-kloridot tartalmazoacute 25mM foszfaacutet-pufferrel (PBS) toumlrteacutent 1 percen
keresztuumll majd 2 paraformaldehidet eacutes 15 teliacutetett pikrinsavat tartalmazoacute 01 M PB
oldattal fixaacuteltuk az egereket 12 percen aacutet A replika kiacuteseacuterletek kiveacuteteleacutevel a fixaacuteloacute oldat
utaacuten 01 M PB oldattal perfundaacuteltuk aacutet az eacuterrendszert 10 percig Ezt koumlvetően az agy
eltaacutevoliacutetaacutesra keruumllt a koponyaacuteboacutel eacutes ezt utoacutelagos immerzioacutes fixaacutelaacutes neacutelkuumll koumlvette a
vibratoacutemos metszetkeacutesziacuteteacutes
V3 Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata
A kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepusok megjeloumlleacuteseacutere hasznaacutelt elsődleges antitesteket
(kolecisztokinin parvalbumin szomatosztatin P-anyag receptor kannabinoid 1
receptor) a gyaacutertoacute laboratoacuteriumokban maacuter koraacutebban tesztelteacutek azok specifikusnak
bizonyultak eacutes munkaacutenk soraacuten mi is a vaacutert festődeacutesi mintaacutezatot kaptunk a
hippokampuszban Az nNOS antitestet nNOS geacutenkiuumltoumltt egereken teszteltuumlk eacutes nem
kaptunk jeloumlleacutest ezekben az aacutellatokban (9 aacutebra) A nitrogeacuten-monoxid szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutez (NOsGC) ellen keacuteszuumllt antitestek specificitaacutesaacutet szinteacuten teszteltuumlk (Reacuteszletes leiacuteraacutes
a VI3 fejezetben talaacutelhatoacute) A cGMP eacutes a glutaminsav-dekarboxilaacutez 65 (GAD65)
antitestek specificitaacutesaacutet koraacutebban maacuter alaposan megvizsgaacuteltaacutek (Chang and Gottlieb
1988 de Vente et al 1987 Tanaka et al 1997) A vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3
(vGluT3) antitest specificitaacutesaacutet vGluT3 geacutenkiuumltoumltt aacutellat felhasznaacutelaacutesaacuteval bizonyiacutetottuk
A GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg ellen keacuteszuumllt antitest szinteacuten specifikusan
jeloumllte meg a piramissejtek sejttesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisokat (Kasugai et al
2010)) Az NMDA receptor 1 (GluN1) 2A (GluN2A) eacutes 2B (GluN2B) alegyseacutegeacutenek C-
terminaacutelisa ellen termeltetett antitesteket koraacutebban maacuter alaposan tesztelteacutek immunoblot
antigeacuten-peptid teljes eacutesvagy reacutegioacute-specifikus geacutenkiuumltoumltt egerek segiacutetseacutegeacutevel mind
beaacutegyazaacutes előtti mind beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben (Abe et
63
al 2004 Akashi et al 2009 Fukaya et al 2003 Watanabe et al 1998) A beaacutegyazaacutes
előtti NMDA receptor immunarany kiacuteseacuterletekben ugyanazt az emeacuteszteacutesi protokolt
hasznaacuteltuk amit az antitestek teszteleacuteseacuteneacutel is hasznaacuteltak (Watanabe et al 1998)
Tovaacutebbi kontroll kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk hogy bizonyiacutetsuk hogy pontosan a mi kiacuteseacuterleti
koumlruumllmeacutenyeink koumlzt specifikus festődeacutest adnak-e az NMDA receptor antitestek
Fagyasztva-toumlreacuteses replikaacutekat keacutesziacutetettuumlnk vad tiacutepusuacute eacutes cxGluN1KO egerek
hippokampuszaiboacutel hogy a replika immunarany kiacuteseacuterletekben is bizonyiacutetsuk a GluN1
antitest specificitaacutesaacutet Nem talaacuteltunk szinaptikus aranyszemcseacuteket a piramissejteken eacutes
elhanyagolhatoacute mennyiseacutegű haacutetteacuter aranyszemcseacutet talaacuteltunk a piramissejtek sejttesteacuten
(15 aacutebra) Ezen kiacutevuumll a GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany jeloumlleacutes ugyanazt a
mintaacutezatot eacutes eloszlaacutest mutatta a szoumlvetben mindhaacuterom anatoacutemiai kiacuteseacuterletsorozatban
Tovaacutebbaacute a beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben uacutegynevezett
bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterleteket is veacutegeztuumlnk ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető metszetein
kuumlloumln-kuumlloumln keacutesziacutetettuumlnk GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany festeacutest Amennyiben
egy szinapszis pozitiacutevnak bizonyult valamelyik alegyseacutegre azt a szinapszist
megvizsgaacuteltuk a maacutesik alegyseacuteg jeloumlleacutesre a szomszeacutedos metszeteken Habaacuter
meglehetősen valoacutesziacutenűtlen hogy ezzel a moacutedszerrel ugyanazon receptor molekula keacutet
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeacutet megjeloumlljuumlk arra meacutegis alkalmas hogy a kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeket
egyazon szinapszisban kimutassuk Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a GluN2 jeloumllt
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben megtalaacutelhatoacute volt a GluN1 alegyseacuteg is a szomszeacutedos
metszetek egyikeacuten (16 aacutebra E 23 szinapszisboacutel 12 pozitiacutev 2 egeacuter) vagyis a haacuterom
antitest ugyanazt a sejtmembraacuten domeacutent jeloumlli ami tovaacutebb bizonyiacutetja az antitestek
specificitaacutesaacutet
Vizsgaacuteltuk tovaacutebbaacute a fluoreszcens eacutes arany-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
lehetseacuteges keresztreakcioacuteit egymaacutessal vagy a maacutesik elsődleges antitesttel a kettős
jeloumlleacuteses kiacuteseacuterletekben Egyik esetben sem talaacuteltunk keresztreakcioacuteit Az antitestekkel
kapott specifikus jeloumlleacutes nem volt megfigyelhető az elsődleges antitestek hiaacutenyaacuteban
illetve a fluoreszcens kiacuteseacuterletek eseteacuteben meacuteg az autofluoreszcencia jelenseacutege is
kizaacuterhatoacute volt
64
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok
A tuacuteleacutelő hippokampusz szeletek farmakoloacutegiai befolyaacutesolaacutesaacutehoz a koumlvetkező
hatoacuteanyagokat hasznaacuteltuk az IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthine) BAY-736691 L-
arginine L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl-ester-hydrochloride) eacutes az MK801 a
Sigma-Aldrich termeacuteke Az NMDA D-AP5 (D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic
acid) ODQ (1H-[124]Oxadiazolo[43-a]quinoxalin-1-one) nifedipin eacutes az SNX482 a
Tocris Bioscience-toacutel szaacutermazott A tetrodotoxin (TTX) az Alomone Labs-től a
nitroprusszid-naacutetrium (SNP) a Flukatoacutel lett rendelve
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek szinteacutezise (taacuters-
munkacsoport munkaacuteja)
Riboproacutebaacutek keacutesziacuteteacuteseacutehez patkaacuteny NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek alapvetően nem
aacutetfedő (kevesebb mint 50-os egyezeacutes) koacutedoloacute szekvenciaacuteit (GenBank hozzaacutefeacutereacutesi
szaacutem gi1655846 az α1 eacutes gi13027399 az α2 alegyseacuteg eseteacuteben) sokszorosiacutetottaacutek
Wistar patkaacuteny teljes hippokampaacutelis mRNS mintaacuteboacutel kinyert cDNS-ből reverz-
transzkriptaacutez polimeraacutez-laacutencreakcioacute (PCR) segiacutetseacutegeacutevel A primerek hossza eacutes
szekvenciaacuteja a koumlvetkező volt (a nukleotidok szaacutemozaacutesa a nyiacutelt olvasaacutesi keret kezdeteacutetől
indul) α1 alegyseacuteg 800 baacutezispaacuter 481-től 1280-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC
ACG GGG GAG T reverz primer 5rsquo-ACT AGC GAG GAC TGG GGT TT α2
alegyseacuteg 903 baacutezispaacuter 444-től 1346-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC ACG
GGG GAG T reverz primer 5rsquo-TGG GAA GTA CCT TGT GGA ATG A primereket
Primer3 szoftver (Rozen eacutes Skaletsky 2000) segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetetteacutek el A PCR
termeacutekeket pBluescript II SKndash (Fermentas Vilnius Litvaacutenia) SmaI helyeacutere kloacutenoztaacutek
A kloacutenok megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes iraacutenyultsaacutegaacutet szekvenaacutelaacutes soraacuten igazoltaacutek Az α1 alegyseacuteg
elleni egyszaacuteluacute sense proacutebaacutet PstI az antisense proacutebaacutet XbaI emeacuteszteacutessel miacuteg az α2
alegyseacuteg elleni sense proacutebaacutet HindIII az antisense proacutebaacutet NotI emeacuteszteacutessel keacutesziacutetetteacutek el
Az egyszaacuteluacute minta DNS-eket geacutelkivonaacutes utaacuten 1microgmicrol koncetraacutecioacuteban DEPC-kezelt
65
desztillaacutelt viacutezben higiacutetva taacuteroltaacutek -20 oC-on Az in vitro aacutetiacuteraacutest 2 oacuteraacutes 37
oC-on toumlrteacutenő
inkubaacutelaacutes soraacuten veacutegezteacutek 20microl teljes teacuterfogatban mely 1 microg minta-DNS-t 1 egyseacuteg
aacutetiacuteroacute-puffert 1 egyseacuteg Digoxigenin RNS-jeloumllő kevereacuteket 40U Rnaacutez gaacutetloacutet eacutes 20U T3
vagy T7 RNS-polimeraacutezt tartalmazott DEPC-kezelt keacutetszer desztillaacutelt viacutezben Minden
hozzaacutevaloacutet a Roche Molecular Diagnostics-toacutel (Mannheim Neacutemetorszaacuteg) szereztek be
A digoxigeninnel jeloumllt riboproacutebaacutekat Dnaacutezzal kezelteacutek majd az RNeasy MinElute
Cleanup kit (Qiagen Hilden Neacutemetorszaacuteg) segiacutetseacutegeacutevel tisztiacutetottaacutek Ezutaacuten geacutel-
elektroforeacutezis hasznaacutelataacuteval hataacuteroztaacutek meg a riboproacutebaacutek megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes
mennyiseacutegeacutet
V52 In situ hibridizaacutecioacute (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
A hibridizaacutecioacute soraacuten hasznaacutelt oumlsszes oldatot 01 DEPC-cel kezelteacutek majd
autoklaacutevoztak A vegyszereket a Sigmaacutetoacutel (Budapest Magyarorszaacuteg) szerezteacutek be Az
50 microm vastag patkaacuteny vagy egeacuter agyszeletek inkubaacutelaacutesaacutet Rnaacutez-mentes steril
sejtkultuacutera-taacutel kamraacuteiban veacutegezteacutek A metszeteket előszőr 3x20 percig soacutes foszfaacutet-
pufferben (PBST mM-ban 137 NaCl 27 KCl 10 Na2HPO4 2 KH2PO4 eacutes 01
Tween 20 pH 74) mostaacutek majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltaacutek hibridizaacutecioacutes pufferben
mely 12 microgml digoxigeninnel-jeloumllt riboproacutebaacutet 50 formamidot 5 egyseacuteg SSC-t 1
SDS-t 50microgml eacutelesztő tRNS-t eacutes 50microgml heparint tartalmazott DEPC-el kezelt
desztillaacutelt viacutezben A mosaacutesok eacutes az inkubaacutecioacutek alatt a meszeteket tartalmazoacute sejtkultuacutera-
taacutelat egy nedvesiacutetett kamraacuteban raacutezoacutegeacutepen tartottaacutek Az inkubaacutecioacute utaacuten a metszeteket 30
percig mostaacutek első mosoacuteoldattal (50 formamid 5 egyseacuteg SSC eacutes 1 SDS DEPC-
kezelt desztillaacutelt viacutezben) 60degC-on majd 45 percig maacutesodik mosoacuteoldattal (50
formamid eacutes 2 egyseacuteg SSC DEPC-kezelt desztillaacutelt viacutezben) ugyancsak 60degC-on A
metszeteket ezt koumlvetően 5 percig mostaacutek 76 pH-juacute soacutes Tris-pufferben melyhez 01
Tween 20-at adtak (TBST) Ezutaacuten 10 normaacutel kecske szeacuterumot tartalmazoacute TBST-ben
(TBSTN) blokkoltaacutek a metszeteket egy oacuteraacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten majd egy eacutejszakaacuten
aacutet 4 degC-on inkubaacuteltaacutek őket TBSTN-ben mely 11000-re kihigiacutetott alkalikus-
foszfataacutezzal jeloumllt juh-anti-digoxigenin Fab IgG-fragmentumot tartalmazott (Roche
Molecular Diagnostics Neacutemetorszaacuteg) Ezutaacuten a metszeteket 3x20 percen keresztuumll
mostaacutek TBST-vel majd előhiacutevtaacutek a reakcioacutet 35microl 5-bromo-4-kloro-3-indolilfoszfaacutet-ot
66
eacutes 35 microl nitro blue tetrazolium kloridot tartalmazoacute friss kromogeacuten oldatban (mM-ban
100 NaCl 100 Tris-Cl pH 95 20 MgCl2 2 (ndash) tetramizol hidroklorid eacutes 01 Tween
20) A metszeteket az előhiacutevoacute oldat 1 ml-jeacuteben inkubaacuteltaacutek 6-8 oacuteraacuten aacutet soumlteacutetben majd a
reakcioacutet PBST-vel aacutelliacutetottaacutek le Veacuteguumll 3x10 percig mostaacutek a metszeteket 01 M foszfaacutet-
pufferben majd uumlveg taacutergylemezekre kiszedteacutek eacutes Vectashield-del (Vector
Laboratories) fedteacutek le
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletek
Miutaacuten 40 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica
VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon eacutes alaposan kimostuk a maradeacutek fixaacuteloacutet a szoumlvetből a
metszeteket 1 humaacuten szeacuterum albumin (HSA) oldatban majd az alaacutebbi molekulaacutek
ellen keacuteszuumllt elsődleges antitest kevereacutekek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig TBS-ben
hiacutegiacutetva NOsGCα1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 11000 Sigma) eacutes kolecisztokinin
(egeacuter monoklonaacutelis anti-CCK 13000 CURE) vagy NOsGCα1 eacutes parvalbumin (egeacuter
monoklonaacutelis anti-PV 11000 Swant) vagy NOsGCα1 eacutes nNOS (egeacuter monoklonaacutelis
anti-nNOS N2280 1500 Sigma) vagy NOsGCα1 eacutes szomatosztatin (patkaacuteny
monoklonaacutelis anti-SOM MAB354 170 Chemicon) vagy nNOS eacutes kannabinoid
receptor 1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-CB1 1500 Haacutejos et al 2000) vagy nNOS eacutes P-
anyag receptor (nyuacutel poliklonaacutelis anti-SPR AB5060 15000 Chemicon) Alapos TBS
mosaacutes utaacuten a metszeteket fluoreszcens festeacutekkel jeloumllt maacutesodlagos antitestek
kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk 5 oacuteraacuten keresztuumll A CCK PV eacutes nNOS megjeloumlleacuteseacutere voumlroumls
fluoreszcens Alexa594 egeacuter ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a CB1eacutes SPR
festeacuteseacutehez zoumlld fluoreszcens Alexa488 nyuacutel ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a
SOM jeloumlleacuteseacutehez pedig FITC patkaacuteny ellen keacuteszuumllt IgG-t (150 Jackson
ImmunoResearch) hasznaacuteltunk Az NOsGCα1 jeloumlleacutes eseteacuteben vagy zoumlld fluoreszcens
Alexa488 nyuacutel ellenes IgG-t vagy voumlroumls fluoreszcens Alexa594 nyuacutel ellenes IgG-t
(mindkettő 1200 Invitrogen) hasznaacuteltunk Az immunfesteacutes soraacuten nem hasznaacuteltunk
detergenseket A metszeteket 0025-os reacutez-szulfaacutet oldattal kezeltuumlk 30 percig hogy
csoumlkkentsuumlk a metszek autofluoreszcenciaacutejaacutet (Schnell et al 1999) majd TBS mosaacutest
koumlvetően mikroszkoacutepos taacutergylemezre szedtuumlk ki a metszeteket eacutes Vectashield (Vector
67
Laboratories) felhasznaacutelaacutesaacuteval fedtuumlk le fedőlemezzel Az immunreakcioacutekat Zeiss
Axioplan2 fluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk ki
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek
A dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon 60 microm-es
metszeteket keacutesziacutetettuumlnk eacutes alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket 1 humaacuten
szeacuterum albumint (HSA) tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk majd 2 napon aacutet
inkubaacuteltuk a NOsGC α1 eacutes β1 alegyseacuteg ellen termeltetett elsődleges antitesttel (nyuacutel
poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 Sigma kataloacutegusszaacutem G4280 sorozatszaacutem 011K4888
110000 a tuumlkoumlrkeacutep-kiacuteseacuterletek eseteacuteben eacutes 11000 az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatoknaacutel nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGC β1 Cayman Chemical
kataloacutegusszaacutem160897 sorozatszaacutem 13452114000) TBS pufferben oldva Alapos
TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben hiacutegiacutetott biotin-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestekkel (kecskeacuteben termelt poliklonaacutelis nyuacutel ellenes IgG Vector Laboratories
1200) majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldattal (Elite ABC
1300 Vector Laboratories) kezeltuumlk Az immunperoxidaacutez reakcioacute megjeleniacuteteacuteseacutehez
33-diaminobenzidin (DAB Sigma) kromogeacutent hasznaacuteltunk A bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek
eseteacuteben a DAB csapadeacutekot nikkel-ammoacutenium-szulfaacutet hozzaacuteadasaacuteval erősiacutetettuumlk (DAB-
Ni) A metszeteket ezt koumlvetően ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk kiveacuteve a bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo
kiacuteseacuterletek eseteacuten majd mindet viacutezteleniacutetettuumlk felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-
oxidban veacuteguumll epoxi-alapuacute gyantaacuteba aacutegyaztuk (Durcupan ACM Fluka) A viacutezteleniacuteteacutesi
eljaacuteraacutes soraacuten a metszeteket 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal
kezeltuumlk 30 percig
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletek
Az nNOS lokalizaacutecioacutejaacutehoz az egereket 1 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M
PB oldattal perfundaacuteltuk majd 60 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis
hippokampuszokboacutel Alapos PB eacutes TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben oldott
1 HSA oldatban majd az elsődleges antitestek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig nNOS
68
(nyuacutel poliklonaacutelis anti-nNOS 1500 Zymed Laboratories) illetve a kettős festeacutesek
eseteacuteben nNOS eacutes CCK (15000) vagy nNOS eacutes PV (17000) TBS-ben hiacutegiacutetva (GelBS)
Szaacutemos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 05 halbőr-zselatint (GE Healthcare) eacutes 05
HSA-t tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk 1 oacuteraacuten aacutet Ezt koumlvette az arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitestek oldata 1nm-es arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt (kecske
poliklonaacutelis antitest 180 GE Healthcare) vagy 08 nm arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt
(kecske poliklonaacutelis antitest 180 Aurion) antitesteket higiacutetottuk GelBS-ben eacutes
inkubaacuteltuk 1 napig Alapos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez PB mosaacutesokat koumlvetően intenzifikaacutelaacutest elősegiacutető pufferben (ECS Aurion)
majd ezuumlst-intenzifikaacuteloacute (SE-EM Aurion) oldatban inkubaacuteltuk a metszeteket 60 percig
Ezt ECS majd PB mosaacutes koumlvette A kizaacuteroacutelag immunarany reakcioacuteban reacutesztvevő
metszetek ezutaacuten ozmium-tetroxid kezeleacutesben reacuteszesuumlltek majd viacutezteleniacutetettuumlk őket Az
immunarany-immunperoxidaacutez kettős festeacutesek eseteacuteben a metszeteket a tovaacutebbiakban
biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitest-oldatban inkubaacuteltuk (egeacuter elleni loacute poliklonaacutelis
antitest 1200 Vector Laboratories) 24 oacuteraacutera majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt
torma-peroxidaacutezt (Elite ABC 1300 Vector Laboratories) tartalmazoacute TBS oldatban
inkubaacuteltuk a metszeteket 3 oacuteraacuteig Az immunperoxidaacutez reakcioacutet 33-diamino-benzidin
(DAB Sigma) segiacutetseacutegeacutevel tettuumlk laacutethatoacutevaacute A metszeteket ozmium-tetroxiddal
kezeltuumlk majd felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-
alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-
alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal 30 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az
elektronmikroszkoacutepos vizsgaacutelatokhoz kis gyantaacuteba aacutegyazott szoumlvetmintaacutekat vaacutegtunk ki
eacutes ragasztottuk Durcupan blokkokra majd 70 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket
keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute ultramikrotoacutemon A metszeteket pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektron-
mikroszkoacutepon veacutegeztuumlk Az nNOS immunarany kiacuteseacuterletekneacutel az aranyszemcseacuteket az
anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus plazmamembraacuten
menteacuten meacutertuumlk A plazmamembraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 40 nm-es taacutevolsaacutegon beluumll
elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
Az NMDA receptorok szinaptikus detektaacutelaacutesaacutehoz elengedhetetlen az
immunreakcioacute előtti pepszines emeacuteszteacutes (Watanabe et al 1998) ezeacutert 1mgml pepszin
69
(DAKO) tartalmuacute 02 M soacutesav-oldattal kezeltuumlk a metszeteket 10 percig 37 Cordm-on Ezt
koumlvetően a paraformaldehid fixaacutelaacutes koumlvetkezteacuteben a szoumlvetben leacutetrejoumlvő szabad oxo-
csoportokat TBS-ben oldott 50 mM glicin (Sigma-Aldrich) segiacutetseacutegeacutevel koumltoumlttuumlk meg
majd 1 HSA oldatban blokkoltunk Ezt koumlvetően vagy csak az NMDA-R alegyseacutegek
(nyuacutel poliklonaacutelis antitestek GluN1 18 μgml GluN2A 18 μgml GluN2B 13 μgml)
ellen termelt elsődleges antitesteket vagy az NMDA-R alegyseacutegek vGluT3
(tengerimalac poliklonaacutelis anti-vGluT3 13000 Chemicon AB5421) eacutes NMDA-R
alegyseacutegek PV (egeacuter monoklonaacutelis anti-PV 17000 Swant) ellenes elsődleges
antitestek kevereacutekeacutet hiacutegiacutetottuk 01 BSA-c trade (Aurion TBS-BSA-c) tartalmuacute TBS
oldatban eacutes 3 napig inkubaacuteltuk benne a metszeteket Szaacutemos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten
14 nm meacuteretű aranyszemcseacutevel koumltoumltt maacutesodlagos nyuacutel ellenes antitesttel inkubaacuteltuk 1
napig a metszeteket (Nanogold Fabrsquo konjugaacutelt antitest NanoProbes 1100 TBS-BSA-
c oldatban hiacutegiacutetva) Alapos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez Ezt koumlvette az ezuumlst-intenzifikaacutelaacutes (SE-EM Aurion 40 perc)
szobahőmeacuterseacutekleten A kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek eseteacuteben a
metszetek a tovaacutebbiakban 1 napig inkubaacuteloacutedtak biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
(tengerimalac elleni kecske IgG 1200 Vector Laboratories egeacuter elleni szamaacuter IgG
11000 Jackson Laboratories) oldataacuteban Ezt koumlvette a TBS-ben hiacutegiacutetott avidin-biotin
komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldat 3 oacuteraacutera majd DAB kromogeacuten segiacutetseacutegeacutevel
tettuumlk laacutethatoacuteva a jeloumlleacutest A metszeteket ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk majd felszaacutelloacute
alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba
aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet
oldattal 20 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatokhoz a hippokampaacutelis szoumlvetmintaacutekat kis Durcupanreg tartalmuacute oumlntőformaacuteba
aacutegyztuk majd 60 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute
ultramikrotoacutemon A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk
A szemikvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuteben az aranyszemcseacutek
sűrűseacutegeacutet az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus
plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 50 nm-es taacutevolsaacutegon
beluumll elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
70
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletek
Fixaacutelaacutest koumlvetően 300 microm vastagsaacuteguacute metszeket keacutesziacutetettuumlnk Leica VT1200S
tiacutepusuacute vibratoacutemmal majd alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket noumlvekvő
koncetraacutecioacutejuacute szaharoacutez-oldatban (05 1 eacutes 2M szaharoacutez 01 M PB-ben oldva)
inkubaacuteltuk A metszeteket Leica CPC segiacutetseacutegeacutevel folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre
hűtoumltt arannyal bevont reacutez korongokra csaptuk hogy gyors eacutes egyenletes fagyaacutest eacuterjuumlnk
el majd a fagyott metszeteket aacutetszaacutelliacutetottuk Leica AFS-be amiben az alacsony
hőmeacuterseacutekletű viacutezteleniacuteteacutest eacutes a Lowicryl HM20 (Chemische Werke Lowi) gyantaacuteba
toumlrteacutenő fagyasztva beaacutegyazaacutest veacutegeztuumlk A hippokampuszokboacutel 50 eacutes 70 nm vastagsaacuteguacute
sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk A sorozatmetszeteket vagy pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute nikkel gridekre szedtuumlk fel ami csak egyoldali immunreakcioacutet tesz lehetőveacute
(egyoldali kiacuteseacuterletek) vagy haacuteloacutes nikkel gridekre szedtuumlk fel mely esetben a
metszeteknek mindkeacutet oldala egyszerre reacuteszt vesz az immunreakcioacuteban (keacutetoldali
kiacuteseacuterletek) Egyoldali kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk az uacuten ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez melyek
soraacuten tovaacutebb bizonyiacutetottuk antitestjeink specificitaacutesaacutet azzal hogy az NMDA-R
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeit egyazon szinapszisban azonosiacutetottuk A keacutetoldali kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az immunarany jel sokkal erősebb de a szinaptizaacuteloacute terminaacutelisok
rekonstrukcioacuteja nem lehetseacuteges Ezen reakcioacutekban a haacuteloacutes grideket előszoumlr 2-3
maacutesodpercig marattuk teliacutetett naacutetrium-etanolaacutet oldatban majd alaposan lemostuk őket
desztillaacutelt viacutezben Ezt koumlvetően minden gridet blokkoloacute oldat cseppjeiben inkubaacuteltuk 1
oacuteraacuten aacutet majd eacutejszakaacutera elsődleges antitesteket tartalmazoacute cseppekben inkubaacuteltunk A
blokkoloacute oldat amit az elsődleges eacutes maacutesodlagos antitestek hiacutegiacutetaacutesaacutehoz is hasznaacuteltunk
TBS-ben oldott 2 human szeacuterum albumint tartalmazott Az NMDA-R alegyseacutegek
elleni elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel
GluN1 24 μgml GluN2A 20 μgml GluN2B 18 μgml) 18 oacuteraacutes inkubaacutelaacutesa utaacuten TBS-
ben mostuk a grideket majd 5 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 5nm arany-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestek oldataacuteboacutel keacuteszuumllt cseppekben (nyuacutel elleni kecske IgG 1100 British Biocell
International) A ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek eseteacuteben 08 nm nagysaacuteguacute arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitesteket hasznaacuteltunk (1100 nyuacutel elleni szamaacuter IgG Aurion) majd az
aranyszemcseacutek meacutereteacutet ezuumlst intenzifikaacuteloacuteval (SE-EM 40 percig szobahőmeacuterseacutekleten
Aurion) noumlveltuumlk meg Szaacutemos mosaacutest koumlvetően veacuteguumll desztillaacutelt viacutezben oumlbliacutetettuumlk le a
71
metszeteket eacutes teliacutetett uranil-acetaacutet vizes oldataacuteval majd oacutelom-citraacutettal kontrasztoztuk
meg őket A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A
keacutetoldali kvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuten az aranyszemcseacutek sűrűseacutegeacutet
az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg eacutes glutamaacuteterg szinapszis eacutes a nem-
szinaptikus plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott keacutetszer 45
nm-es taacutevolsaacutegon (a membraacuten egyik ill maacutesik oldala feleacute) beluumll elhelyezkedő
aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletek
A perfuacutezioacutet koumlvetően 130microm vastag koronaacutelis hippokampusz szeleteket
metszettuumlnk Dosaka tiacutepusuacute vibratoacutemon majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltuk a szeleteket
30-os glicerolt tartalmazoacute PB oldatban 4 Cordm-on A metszetekből kivaacutegtuk a
hippokampuszt majd ezt koumlvetően joacute hővezető reacutez-korongok koumlzeacute szoriacutetva
nagynyomaacutesuacute fagyasztoacutegeacuteppel (high-pressure freezing machine HPM 100 BAL-TEC
Balzers Lichtenstein) folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre hűtoumlttuumlk majd a fagyott
metszeteket kettős replika asztalba helyeztuumlk eacutes -140 Cordm-on ketteacutetoumlrtuumlk A fagyasztva
toumlrt felsziacuteneket 8 nm vastag szeacuten 2 nm vastag platina veacuteguumll 15 nm vastag szeacuten
depoziacutecioacutejaacuteval replikaacuteltuk a fagyasztva-toumlrő replika geacutepben (freezendashfracture replica
machine BAF 060 BAL-TEC) A mintaacutekat 20 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 25 naacutetrium-
dodecil-szulfaacutetot (SDS) eacutes 20 szaharoacutezt tartalmazoacute 15 mM koncentraacutecioacutejuacute Tris
pufferben (pH=83) 80 Cordm-on hogy eltaacutevoliacutetsuk a szoumlvetet a replikaacutekroacutel A replikaacutekat
ezutaacuten 005 szarvasmarha szeacuterum albumint (BSA Nacalai Tesque Kyoto Japan)
tartalmazoacute 25mM-os TBS-ben mostuk majd 1 oacuteraacuten aacutet blokkoloacute oldatba tettuumlk (5BSA
25mM-os TBS-ben) A replikaacutekat előszoumlr csak az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő
elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel GluN1
6 μgml GluN2A 10 μgml GluN2B 8 μgml blokkoloacute oldatban hiacutegiacutetva) oldataacuteban
inkubaacuteltuk egy eacutejszakaacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten TBS mosaacutesokat koumlvetően a GABAAR
β3 alegyseacuteg elleni (125 tengerimalac szeacuterum Prof Shigemoto R laborjaacuteboacutel (Kasugai
et al 2010) elsődleges eacutes az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő arany-koumltoumltt nyuacutel ellenes
maacutesodlagos (5nm kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) antitestek kevereacutekeacuteben
inkubaacuteltuk a replikaacutekat egeacutesz eacutejszaka szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvette a GABAAR
megjeloumlleacuteseacutere szolgaacuteloacute arany-koumltoumltt tengerimalac ellenes maacutesodlagos antitest (10nm
72
kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) TBS eacutes desztillaacutelt vizes mosaacutes utaacuten a replikaacutekat
pioloformmal fedett parallel saacutevos reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Philips
Tecnai 10 eacutes Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A replika mintaacutek
eseteacuteben a membraacuten ketteacutetoumlreacuteseacuteből kifolyoacutelag megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a citoplazmatikus (P)
oldal feleacute tekintő eacutes az extracellulaacuteris teacuter (E) feleacute tekintő toumlreacutesi felsziacutent Ebből kifolyoacutelag
C-terminaacutelis antitesttel keacuteszuumllt immunarany jeloumlleacutest a P-oldalon N-terminaacutelis antitesttel
keacuteszuumllt reakcioacutet az E-oldalon lehet detektaacutelni A membraacutenba aacutegyazott feheacuterjeacutek (IMP)
jellegzetes keacutepet adnak a replikaacutenak (laacutesd 8aacutebra)
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek felsziacuteneacuten
A replika jeloumlleacutes egyik nagy előnye hogy a szinapszisokat nem kell szaacutemos
metszetből rekonstruaacutelni mert egyből laacutethatoacute az egeacutesz szinapszis a replikaacutelt piramissejt
felsziacuteneacuten (8 aacutebra) A fagyasztott metszetek gyakran toumlrnek a szomatikus membraacuten
menteacuten feltaacuterva ezzel a membraacutenban elhelyezkedő feheacuterjeacuteket A GABAAR jeloumlleacutes
beduacutesulaacutesa alapvető jellegzetesseacutege a GABAerg szinapszisoknak (8 aacutebra)
A klasszikus immunhisztokeacutemiai moacutedszerek eseteacuteben a szoumlvetminta gyantaacuteba
van aacutegyazva eacutes a szinapszisok azonosiacutetaacutesa legtoumlbbszoumlr a szinaptikus reacutesre merőleges
metszeacutesi siacutekből toumlrteacutenik A pre- eacutes posztszinaptikus struktuacuteraacutek joacutel laacutethatoacuteak a szinapszis
szeacuteleinek megaacutellapiacutetaacutesa joacutel meghataacuterozott A replikaacutelt szinapszisok viszont maacutesok A
fagyasztva toumlrt replikaacutek felsziacuteneacuten a transzmembraacuten feheacuterjeacutek (intramembrane particles
IMP-k) sűrűseacutege valamivel nagyobb a felteacutetelezhetően GABAerg szinapszisokban mint
az extraszinaptikus membraacutenfelsziacuteneken Mivel azonban nem minden IMP
csoportosulaacutes jelent GABAerg szinapszist mi kizaacuteroacutelag a GABAAR jeloumlleacutes lokaacutelis
sűrűseacutegeacutet hasznaacuteltuk a GABAerg szinapszisok hataacuterainak meghuacutezaacutesaacutehoz (8 aacutebra)
Roumlviden a kettős immunarany reakcioacute utaacuten hatalmas piramissejt felsziacuteneket (koumlruumll-
beluumll 60 microm2 teruumlletet minden neuronboacutel) rekonstruaacuteltunk nagy nagyiacutetaacuteson 100-200
elektronmikoszkoacutepos keacutepet keacutesziacutetve sejtfelsziacutenenkeacutent Abobe Photoshop CS4 Extended
program felhasznaacutelaacutesaacuteval egy sugaacuteriraacutenyuacute szuumlrkeseacutegi gradienst fektettuumlnk minden egyes
GABAAR immunarany reacuteszecskeacutere (ez a gradiens olyan mint egy korong) A GABAAR
immunarany reacuteszecske pontosan a koumlzeacuteppontjaacuteban helyezkedett el ennek a gradiens-
korongnak
73
8 aacutebra A piramissejtek sejttesteacutenek felsziacuteneacuten leacutevő GABAerg szinapszisok
meghataacuterozaacutesa fagyasztva-toumlrt replika mintaacutekon
A Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten immunarany kiacuteseacuterletből szaacutermazoacute piramissejtek
sejttest-membraacutenjaacutenak sejtplazma felőli oldala (P-oldal) laacutethatoacute A GABAA receptor β3
alegyseacutegeacutenek immunarany jeloumlleacuteseacuteből szaacutermazoacute aranyszemcse-csoportok (10
nanomeacuteteres fekete szemcseacutek fekete nyiacutellal jeloumllve) joacutel illeszkednek a membraacutenba
aacutegyazott reacuteszecskeacutek (IMP intramembraacuten partikulum) csoportosulaacutesaival (nyiacutelhegyek)
Az NMDA receptor jeloumlleacutes (ez esetben GluN2A 5 nanomeacuteteres fekete szemcseacutek feheacuter
nyiacutellal jeloumllve) szinteacuten asszociaacuteloacutedott a GABAA receptor jeloumlleacutessel
B Mivel IMP csoportosulaacutesok GABAAR jeloumlleacutes neacutelkuumll is vannak a sejttestek felsziacuteneacuten
ezeacutert a szinaptikus teruumllet meghataacuterozaacutesaacutenak alapjaacutet a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes
keacutepezte A B aacutebraacuten piros jeloumlleacutessel laacutethatoacute a GABAAR immunarannyal jeloumllt helyzete
Fekete-feheacuter gradienssel tettuumlk laacutethatoacutevaacute a GABAAR helyi sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet Egy adott
sűrűseacuteg-eacuterteacuteket meghataacuterozva huacuteztuk meg az aacuteltalunk szinapszisnak vett teruumllet hataacuteraacutet
(feheacuter vonallal jeloumllve az aacutebraacuten) Mivel replika mintaacutekon nem hasznaacutelhatoacutek a szinapszis
meghataacuterozaacutes klasszikus morfoloacutegiai kriteacuteriumai ez az elfogultsaacuteg neacutelkuumlli sűrűseacuteg-
74
kriteacuterium keruumllt alkalmazaacutesra a kiacuteseacuterletsorozatban Mivel azonban ez feltehetőleg nem
egyezik meg a klasszikus szinaptikus teruumllettel ezeacutert megkuumlloumlnboumlzteteacuteskeacuteppen
szinapszis-asszociaacutelt teruumlletnek neveztuumlk Ezzel a moacutedszerrel az NMDA-receptor jeloumlleacutes
elhelyezkedeacutese semmilyen moacutedon nem tudta befolyaacutesolni a szinaptikus teruumllet
meghataacuterozaacutesaacutet
C A szinapszis-asszociaacutelt teruumllet meghataacuterozaacutesa (feheacuter vonallal jeloumllve) utaacuten az aacutebraacuten
saacuterga sziacutennel jeloumlltuumlk meg az NMDA receptort jeloumllő aranyszemcseacutek helyzeteacutet
D Ezt koumlvetően veacutegeztuumlk el az NMDA-receptorok (saacuterga jel) mennyiseacutegi vizsgaacutelataacutet a
szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten beluumll eacutes kiacutevuumll Leacutepteacutek 100 nm
A gradiens kiterjedeacutese a 10 nm-es aranyszemcse szeacuteleacutetől szaacutemiacutetva 200 nm
hosszuacutesaacutegig terjedt A szuumlrkeseacutegi skaacutela maximaacutelis eacuterteacuteket vett fel az arany szemcse
felett eacutes nulla eacuterteacuteket 200nm taacutevolsaacutegra (a korong szeacuteleacuten) A szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei
lineaacuterisan csoumlkkentek a korong szeacutele feleacute haladva Tekintve hogy ezek a szuumlrkeseacutegi
gradiensek minden egyes arany szemcse foumlleacute lettek helyezve nagy reacuteszuumlk aacutetlapoloacutedott
egymaacutessal főleg a szinapszisokban Az aacutetlapoloacutedott szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekek a sejtfelsziacutenről
keacuteszuumllt fotoacute minden adott pixeleacutenek eseteacuteben oumlsszegezve lett ami egy uacutej szuumlrkeseacutegi
teacuterkeacutepet hozott leacutetre a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutegeacutenek fuumlggveacutenyeacuteben (8 aacutebra a koumlnnyebb
bemutathatoacutesaacuteg kedveacuteeacutert a folyamatos szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei szuumlrkeseacutegi leacutepeacutesekbe
lettek aacutetvaacuteltva) A oumlsszegzet szuumlrkeseacutegi intenzitaacutesok kirajzoltak sejtfelsziacuteni teruumlleteket
melyeknek magas a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege Miutaacuten meghataacuteroztunk egy megfelelő
szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekhataacutert a felteacutetelezett szinaptikus teruumlleteket koumlruumll lehetett hataacuterolni
pusztaacuten a sejtfelsziacuteni lokaacutelis GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege alapjaacuten Veacuteguumll a koumlruumllhataacuterolt
szinaptikus teruumlleteket lemeacutertuumlk eacutes az immunarany-jeloumllt NMDA receptorokat
megszaacutemoltuk a szinapszis hataacuterain beluumll A koumlruumllhataacuterolaacutesi eljaacuteraacutes fő ceacutelja nem az volt
hogy uacutejraalkossuk pontosan ugyanazt a szinapszis definiacutecioacutet amit klasszikusan a pre- eacutes
posztszinaptikus struktuacuteraacutek megfigyeleacuteseacutevel koumlnnyűszerrel meg lehet tenni ha a
szinaptikus reacutes siacutekjaacutera merőleges a metszeacutesis siacutekunk A ceacutelunk az volt hogy talaacuteljunk
olyan GABAAR asszociaacutelt teruumlleteket (ebben a munkaacuteban egyszerűen GABAerg
szinapszisok) melyeket elfogatlanul tudunk koumlrbehataacuterolni Ha egyszer a hataacutervonal
meg lett huacutezva azt minden egyes kiacuteseacuterleti mintaacuten alkalmaztuk fuumlggetlenuumll attoacutel hogy
az NMDA-R immunarany szemcseacuteknek milyen az elhelyezkedeacutese Oumlsszegezve ez a
75
moacutedszer lehetőveacute tett egy olyan elfogulatlan megkoumlzeliacuteteacutest mellyel tesztelhető az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute asszociaacutecioacuteja a replika mintaacutekon
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletek
A tuacuteleacutelő szeletek elkeacutesziacuteteacuteseacutehez az egerekeket (n=10 C57Bl6 eacutes n=4 nNOS--)
meacutely izofluraacuten aneszteacuteziaacuteban dekapitaacuteltuk az agyakat eltaacutevoliacutetottuk a koponyaacuteboacutel majd
bdquovaacutegoacute-oldatbanrdquo (szaharoacutez 2045mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4
125mM CaCl22H2O 05 mM MgCl26H2O 5mM NaHCO3 26mM) 300microm
vasagsaacuteguacute koronaacutelis hippokampusz szeleteket metszettuumlnk Leica VT1000S tiacutepusuacute
vibratoacutemon A kiacuteseacuterletek előtt a szeleteket 1 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk karbogeacuten gaacutezzal
(95O25CO2) teliacutetett mesterseacuteges agy-gerivelői folyadeacutekkal (artificial cerebrospinal
fluid ACSF NaCl 126mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4 125mM
CaCl22H2O 2mM MgCl26H2O 2mM NaHCO3 26mM) toumlltoumltt uacuten felsziacuteni kamraacuteban
szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvetően a szeleteket 12 kamraacutes steril sejtkultuacuteraacutes taacutelba (12-
well cell-culture plate TPP Switzerland) raktuk ahol minden egyes kamraacutet egyeacutenileg
egyenlő meacuterteacutekben buboreacutekoltattunk karbogeacuten gaacutezzal Minden kamraacutet 1 ml moacutedosiacutetott
ACSF (mACSF) oldattal toumlltoumlttuumlnk meg ami 1 mM IBMX eacutes 100 microM BAY-736691
tiacutepusuacute foszfodieacuteszteraacutez-gaacutetloacutet (PDE-gaacutetloacutekat hogy elkeruumlljuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes
02 mM L-arginint (az nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott Az L-argininnek ebben a
koncentraacutecioacuteban (02 mM) oumlnmagaacuteban semmilyen hataacutesa sincsen az nNOS aktivitaacutesra
eacutes a cGMP szinteacutezisre (Garthwaite et al 1989) 20 perces mACSF oldatban toumlrteacutenő
előkezeleacutes utaacuten a kontroll kamraacutehoz nem adtunk semmit miacuteg 200 microM SNP-t (NO
donort) adtunk 10 percre az ldquoSNP-kamraacutekhozrdquo eacutes 5microM NMDA-t adtunk 3 percre az
ldquoNMDA-kamraacutekhozrdquo Pontosan ugyanolyan reacutegioacute-specifikus cGMP jeloumlleacutest figyeltuumlnk
meg ha 5 30 150 vagy 300 microM NMDA-t adtunk a szeletekhez Azokban a
kiacuteseacuterletekben ahol az nNOS-t NOsGC-t a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutekat
(VDCC) vagy az NMDA-receptorokat gaacutetoltuk az előinkubaacutelaacuteshoz hasznaacutelt
mACSFoldatot kiegeacutesziacutetettuumlk az adott gaacutetloacuteszerrel eacutes ezzel az oldattal veacutegeztuumlk a
szeletek előkezeleacuteseacutet 20 percig majd hozzaacuteadtuk az 5microM NMDA-t adtunk 3 percre Az
76
inkubaacutelaacutesokat koumlvetően az oldatokat gyorsan jeacuteghideg 4-os paraformaldehid fixaacuteloacutera
csereacuteltuumlk majd a szeleteket 48 oacuteraacuten aacutet tovaacutebb fixaacuteltuk ugyanebben az oldatban 4Cordm-on
A cGMP immunfluoreszcens megjeleniacuteteacuteseacutehez a szeleteket 2-os agarba aacutegyaztuk eacutes
Leica VT1200S tiacutepusuacute vibratoacutemon a 300microm vastag szeleteket uacutejrametszettuumlk 50microm
vastagsaacuteguacutera Miutaacuten 09 NaCl-ot eacutes 03 Triton X-100-at (Sigma) tartalmazoacute foszfaacutet
pufferben (PBST) 1 oacuteraacuten aacutet mostuk a metszeteket PBST-ben oldott 5 normaacutel szamaacuter
szeacuterummal (Vector Laboratories) 1 oacuteraacuten keresztuumll blokkoltuk a metszeteket Ezt koumlvette
az elsődleges antitestek oldata baacuteraacutenyban keacuteszuumllt cGMP ellenes (Prof J de Vente
laboratoacuteriumaacuteboacutel 14000) eacutes kettős immunfluoreszcens jeloumlleacutes eseteacuten egeacuterben keacuteszuumllt
glutamaacutet-dekarboxilaacutez 65 (GAD65 Millipore MAB351 1250) ellenes antitesteket
hiacutegiacutetottuk PBS-ben Szaacutemos PBS mosaacutest koumlvetően a kettős jeloumlleacutes eseteacuteben szamaacuterban
termeltetett biotin-koumltoumltt egeacuter ellenes antitestet (1200 Jackson Laboratories)
hasznaacuteltunk PBS-ben PBS mosaacutesok utaacuten az oumlsszes metszetet fluorokroacutemmal jeloumllt
maacutesodlagos antitestek kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk a metszeteket Alexa Flour 488 (baacuteraacuteny
elleni szamaacuter IgG 1200 Invitrogen) eacutes Alexa Fluor 594 (streptavidin 1200
Invitrogen) PBS-ben oldva Alapos PBS eacutes PB mosaacutes utaacuten a metszeteket mikroszkoacutepos
taacutergylemezre szedtuumlk ki eacutes Aqua-PolyMount (Polysciences Europe) hozzaacuteadaacutesaacuteval
fedtuumlk le fedőlemezzel Az egeacutesz kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan mACSF
oldattal melyhez hozzaacutetettuumlnk 1 microM tetrodotoxint (TTX) de nem tartalmazott
magneacutezium-ionokat A kiacuteseacuterleteket Olympus Optical FluoView300 paacutesztaacutezoacute konfokaacutelis
leacutezer mikroszkoacuteppal vagy Zeiss Axioplan 2 epifluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk
ki
V12 Statisztikai analiacutezisek
Az nNOS eacutes az NOsGC sejttest szintű elhelyezkedeacuteseacutenek meghataacuterozaacutesaacutera
iraacutenyuloacute fluoreszcens kiacuteseacuterletek soraacuten minden patkaacuteny dorzaacutelis hippokampuszaacuteboacutel
szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon hat 40 μm vastag koronaacutelis metszet keruumllt
teszteleacutesre kolokalizaacutecioacutenkeacutent a hippokampusz teljes rosztro-kaudaacutelis kiterjedeacuteseacuteben A
kolokalizaacutecioacutet csak abban az esetben vizsgaacuteltuk ha a sejt sejtmagja detektaacutelhatoacute volt
hogy biztos legyen hogy a sejt nagy reacutesze vizsgaacutelhatoacute Minden vizsgaacutelt sejt eseteacuteben
77
meacutereacutesre keruumllt a sejt keresztmetszeti teruumllete A meacuterendő sejtek kivaacutelasztaacutesa egy a
keacutepekre szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon elhelyezett haacuteloacute segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutent Azok
a sejtek melyek kivaacutelasztaacutesra keruumlltek a tovaacutebbiakban egyeacutenileg alapos vizsgaacutelat
taacutergyaacutet keacutepezteacutek A sejtek meacutereacuteseacutehez a ldquoNIH ImageJ image analyzerrdquo szoftvert az
adatok elemzeacuteseacutehez pedig a ldquoStatSoft Statisticardquo (Tulsa OK verzioacute7) szoftvert
hasznaacuteltuk Nem volt ceacutelunk hogy meghataacuterozzuk a kuumlloumlnboumlző markerekkel vizsgaacutelt
sejtek abszoluacutet szaacutemaacutet a hippokampuszban az araacutenyszaacutemok kvantitatiacutev meacutereacuteseacutet
veacutegeztuumlnk el Abercrombie korrekcioacute (Abercrombie 1946) hasznaacutelataacuteval kiegeacutesziacutetve
Abban az esetben amikor az adatok Gauss-eloszlaacutest mutattak a Shapiro-Wilksrsquos W-
teszt alapjaacuten parametrikus statisztikai jellemzőket alkalmaztunk (aacutetlag plusmn standard
deviaacutecioacute) Az adatok nagy reacutesze azonban nem mutatott Gauss-eloszlaacutest iacutegy nem-
parametrikus statisztikaacutekat hasznaacuteltunk ez esetben pedig a nemparametrikus
jellemzőket adtuk meg (mediaacuten interkvartilis taacutevolsaacuteg) A keacutetcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest
a nem-parametrikus MannndashWhitney U-teszttel a sokcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest a
szinteacuten nem-parametrikus KruskalndashWallis teszttel veacutegeztuumlk el Azokban a meacutereacutesekben
amikor az aranyszemcseacutek eacutes a szinapszis meacuteretek koumlzti korrelaacutecioacutet vizsgaacuteltuk az adatok
szinteacuten nem normaacutel eloszlaacutest mutattak ezeacutert a nem-parametrikus Spearman R-
korrelaacutecioacutet alkalmaztuk A null-hipoteacutezist akkor vetettuumlk el ha p-eacuterteacutek nem eacuterte el a
005 eacuterteacutekhataacutert ekkor a populaacutecioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteg illetve az adatok koumlzti korrelaacutecioacute
szignifikaacutensnak lett minősiacutetve
78
VI EREDMEacuteNYEK
Az Eredmeacutenyek fejezetben előszoumlr a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel egyes elemeinek
vizsgaacutelataacutet ceacutelzoacute kiacuteseacuterletsorozat eredmeacutenyeinek bemutataacutesaacutera keruumll sor (VI1-VI5)
Ezt koumlvetően a NO jelpaacutelya GABAerg szinapszisokban bekoumlvetkező aktivaacutelaacutesaacutenak
lehetseacuteges mechanizmusai keruumlltek koumlzeacuteppontba iacutegy a maacutesodik kiacuteseacuterletsorozat az
NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutenak hataacutesaacutera jelentkező NO jelaacutetvitelre (VI6) eacutes az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute elhelyezkedeacuteseacutere (VI7-VI9)
iraacutenyult
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttesteacuten
dendritjeacuten eacutes axon iniciaacutelis szegmentjeacuten
Koraacutebban maacuter kimutattaacutek hogy a nitrogeacuten-moxodiot előaacutelliacutetoacute enzim az nNOS a
piramissejtek serkentő szinapszisainak posztszinaptikus oldalaacuten talaacutelhatoacute meg
(Blackshaw et al 2003 Burette et al 2002 Wendland et al 1994) Azonban gyengeacuten
fixaacutelt agyszoumlveten beaacutegyazaacutes előtti immunarany technika hasznaacutelataacuteval előszoumlr sikeruumllt
kimutatnunk hogy az nNOS nemcsak a dendritikus tuumlskeacutekben de a piramissejteken
leacutevő szimmetrikus GABAerg szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is
Egyazon kiacuteseacuterletben keacutesziacutetett nNOS immunarany jeloumlleacutes teljesen hiaacutenyzott az nNOS
geacutenkiuumltoumltt egerek metszeteiből (9 aacutebra A) miacuteg a vad tiacutepusuacute egerekben erősen jeloumllt
szomatikus szinapszisok voltak laacutethatoacutek (9 aacutebra B C) Az immunarany jeloumlleacutes raacuteadaacutesul
nem veacuteletlenszerű moacutedon asszociaacuteloacutedott a piramissejtek membraacutenjaacutehoz hanem
specifikusan halmozoacutedott fel a szimmetrikus szinapszisokban (9 aacutebra B C 10 aacutebra A
D-H) eacuteppuacutegy mint az aszimmetrikus tuumlske szinapszisokban (10 aacutebra B C N O) Az
immunarany jel relatiacutev lineaacuteris sűrűseacutegmeacutereacuteseacuteből kideruumllt hogy miacuteg a jelsűrűseacuteg a
szimmetrikus szinapszisok aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban ~135 +- 031 aranyszemcsemicrom membraacuten
(aacutetlag +- SD) volt addig mindoumlssze 003 +- 002 aranyszemcsemicrom sűrűseacuteg volt a
szinapszis koumlzeli extraszinaptikus membraacutenteruumlleteken
79
9 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten illetve a jeloumlleacutes teljes
hiaacutenya az nNOS-geacutenkiuumltoumltt (KO) aacutellatban
(A) A beaacutegyazaacutes előtti immunhisztokeacutemiai reakcioacute utaacuten keacutesziacutetett felveacutetelek az nNOS
immunarany-jeloumlleacutes teljes hiaacutenyaacutet mutatjaacutek nNOS KO egeacuter szinapszisaiban (uumlres
nyiacutelhegyek) melyeket axonterminaacutelisok (t) leacutetesiacutetenek posztszinaptikus sejttesteken (s)
(B C) Ugyanebben a kiacuteseacuterletben a vad-tiacutepusuacute (WT) egerekből szaacutermazoacute mintaacutekban
erőteljes jeloumlleacutes figyelhető meg a GABAerg szinapszisokban Az ezuumlsttel intenzifikaacutelt
immunarany szemcseacutek (fekete nyiacutelhegyekkel jeloumllve) a szimmetrikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban vannak jelen Leacutepteacutek 05 microm
Neacutemi jel megfigyelhető volt meacuteg a piramissejt citoplazaacutejaacuteban az endoplazmaacutes retikulum
ciszternaacutei felett eacutes erős jeloumllődeacutest figyeltuumlnk meg az nNOS pozitiacutev interneuronok
sejttesteacuteben eacutes dendritjeiben (10 aacutebra I) A piramissejtek sejttesteacutet keacutetfeacutele interneuron
idegzi be a parvalbumin (PV) immunreaktiacutev interneuronok melyek a sejttestre eacuterkező
terminaacutelisok koumlruumllbeluumll keacutetharmadaacutet adjaacutek eacutes a kolecisztokinin (CCK) pozitiacutev
kosaacutersejtek melyek koumlruumllbeluumll egyharmadaacutet keacutepezik a szomatikus terminaacutelisoknak (laacutesd
III342 alfejezetben (Nyiacuteri et al 2001a) Az egeacuter hippokampuszban teljesen
80
rekonstruaacutelt szimmetrikus szinapszisokat vizsgaacuteltunk eacutes azt talaacuteltuk hogy a teljesen
rekonstruaacutelt szomatikus szinapszisok legalaacutebb 76-a (az egyes aacutellatokban meacutert
szaacutezaleacutekok mediaacutenja ami az alaacutebbi araacutenyokboacutel adoacutedott 1619 1520 eacutes 1621 a 3
egeacuterben) (9 aacutebra B C eacutes 10 aacutebra A) miacuteg az axon iniacuteciaacutelis szegmenten (AIS)
rekonstruaacutelt szinapszisoknak legalaacutebb 32-a (mediaacuten az alaacutebbi araacutenyokboacutel 722 1026
eacutes 620 a 3 egeacuterben) (10 aacutebra E F) bizonyult pozitiacutevnak az aranyszemcseacutek
posztszinaptikus denzitaacuteshoz valoacute asszociaacutecioacuteja alapjaacuten Feltehetően ez az adat
alulbecsli az nNOS-t tartalmazoacute szinapszisok valoacutes szaacutemaacutet mivel igen nagy
mennyiseacutegben talaacutelhatoacutek meg horgonyzoacute eacutes egyeacuteb feheacuterjeacutek a posztszinaptikus
denzitaacutesban neheziacutetve a szinapszist feleacutepiacutető feheacuterjeacutek immunhisztokeacutemiai detektaacutecioacutejaacutet
Mivel a periszomatikus GABAerg gaacutetlaacutest oumlsszesen haacuteromfeacutele interneuron laacutetja el (a
CCK- eacutes PV-pozitiacutev kosaacutersejtek eacutes a PV-pozitiacutev axo-axonikus vagy maacutes neacuteven
kandelaacuteber-sejtek laacutesd a III342 alfejezetben) iacutegy ezek az adatok joacutel interpretaacutelhatoacutek
Maacutes a helyzet azonban a dendriteken leacutevő szinapszisokkal amit szaacutemos interneuron
innervaacutel (laacutesd a III341 alfejeztben) ezeacutert a dendritikus szinapszisok
elektronmikroszkoacutepos meacutereacuteseacutet nem veacutegeztuumlk el Mindazonaacuteltal szaacutemos dendritikus
szimmetrikus szinapszist intenziacuteven pozitiacutevnak talaacuteltunk mindhaacuterom egeacuterben Az egeacuter
hippokampuszhoz hasonloacutean a patkaacuteny hippokampusz szomatikus (10 aacutebra G IndashK)
dendritikus (10 aacutebra H L) eacutes AIS (10 aacutebra M) szinapszisai is szaacutemos esetben nNOS
immunarany jeloumlltek voltak A patkaacutenyban veacutegzett kiacuteseacuterletek soraacuten immunarany-
immunperoxidaacutez kettős festeacutest is veacutegeztuumlnk hogy direkt kolokalizaacuteljuk az nNOS
immmunarany jeloumlleacutest a CCK eacutes PV immunreaktiacutev terminaacutelisok teljesen rekonstruaacutelt
szinapszisaiban Azt talaacuteltuk (mindhaacuterom vizsgaacutelt patkaacutenyban) hogy az nNOS jelen
volt a posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban mind a CCK mind a PV aacuteltal keacutepzett szomatikus
szinapszisokban (10 aacutebra IndashK) a PV-pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban melyek az
AIS-en veacutegződnek (10 aacutebra M) eacutes a dendritre eacuterkező CCK-pozitiacutev eacutes negatiacutev
terminaacutelisok szinapszisaiban is (10aacutebra L) Tekintve hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok
a piramissejtek kuumlloumlnboumlző sejtfelsziacuteni domeacutenjeit ceacutelozzaacutek ez azt jelenti hogy legalaacutebb
oumlt kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepus piramissejtre eacuterkező szinapszisaacuteban megtalaacutelhatoacute az
nNOS posztszinaptikusan Az NO receptoraacutenak eloszlaacutesa a hippokampuszban tovaacutebb
erősiacutetette ezt a megaacutellapiacutetaacutest (laacutesd alaacutebb)
81
82
10 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute egerek eacutes patkaacutenyok szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisok
posztszinaptikus oldalaacuten
Az nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes az egeacuter (AndashF) eacutes a patkaacuteny (GndashO)
hippokampuszaacutenak CA1 reacutegioacutejaacuteban nem csak az aszimmetrikus (sp) (B C N O)
hanem a szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban is jelen van A jeloumlleacutes
megfigyelhető sejttestre (A G IndashK) dendritekre (A D H L) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszokra (AIS a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot uumlres nyiacutelhegyek jeloumllik E F
M) eacuterkező szinapszisok sorozatmetszeteiben Az nNOS posztszinaptikusan van jelen
mind a kolecisztokinint (CCK I L) mind pedig a parvalbumint (PV J K M)
tartalmazoacute terminaacutelisok szinapszisaiban I Az nNOS-pozitiacutev interneuronok dendritjei
(d) is erős jeloumlleacutest mutatnak t terminaacutelis s sejttest d dendrit sp tuumlske Leacutepteacutek 05
microm
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszban (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
Ahogyan a bevezeteacutesben reacuteszleteztem (III54 alfejezet) keacutetfeacutele alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű funkcionaacutelisan fontos NO receptor leacutetezik ami az NO jelaacutetvitel
tovaacutebbiacutetaacutesaacutera keacutepes az α1β1 eacutes az α2β1 kompoziacutecioacutejuacute heterodimerek Mivel a kuumlloumlnboumlző
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok koumltődeacutese a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez elteacuterő eacutes
a jelaacutetviteli regulaacutecioacutejuk is maacutes lehet az egyes neuronokban megvizsgaacuteltuk hogy az
NOsGC egyes α alegyseacutegei mely neuronokban fejeződnek ki Digoxigenin-jeloumllt
riboproacutebaacuteval taacuters-munkacsoport segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetett in situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekből
(amit kromogeacuten pufferben oldott 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-foszfaacutet eacutes nitro-keacutek
tetrazolium-klorid segiacutetseacutegeacutevel jeleniacutetettek meg) kideruumllt hogy az α1 alegyseacuteg mRNS
csak interneuronokban volt jelen (11aacutebra AndashD) eacutes ezeket az idegsejteket a patkaacuteny
hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak minden reacutetegeacuteben megfigyeltuumlk Az NO receptor α2
alegyseacuteg mRNS viszont hiaacutenyzott az interneuronokboacutel eacutes kizaacuteroacutelag piramissejtekben
volt jelen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban (11aacutebra E F) A kiacuteseacuterleteket egerekben is
elveacutegeztuumlk eacutes azonos eredmeacutenyre jutottunk
83
11 Aacutebra Az NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek mRNS eloszaacutesa a hippokampusz CA1
teruumlleteacuten
A feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken a keacutet alegyseacuteg elkuumlloumlnuumllő mRNS jeloumlleacutese laacutethatoacute
patkaacuteny hippokampuszban A sense proacutebaacutek nem adtak jelet sem az NOsGC α1 (A) sem
pedig az α2 (F) alegyseacuteg eseteacuteben Az α1 alegyseacuteg kizaacuteroacutelag interneuronokban volt
kimutathatoacute a stratum radiatum (B) stratum pyramidale (C) eacutes stratum oriensalveus
(D) reacutetegekben Ezzel szemben az α2 alegyseacuteg csak a piramissejtekben volt jelen (E) A
leiacuterttal egyező jeloumlleacutes figyelhető meg egeacuterben is (nincs bemutatva) r str radiatum p
str pyramidale o str oriens Leacutepteacutek 50 microm
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekből
Tekintve hogy mRNS szinten az NOsGC α1 alegyseacuteg csak az interneuronokban
fordult elő beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez festeacutest veacutegeztuumlnk az α1 alegyseacuteg
feheacuterjeacutejeacutenek kimutataacutesaacutera hogy megtalaacutehatoacute-e az interneuronok terminaacutelisaiban is
84
85
12 Aacutebra Feacuteny- eacutes elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken beaacutegyazaacutes előtti
immunperoxidaacutez reakcioacute jeleniacuteti meg az NOsGC eloszlaacutesaacutet egeacuterben eacutes patkaacutenyban
A Feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken az NOsGC α1 alegyseacuteg aacuteltalaacutenos eloszlaacutesa figyelhető
meg a hippokampusz reacutetegeiben (o str oriens p str pyramidale r str radiatum l-
m str lacunosum-moleculare) B C Tuumlkoumlrkeacutep kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute felveacutetelek
mutatjaacutek hogy a metszetek felsziacuteneacuten ketteacutevaacutegott interneuronok (nyiacutelhegyek) mind az α1
(B) mind pedig a β1 (C) alegyseacutegeacutet kifejezik az NO-receptornak A feheacuter nyiacutelhegyek β1
alegyseacuteget kifejező a metszet felsziacuteneacutehez koumlzel elhelyezkedő piramissejt-dendritekre
mutatnak D E Nagyobb nagyiacutetaacutesuacute felveacutetelen joacutel laacutethatoacute hogy az α1 alegyseacuteg jelen van
a piramissejtek (csillagokkal jeloumllve) kosarakat keacutepző terminaacutelisokban (nyiacutelhegyek)
mind egeacuterben (D) mind pedig patkaacutenyban (E) F-K Az elektronmikroszkoacutepos
felveacuteteleken α1 alegyseacuteget kifejező terminaacutelisok figyelhetők meg melyek szinapszisokat
leacutetesiacutetenek a piramissejtek sejttesteacuten (s F I ) dendritjein (d G J ) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszain (a H K a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot feheacuter nyiacutelhegyek jeloumllik)
egeacuterben (FndashH ) eacutes patkaacutenyban (IndashK ) Leacutepteacutek A 50 microm B C 25 microm D E 10 microm Fndash
K 250 nm
Azt is megvizsgaacuteltuk vajon a heterodimer maacutesik alegyseacutege a β1 alegyseacuteg is
megtalaacutelhatoacute ezekben a sejtekben A festődeacutesi mintaacutezat egeacuterben eacutes patkaacutenyban azonos
volt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy az mRNS eloszlaacutesaacutehoz hasonloacutean az α1
alegyseacuteg feheacuterje a hippokampusz alveus - stratum lacunosum-moleculare tengelyen
szaacutemos interneuronban erősen jelen volt (12 aacutebra A) Alkalmankeacutent gyengeacutebben
festődő interneuronokat is eacuteszleltuumlnk Az interneuronok legerősebben festődő teruumlletei a
sejttest a proximaacutelis dendrit eacutes az axonok voltak Feacutenymikroszkoacuteposan a stratum
pyramidale-ban a piramissejtek koumlruumll kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutesre emleacutekeztető jeloumlleacutest
kaptunk mindkeacutet fajban (12 aacutebra D E) Ezt megerősiacutetendő elektronmikroszkoacuteppal
vizsaacuteltuk meg az immunperoxidaacutez festett metszeteket Ennek soraacuten veacuteletlenszerűen
gyűjtoumltt terminaacutelisokat rekontruaacuteltunk az egeacuter hippokampuszban eacutes azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus terminaacutelisoknak legalaacutebb ~79-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel
2023 1824 eacutes 2329 a 3 egeacuterben) (12 aacutebra F) az AIS terminaacutelisoknak pedig legalaacutebb
42-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel 1021 421 eacutes 819 a 3 egeacuterben) (12
aacutebra H) volt pozitiacutev az NOsGC α1 alegyseacutegre Ezenkiacutevuumll mindhaacuterom egeacuterben szaacutemos
86
dendritikus szimmetrikus szinapszist leacutetesiacutető terminaacutelist is talaacuteltunk ami erős
pozitivitaacutest mutatott az α1 alegyseacutegre (12 aacutebra G) Hasonloacutean az egeacuter
hippokampuszhoz a rekonstrukcioacute soraacuten patkaacutenyban is szaacutemos α1 alegyseacuteg pozitiacutev
szomatikus (12 aacutebra I) dendritikus (J) eacutes AIS (K) terminaacutelist talaacuteltunk Ezentuacutel
patkaacutenyban a β1 alegyseacuteg eloszlaacutesaacutet is megvizsgaacuteltuk elektronmikroszkoacutepos szinten eacutes
ahogy vaacuterhatoacute is volt szaacutemos GABAerg terminaacutelis pozitivitaacutest mutatott β1 alegyseacutegre
(nincs bemutatva) Ezek az eredmeacutenyek megerősiacutetetteacutek hogy ezek a GABAerg
terminaacutelisok kifejeznek α1β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű NO receptort eacutes elhelyezkedeacutesűkből
kifolyoacutelag alkalmasak a piramissejtekből eacuterkező retrograacuted NO jelaacutetvitel detektaacutelaacutesaacutera
Az α1 alegyseacuteg mindig heterodimert keacutepez a β1 alegyseacuteggel Megvizsgaacuteltuk leacuteteznek-e
olyan interneuronok melyek esetleg nagy mennyiseacutegben kifejezik a β1 alegyseacuteget α1
alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk a patkaacuteny hippokampusz
interneuronjain az α1 eacutes β1 alegyseacuteg koumlzoumltt (12 aacutebra B C)
Mivel mindkeacutet antitest nyuacutelban keacuteszuumllt iacutegy a direkt kolokalizaacutecioacute nem
megvaloacutesiacutethatoacute eacuteppen ezeacutert az uacutegy nevezett ldquotuumlkoumlrkeacutep-moacutedszertrdquo (Kosaka et al 1985)
hasznaacuteltuk mely soraacuten az egyik metszet felsziacuteneacuten feacutelbevaacutegott sejtek vizsgaacutelhatoacutek a
szomszeacutedos metszeten Ennek megfelelően az egyik metszetet α1 alegyseacuteg ellenes a
szomszeacutedos metszetet pedig β1 alegyseacuteg ellenes antitesttel inkubaacuteltuk A vaacutertnak
megfelelően a β1 alegyseacuteg mind a piramissejteket (főkeacutent dendritek) (Burette et al
2002a Ding et al 2004) mind interneuronokat (főleg sejttestek proximaacutelis dendritek
eacutes terminaacutelisok) miacuteg az α1 alegyseacuteg ellenes antitest csak interneuronokat jeloumllt Azt
talaacuteltuk hogy gyakorlatilag az α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok mind β1 alegyseacuteg
pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2727 4142 3437 eacutes 1819) eacutes fordiacutetva a β1
alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok α1 alegyseacuteg pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2829
4143 3940 eacutes 1617 neacutehaacuteny aacutel-negatiacutev sejt előfordulhat a metszetekben az α1
alegyseacuteg bdquoszolubilisrdquo azaz nem lehorgonyzott termeacuteszeteacuteből kifolyoacutelag vagy abboacutel
eredően hogy a metszetkeacutesziacuteteacutes koumlzben a sejttestek egy kisebb-nagyobb darabja
elveszhet) Amellett hogy az α1 alegyseacuteg ellenes antitest specificitaacutesaacutet ezzel igazoltuk
ezek az eredmeacutenyek azt is sugalljaacutek hogy mivel nincs β1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron
α1 alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert nincs olyan interneuron ami csak α2β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű
receptort tartalmazna ami oumlsszhangban van az in situ hibridizaacutecioacutes eredmeacutenyeinkkel
miszerint α2 alegyseacuteg mRNS hiaacutenyzott az interneuronokboacutel
87
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok
tartalmaznak NOsGC α1 alegyseacuteget
Ahogy koraacutebbi kiacuteseacuterleteinkből maacuter laacutethatoacute volt az NOsGC α1 alegyseacuteg mRNS-e
szaacutemos interneuronban kifejeződoumltt eacutes feheacuterje szinten is szaacutemos α1 eacutes β1 alegyseacuteget
tartalmazoacute interneuron festődoumltt de koraacutentsem az oumlsszes Ennek eacuterdekeacuteben kvantitatiacutev
immunfluoreszcens vizsgaacutelatokat veacutegeztuumlnk hogy megaacutellapiacutetsuk hogy nagyobb
interneuron csoportok mint a CCK- PV- nNOS- vagy SOM-pozitiacutev periszomatikus
vagy dendritikus interneuronok (laacutesd a III34 alfejezetet) tartalmazzaacutek-e ezt az NO
receptort Habaacuter nincs adat az oumlsszes felsorolt sejtjeloumllő anyag direkt kolokalizaacutecioacutejaacutera a
patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban indirekt megfigyeleacutesek alapjaacuten gyakorlatilag ez
a neacutegy sejtmarker kuumlloumlnboumlző aacutet nem lapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet alkot (Freund
2003 Freund and Buzsaacuteki 1996 Jinno and Kosaka 2000 2002 2004 2006 Seress et
al 2005) Az aacuteltalaacutenos festődeacutesi mintaacutezat ezekre a sejtjeloumllő anyagokra hasonloacute volt a
koraacutebban leiacutertakhoz Az NOsGC α1 alegyseacuteg elleni immunfluoreszcens jel megfelelt a
koraacutebban immunperoxidaacutez (DAB) moacutedszerrel kapott festődeacutesnek (laacutesd a fenti
fejezeteket) Sejtmag festeacutest nem tapasztaltunk Az α1 alegyseacuteg festeacuteseacuteneacutel kuumlloumlnboumlző
immunfluoreszcens intenzitaacutesuacute jelet kaptunk azonban azt nem vizsgaacuteltuk hogy az α1
jelintenzitaacutes eacutes a kuumlloumlnboumlző interneuron markerek korrelaacutelnak-e egymaacutessal Veacutekony
axonszerű nyuacutelvaacutenyokat szinteacuten megfigyeltuumlnk a neuropil koumlruumll az immunfluoreszcens
festeacutessel is (13 aacutebra) A patkaacuteny dorzaacutelis hippokampusz CA1-ben jeloumllt
interneuronjainak veacuteletlenszerű mintaveacutetelezeacutese eacutes vizsgaacutelata utaacuten (reacuteszletes leiacuteraacutes a
V12 alfejezetben talaacutelhatoacute) a koumlvetkező median araacutenyokat kaptuk (zaacuteroacutejelben egy adott
kolokalizaacutecioacutera tesztelt sejtek szaacutema talaacutelhatoacute a haacuterom patkaacutenyboacutel illetve az egyes
aacutellatokboacutel szaacutermazoacute szaacutezaleacutekos eacuterteacutekek kuumlloumln-kuumlloumln) az oumlsszes vizsgaacutelt NOsGC α1
pozitiacutev sejt koumlzuumll ~21 (n =1383 23 15 eacutes 21) volt CCK pozitiacutev (13A) 40 (n=
1527 38 41 eacutes 40) volt PV pozitiacutev (13B) 11 (n = 1322 11 10 eacutes 20) nNOS
(13C) eacutes 7 (n = 1599 4 7 eacutes 7) SOM pozitiacutev volt (13F) Az interneuron jeloumllő
anyagok oldalaacuteroacutel vizsgaacutelva az NOsGC α1 pozitiacutev sejteket a koumlvetekző araacutenyokat
kaptuk a CCK interneuronok ~68-a (n=432 68 45 eacutes 80) a PV interneuronok
~74-a (n= 771 74 74 eacutes 90) az nNOS interneuronok ~20-a (n=756 18 20 eacutes
34) eacutes a SOM interneuronok ~32-a (n=264 37 32 eacutes 31) volt α1 pozitiacutev
88
89
13 Aacutebra Az NOsGC α1 alegyseacutegeacutenek immunfluoreszcens kolokalizaacutecioacuteja kuumlloumlnboumlző
interneuronmarkerekkel a patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A fluoreszcens mikroszkoacutepos felveacuteteleken laacutethatoacute hogy az NOsGC α1 alegyseacutege reacuteszben
kifejeződik a CCK (A) PV (B) nNOS (C) vagy SOM (F ) pozitiacutev interneuronokban D
Az nNOS eacutes a SPR jeloumlleacutes ugyancsak reacuteszben aacutetfed azonban a CB1R eacutes az nNOS soha
nem volt egyuumltt kimutathatoacute (E) A nyiacutelhegyek markereket egyuumlttesen kifejező sejteket
jeloumllnek az uumlres nyiacutelhegyek a nem kolokalizaacuteloacute sejteket mutatjaacutek Leacutepteacutek 50 microm
Habaacuter direkt eacutes indirekt adatok azt sugalltaacutek hogy ez a neacutegy interneuron jeloumllő
anyag csak elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű kolokalizaacutecioacutet mutat keveacutes informaacutecioacute aacutellt
rendelkezeacutesre az nNOS eacutes a CCK pozitiacutev interneuronok koumlzoumltt fennaacutelloacute esetleges
kolokalizaacutecioacutera Tekintve hogy gyakorlatilag minden CCK pozitiacutev interneuron CB1
cannabinoid receptor pozitiacutev is (Haacutejos et al 2000 Katona et al 1999) ezeacutert CB1
receptor-nNOS kettős immunfluoreszcens festeacutessel teszteltuumlk a lehetseacuteges
kolokalizaacutecioacutet (13 aacutebra E) de a veacuteletlenszerű minta elemzeacutese soraacuten nem talaacuteltunk
kettősen jeloumllt sejteket (n = 206 CB1-positiacutev sejt oumlsszesen haacuterom patkaacutenyboacutel) Vruwink
eacutes mtsai (Vruwink et al 2001) eredmeacutenyei alapjaacuten felteacutetelezhető volt hogy reciprok
keacutemiai oumlsszekoumltteteacutes van keacutet gaacutetloacute haacuteloacutezat koumlzt az agykeacuteregben Az egyik populaacutecioacute P-
anyag receptor (SPR) eacutes nNOS pozitiacutev volt miacuteg a maacutesik P-anyag eacutes NOsGC
pozitivitaacutest mutatott Eredmeacutenyeik alapjaacuten a nagyagykeacuteregben 94-95-os aacutetfedeacutes
mutatkozott mindkeacutet iraacutenyban az nNOS eacutes SPR pozitiacutev sejtek koumlzoumltt Eacuteppen ezeacutert azt is
megvizsgaacuteltuk ugyanilyen erős aacutetfedeacutes van-e a hippokampusz nNOS eacutes SPR tartalmuacute
sejtjei koumlzt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a hippokampuszban ez az aacutetfedeacutes messze
elteacuter az agykeacutereghez keacutepest szaacutem szerint a vizsgaacutelt SPR pozitiacutev sejtek ~47-a (n= 709
47 41 eacutes 50) volt nNOS tartalmuacute miacuteg az nNOS pozitiacutev sejtek ~43-a (n= 654 43
37 eacutes 68) bizonyult SPR tartalmuacutenak (13 aacutebra D)
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest
meacuterete koumlzti korrelaacutecioacute
Sok esetben egy idegsejt funkcioacuteja vagy metabolikus aacutellapota oumlsszhangban van a
sejttesteacutenek meacutereteacutevel ezeacutert megvizsgaacuteltuk hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok meacuterete
90
korrelaacutel-e az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmaacuteval Megmeacutertuumlk az adott sziacutenben megjeloumllt
interneuronok keresztmetszeti teruumlleteacutet eacutes keacutet csoportra osztottuk az adatokat az
alapjaacuten hogy tartalmazott-e α1 alegyseacuteget A CCK eacutes SOM sejtek eseteacuteben nem
talaacuteltunk korrelaacutecioacutet az α1 tartalom eacutes sejtestuumlk meacuteretuumlk koumlzt Eacuterdekes azonban hogy
azok a PV interneuronok melyek NOsGC α1 pozitiacutevak is voltak szignifikaacutensan
nagyobb keresztmetszeti teruumllettel rendelkeztek (aacutetlagosan 16475microm2) mint az NOsGC
α1 negatiacutev PV interneuronok (aacutetlagosan 13644 microm2) vagyis a teruumlletuumlk ~ 21-kal volt
nagyobb (p lt 0001) (Ha azt vesszuumlk hogy hipotetikusan a sejtek goumlmb alakuacuteak akkor
ez a teruumlletkuumlloumlnbseacuteg 33 kuumlloumlnbseacuteget okozna a sejtek teacuterfogataacuteban) Az nNOS pozitiacutev
interneuronok eseteacuteben az α1 alegyseacuteget tartalmazoacutek keresztmetszeti teruumllete
szignifikaacutensan kisebb volt (aacutetlagosan 12113microm2) az α1-negatiacutev nNOS-pozitiacutev
interneuronokeacutenaacutel (aacutetlagosan 13181microm2) ami 8-kal kisebb teruumlletet jelent ( p lt 001)
(Ismeacutet goumlmb alakuacute sejteket felteacutetelezve ez 12 kuumlloumlnbseacuteget jelent a sejtek
teacuterfogataacuteban)
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaiban
Az eddig ismertetett eredmeacutenyekből megtudtuk hogy a hippokampaacutelis
GABAerg terminaacutelisok rendelkeznek NO receptorral a piramissejtek pedig keacutepesek
szinaptikusan a nitrogeacuten-monoxid előaacutelliacutetaacutesaacutera Azonban kiacutevaacutencsiak voltunk arra hogy
a kalcium aacuteltal beindiacutethatoacute szinaptikus NO szinteacutezishez hogyan jut megfelelően magas
kalcium koncentraacutecioacute egy egyeacutebkeacutent gaacutetloacute posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteba
Keacutezenfekvőnek tűnt tesztelni hogy ugyanaz az NMDA receptor ami a serkentő
szinapszisokban elveacutegzi ezt a feladatot rendelkezeacutesre aacutell-e itt is
Ezeacutert tuacuteleacutelő szeleteket keacutesziacutetettuumlnk egeacuter dorzaacutelis hippokampuszokboacutel eacutes
moacutedosiacutetott mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutekban (mACSF) inkubaacuteltuk őket ami
foszfodieacuteszteraacutez gaacutetloacutekat (hogy megelőzzuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes L-arginint (az
nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott a szuumlkseacuteges ionokon eacutes gluumlkoacutezon kiacutevuumll Fixaacutelaacutest
koumlvetően a cGMP termeleacutest immunfluoreszcens moacutedszerrel tettuumlk laacutethatoacutevaacute cGMP
ellenes antitest segiacutetseacutegeacutevel
91
14 Aacutebra NMDA-indukaacutelt cGMP
termeleacutes akut tuacuteleacutelő hippokampaacutelis
szeletben
AndashI Az első oszlop a teljes
hippokampuszban mutatja a jeloumlleacutest
a maacutesodik oszlop a CA1 a harmadik
oszlop pedig a CA3ab reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacutet jeleniacuteti meg
kinagyiacutetva A A CA3ab reacutegioacuteban
jeloumllt neacutehaacuteny kosaacuter-terminaacutelistoacutel
eltekintve a kontroll metszetekben
nem volt eacuteszlelhető cGMP termeleacutes
B A nitrogeacuten-monoxid-donor SNP
minden reacutegioacuteban megemelte a
cGMP-szintet de a kosaacuter-
terminaacutelisok csak az Ammon-
szarvban jeloumllődtek a gyrus
dentatusban nem Figyelemre meacuteltoacute
hogy a CA3ab reacutegioacuteban az SNP
erősebb cGMP-jelet indukaacutelt mint
az NMDA-kezeleacutes C 5 microM NMDA
adaacutesa reacutegioacutefuumlggő hataacutest vaacuteltott ki
erős cGMP termeleacutest indukaacutelt a
CA1CA3c reacutegioacutekban miacuteg a gyrus
dentatusban nem volt jeloumllt
terminaacutelis D Az NMDAR-gaacutetloacute
MK-801 eacutes D-AP5 teljesen kiveacutedteacutek
az NMDA hataacutesaacutet de nem
vaacuteltoztattaacutek meg a CA3ab reacutegioacuteban
a jeloumlleacutest E A posztszinaptikus
feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatornaacutek
(L- eacutes R-tiacutepusuacute) gaacutetlaacutesa eacuterintetlenuumll
92
hagyta az NMDA hataacutesaacutet F G Az NO-receptor gaacutetloacute ODQ eacutes az nNOS gaacutetloacute L-NAME
is megakadaacutelyozta az NMDA-indukaacutelt cGMP-termeleacutest H I nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatboacutel
keacutesziacutetett szeletben nem volt kimutathatoacute cGMP-jeloumlleacutes eacutes az NMDA adaacutesa sem volt
hataacutessal a cGMP-termeleacutesre A szeletben laacutethatoacute elszoacutert fluoreszcens jelet minden
esetben eacuteraacutetmetszetek adtaacutek J A gyrus dentatus szemcsesejt reacutetege kontroll
koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt SNP illetve NMDA adagolaacutes hataacutesaacutera Nem indukaacutelt cGMP
termeleacutest egyik koumlruumllmeacuteny sem K GAD65 eacutes cGMP kettős immunjeloumlleacutes a CA1 reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacuteben Leacutepteacutek I első oszlop 1 mm (A-I első oszlopaira vonatkozoacutean) I
harmadik oszlop 10 microm (A-I maacutesodik eacutes harmadik oszlopaira eacutes J-K sorokra
vonatkozoacutean)
A kontroll szeletekben (n=20 10 egeacuterből) idegi alapaktivitaacutes aacuteltal indukaacutelt
cGMP jel csak neacutehaacuteny interneuron szoacutemaacuteban eacutes dendritben volt megfigyelhető A
kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutes teljesen hiaacutenyzott a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteboacutel miacuteg
gyenge eacutes ritkaacuten előforduloacute kosaacutersejt-terminaacutelis szerű jelet figyeltuumlnk meg a CA3ab
pyramissejt reacutetegeacuteben (14 aacutebra A) Kettős immunfluoreszcens moacutedszer hasznaacutelataacuteval
megaacutellapiacutetottuk hogy ezek a terminaacutelisok valoacuteban GABAergek (aacutetlagplusmn SD 965plusmn27
volt GAD65 pozitiacutev n=118 4 szelet 2 egeacuter) A maacutesik oldalroacutel vizsgaacutelva a
kolokalizaacutecioacutet pedig 389plusmn27 -a a GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt-terminaacutelisoknak volt
cGMP immunreaktiacutev CA3ab reacutegioacuteban (15 aacutebra A n=330 4 szelet 2 egeacuter) Egyaacuteltalaacuten
nem kaptunk kosaacuter-terminaacutelis szerű jelet a gyrus dentatusban Habaacuter kiacuteseacuterleteink soraacuten a
CA1 reacutegioacutera koncentraacuteltunk a CA3c reacutegioacute minden kiacuteseacuterletben azonos festődeacutesi
mintaacutezatot mutatott Neacutehaacuteny gliasejt jeloumlleacutest minden hippokampaacutelis reacutegioacuteban meg
lehetett figyelni minden bizonnyal annak eredmeacutenyekeacutent hogy az asztrogliaacutek mind NO
szenzitiacutev mind NO inszenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezt is kifejeznek (de Vente and Steinbusch
1992 Teunissen et al 2001)
Egy NO donor nitroprusszid-naacutetrium (SNP 200 μM 10 percre) hozzaacuteadaacutesaacutera
hatalmas cGMP szint noumlvekedeacutest tapasztaltunk a legtoumlbb idegi elemben A legerősebb
jelintenzitaacutest a CA1 eacutes CA3 kosaacutersejt terminaacutelisaiban kaptuk (14 aacutebra B) a gyrus
dentatus kosaacutersejt terminaacutelisai (14 aacutebra J) azonban jeloumlletlenek maradtak (5 szelet 2
egeacuter)
Ezt koumlvetően 5 μM NMDA-aacutet adtunk 3 percre a kontroll szeletekhez (14 aacutebra
C) ami jelentős reacutegioacute-specifikus cGMP halmozoacutedaacutest eredmeacutenyezett (27 szelet 10
93
egeacuter) A stratum radiatumban eacutes oriensben megfigyelt erős homogeacuten neuropil festődeacutes
mellett hataacuterozott cGMP jel-erősoumldeacutest tapasztaltunk a CA1 kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Amennyiben az 5 μM NMDA-aacutet csak 30 maacutesodpercig adagoltuk a szelet felső
50mikromeacutetereacuteben maacuter erősen jeloumllt terminaacutelisokat kaptunk A cGMP jeloumllt
terminaacutelisok valoacuteban GABAerg terminaacutelisok voltak a CA1 piramissejt reacutetegeacuteben (14
aacutebra K) mivel kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterleteink soraacuten a cGMP jeloumllt terminaacutelisok
963plusmn06-a bizonyult GAD65 pozitiacutevnak (n=375 9 szelet 3 egeacuter) ami 573plusmn06
GAD65 pozitiacutev terminaacutelisnak felelt meg a CA1 reacutegioacuteban (n= 513 9 szelet 3 egeacuter)
Nem tapasztaltunk festődeacutest a stratum lacunosum-moleculareban a stratum
radiatumban viszont jelentős cGMP halmozoacutedaacutest figyeltuumlnk meg mely keveacutesbeacute
intenziacutev jelet adott mint a piramissejt-reacuteteg terminaacutelisai eacutes gyakran GAD65 enzimet is
kifejeztek Voltak azonban olyan cGMP jeloumllt profilok a strata radiatum eacutes oriensben
amelyek nem festődtek GAD65-re valoacutesziacutenűleg ezek serkentő kapcsolatok eacutesvagy
gliaacutelis nyuacutelvaacutenyok A CA3ab reacutegioacuteban a cGMP szintje vaacuteltozatlan maradt az NMDA
adagolaacutesa utaacuten eacutes tovaacutebbra is a GABAerg terminaacutelisokra szoriacutetkozott a jel (956plusmn25
volt GAD65 pozitiacutev n=201 9 szelet 3 egeacuter) Ez az araacuteny 398plusmn28-nak felel meg az
oumlsszes GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt terminaacutelist tekintve a CA3ab reacutegioacuteban (n=290 4 szelet
2 egeacuter 15 aacutebra A) Roumlviden oumlsszefoglalva nem talaacuteltunk cGMP jeloumllt kosaacutersejt
terminaacutelist a gyrus dentatusban sem NMDA adagolaacutes előtt sem utaacutena (14 aacutebra J) a
CA3ab reacutegioacuteban talaacuteltunk neacutehaacuteny gyengeacuten jeloumllt kosaacutersejt terminaacutelist a kontroll
szeletekben de az NMDA adagolaacutesaacutenak semmi hataacutesa nem volt a jel intenzitaacutesaacutera vagy
sűrűseacutegeacutere (389-roacutel 398-ra vaacuteltozott) A CA1 eacutes CA3c reacutegioacutekban azonban markaacutens
vaacuteltozaacutest tapasztaltaltunk NMDA hataacutesaacutera a cGMP jeloumllt GABAerg axonok
tekinteteacuteben (az eredeti 0-roacutel 573-ra nőtt a jeloumllt terminaacutelisok szaacutema a CA1-ben) A
jeloumllt terminaacutelisok intenzitaacutesa is joacuteval erősebbnek bizonyult a CA3ab terminaacutelisaival
oumlsszehasonliacutetva
Kompetitiacutev (D-AP5 50μM) eacutes non-kompetitiacutev (MK-801 50μM) NMDA
receptor antagonistaacuteval toumlrteacutenő előkezeleacutes kiveacutedte a CA1 reacutegioacuteban az NMDA cGMP-re
gyakorolt hataacutesaacutet miacuteg semi hataacutessal sem volt a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisaira ami arra
utal hogy csak a CA1 eacutes nem a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisai szabaacutelyozhatoacutek NMDA
indukaacutelta NO termeleacutessel (n=4 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra D)
94
15 Aacutebra NMDA-receptor alegyseacutegek eloszlaacutesaacutenak vizsgaacutelata eacutes kolokalizaacutecioacuteja a
kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaival
95
A Kontroll eacutes NMDA-indukaacutelt cGMP-immunjeloumllt CA1 eacutes CA3ab kosaacuterterminaacutelisok
GAD65 tartalmaacutenak vizsgaacutelata A CA1 reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt a GAD65
tartalmuacute terminaacutelisok nem tartalmaztak cGMP-t miacuteg NMDA hataacutesaacutera toumlbbseacuteguumlk
erősen immunpozitiacutev lett (n=513 GAD pozitiacutev terminaacutelis n=375 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) A CA3ab reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neacutehaacuteny
gyengeacuten jeloumllt cGMP-pozitiacutev terminaacutelis megfigyelhető volt (n=330 GADpozitiacutev n=118
cGMP pozitiacutev terminaacutelis 2 aacutellatboacutel meacuterve) azonban NMDA adagolaacutesaacutera itt nem
vaacuteltozott a jeloumlleacutes meacuterteacuteke eacutes erősseacutege sem (n=290 GAD pozitiacutev eacutes n=201 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) B A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute
meacutereacutesek azt mutatjaacutek hogy az NMDA receptorok (a GluN1 alegyseacuteg alapjaacuten)
besűrűsoumldnek a GABAerg gaacutetloacute szinapszisokban (129-szer nagyobb receptor sűrűseacuteg)
a nem szinaptikus sejttest membraacutennal oumlsszehasonliacutetva A receptor jeloumlleacutes a serkentő
szinapszisokban volt a legsűrűbb (97-szerese a GABAerg szinapszisokban meacutert
eacuterteacuteknek) C A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany NMDA-receptor jeloumlleacutes posztszinaptikus
membraacutenhoz viszonyiacutetott eloszlaacutesa azt mutatta hogy a GABAerg szinapszisokban az
NMDA-receptorok a posztszinaptikus membraacutenhoz asszociaacuteloacutednak Preszinaptikus
NMDA-receptorok jelenleacuteteacutere nincs bizonyiacuteteacutek DndashF A GluN1 GluN2A eacutes GluN2B
receptor alegyseacutegek piramissejtek sejttest-membraacutenjaacuten meacutert immunarany sűrűseacutege
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekből Mindhaacuterom alegyseacuteg eseteacuteben a haacutetteacuter jeloumlleacutes (az
E-oldalon neacutezve) elhanyagolhatoacutenak bizonyult miacuteg a sejtplazma felőli P-oldal eseteacuteben
az immunarany jel beduacutesulaacutesaacutet figyeltuumlnk meg a GABAerg szinapszisokban (Gaacutetloacute szin)
a szomszeacutedos nem szinaptikus membraacuten (Extraszin membraacuten) feluumlletekhez keacutepest G A
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekben immunarannyal jeloumllt NMDA receptor alegyseacutegek
beduacutesulaacutest mutatnak a sejttesten leacutetesiacutetett teljesen rekonstruaacutelt GABAerg
szinapszisokban Az agykeacutergi piramissejtekre specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egeacuterben
hiaacutenyzott a szinaptikus GluN1 jeloumlleacutes
H I Az NMDA receptor alegyseacutegek szaacutezaleacutekos kolokalizaacutecioacuteja kombinaacutelt
immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute sorozatmetszetek teljesen
rekonstruaacutelt parvalbumin (PV) eacutes vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGLuT3)
tartalmuacute terminaacutelisainak szinapszisaiban Roumlvidiacuteteacutes Beaacutegy előtti imm= Beaacutegyazaacutes
előtti immunreakcioacute
96
Azeacutert hogy kizaacuterjuk annak a lehetőseacutegeacutet hogy feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium
csatornaacutek hozzaacutejaacuterulnak az NMDA indukaacutelta hataacuteshoz gaacutetoltuk a posztszinaptikusan
elhelyezkedő L- eacutes R-tiacutepusuacute kalcium csatronaacutekat (20μM nifedipin + 100nM SNX482)
Az 5μM NMDA adagolaacutesaacutera bekoumlvetkező hataacutes mit sem vaacuteltozott (a kettős
immunfluoreszcens meacutereacutesekből szaacutermazoacute araacutenyok azonosak voltak) ami azt sugallja
hogy az NMDA receptorok műkoumldeacutese szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacuteteacutele az NO-cGMP
jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz (n=10 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra E) Az NMDA okozta hataacutes
szinteacuten teljesen kiveacutedhető volt ha nNOS gaacutetloacuteval (L-NAME 100μM n=5 szelet 3
egeacuter) vagy NO receptor gaacutetloacuteval (ODQ 20μM n=14 szelet 5 egeacuter 14 aacutebra G F)
előinkubaacuteltuk a szeleteket
Megvizsgaacuteltuk a tovaacutebbiakban azt is hogy a piramissejtek eacutes interneuronok
spontaacuten akcioacutes potenciaacutel generaacutelaacutesa mennyiben jaacuterult hozzaacute az NMDA hataacutesaacutehoz ezeacutert
a kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan magneacuteziummentes ACSF-ben amibe 1μM
tetrodotoxint (TTX) tettuumlnk de eredmeacutenyek teljesen azonosak lettek Hogy bizonyiacutetsuk
az nNOS kizaacuteroacutelagos szerepeacutet a kiacuteseacuterleteinkben nNOS geacutenkiuumltoumltt egerekből is
keacutesziacutetettuumlnk tuacuteleacutelő szeleteket (14 aacutebra H-I) Minden idegi cGMP festeacutes eltűnt a
kontroll (n=8 szelet 4 egeacuter) eacutes az NMDA kezelt szeletekből is (n=9 szelet 4 egeacuter) a
hippokampusz minden reacutegioacutejaacuteban Megmaradt a cGMP jel azonban az erekben az
nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban is az endoteliaacutelisan talaacutelhatoacute eNOS aktivitaacutesnak
koumlszoumlnhetően Eredmeacutenyeink azt sugalljaacutek hogy a legvaloacutesziacutenűbb mechanizmus az
NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis kalcium beaacuteramlaacutes ami nNOS-fuumlggő cGMP
termeleacutest vaacutelt ki a hippokampaacutelis CA1 eacutes CA3c reacutegioacute GABAerg terminaacutelisaiban Habaacuter
ebben a munkaacuteban a GABAerg szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk eacuterdemes megemliacuteteni
hogy az NMDA-indukaacutelta cGMP termeleacutes jelen volt a CA1 stratum radiatum
neuropiljeacuteben miacuteg hiaacutenyzott a stratum lacunosum-moleculareacuteboacutel Eacuterdekes hogy ebben
a keacutet reacutegioacuteban az LTP eacutes LTD leacutetrejoumltteacutehez szuumlkseacuteges felteacutetelek jellemzően kuumlloumlnboumlzők
(Takahashi and Magee 2009 Xu et al 2010) amit reacuteszben megmagyaraacutezhat a fent
emliacutetett NO-jelaacutetvitelbeacuteli kuumlloumlnbseacuteg Technikai oldalroacutel neacutezve a koraacutebbi NMDA
receptor agonista vagy antagonista adaacutesaacuteval jaacuteroacute elektrofizioloacutegiai eacutes farmakoloacutegiai
kiacuteseacuterletek eacutertelmezeacuteseacuteneacutel figyelembe kell venni egyreacuteszt a GABAerg szinaptikus
aacuteramokban leacutetrejoumlvő maacutesreacuteszt a haacuteloacutezati aktivitaacutesban bekoumlvetkező indirekt hataacutesaacutet az
NMDA-NO-cGMP jelaacutetviteli uacutetvonalnak
97
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutege
A fenti kiacuteseacuterletek azt sugalltaacutek hogy az NMDA receptoroknak koumlzel kell lenniuumlk a
GABAerg szinapszisokhoz Eacuteppen ezeacutert kvantitatiacutev beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany
jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegre olyan antitestekkel amik bizonyiacutetottan
specifikus jeloumlleacutest adnak (reacuteszletes leiacuteraacutes az V3 fejezetben talaacutelhatoacute) A piramissejtek
tuumlskeacuteiről joacutel ismert hogy kifejeződnek bennuumlk ezek az alegyseacutegek (laacutesd a III631
alfejezetben) amit mi is
megerősiacutetettuumlnk (16
aacutebra A-C jobb oldali
oszlop)
16 aacutebra Az NMDA
receptor alegyseacutegek a
CA1 piramissejtek
sejttesteacutere eacuterkező szi-
napszisok posztszinap-
tikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
helyezkednek el
Az elektron-
mikroszkoacutepos aacutebraacutekon
beaacutegyazaacutes utaacuteni
immunarany moacutedszerrel
jeloumllt NMDA receptor
alegyseacutegek laacutethatoacutek
(fekete szemcseacutek) AndashC
A GluN1 GluN2A eacutes
GluN2B alegyseacutegek
mind a GABAerg
(baloldali aacutebra) mind a
glutamaacuteterg (jobboldali
98
aacutebra) szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban felduacutesulnak azonban jelentős
mennyiseacutegi kuumlloumlnbseacuteg tapasztalhatoacute koumlzoumlttuumlk D Ugyanazon szinapszis
sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute szomszeacutedos metszetek GluN2B eacutes GluN2A immunjeloumlleacutese
(ezuumlst intenzifikaacutelt arany szemcseacutek) Az aacutebra alsoacute feleacuten laacutethatoacute szinapszisban mindkeacutet
receptor alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute (nyilak) miacuteg a maacutesik szinapszisban csak a GluN2A
alegyseacuteg jeloumllődoumltt (nyiacutelhegyek) E Ugyanazon szinapszis sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute
szomszeacutedos metszetek GluN2B-GluN1-GluN2A immunarany jeloumlleacutese (nyilak)
Roumlvidiacuteteacutesek t terminaacutelis s piramissejt-sejttest sp tuumlske-fej Leacutepteacutek 100 nm
Ezen feluumll a GluN1 2A eacutes a 2B alegyseacuteg egyeacutertelműen megtalaacutelhatoacute volt a
piramissejtek sejtesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
(16 aacutebra A-C bal oldali oszlop) Az immunarany jel aacutetlagos taacutevolsaacutega a
posztszinaptikus membraacutentoacutel amit a szinapszis siacutekjaacutera merőlegesen meacutertuumlnk 363 nm-
nek adoacutedott az intracellulaacuteris oldalon (mediaacuten 0-128 interkvartilis taacutevolsaacuteg laacutesd meacuteg
15aacutebra C Az aranyszemcseacutek 728-a posztszinaptikus eacutes 272-a volt a szinaptikus
reacutesben n=104 aranyszemcse) ami azt mutatja hogy az NMDA receptorok a GABAerg
szinapszisokban is posztszinaptikusan helyezkednek el Nem talaacuteltunk preszinaptikus
jelet Ezt koumlvetően ezzel a teljesen kvantitatiacutev moacutedszerrel megbecsuumlltuumlk a serkentő eacutes
periszomatikus gaacutetloacute szinapszisok NMDA receptor sűrűseacutegeacutet A GluN1 alegyseacuteg
immunarany sűrűseacutegeacutet meacutertuumlk mivel az minden NMDA receptorban egyformaacuten van
jelen Veacuteletlenszerű mintaacutet vettuumlnk a periszomatikus GABAerg (n=54 szinapszis 2
egeacuterből) eacutes a dendritikus tuumlske szinapszisokboacutel (a stratum radiatumboacutel n=98 szinapszis
2 egeacuter) A GABAerg szinapszisokban az NMDA receptor sűrűseacutege 973plusmn134-szer
kisebb volt mint a tuumlske szinapszisokban (GABAerg 255plusmn013 tuumlske 2484plusmn471
aranyszemcseμm 15 aacutebra B) Mindazonaacuteltal a GABAerg szinapszisok 18-szor
nagyobbak mint a tuumlske szinapszisok (Nyiacuteri et al 2001 Racca et al 2000) iacutegy az
NMDA receptorok becsuumllt szaacutema csak 54plusmn075-szor kevesebb a GABAerg
szinapszisokban Neacutehaacuteny NMDA receptort extraszinaptikusan is talaacuteltunk a
piramissejtek sejttesteacuten (0198plusmn003 aranyszemcseμm 15aacutebra B) Azeacutert hogy
koumlzvetlenuumll bizonyiacutetsuk hogy a kuumlloumlnboumlző NMDA receptor alegyseacutegek egyazon
szinapszisban is megtalaacutelhatoacutek az alegyseacutegeket ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető
metszetein lokalizaacuteltuk (reacuteszletek az V3 fejezetben talaacutelhatoacutek) Azt talaacuteltuk hogy a
GluN1-2A GluN1-2B eacutes GluN2A-2B alegyseacutegek gyakran kolokalizaacuteltak (16 aacutebra D-
99
E) Ezentuacutel a haacuterom kuumlloumlnboumlző alegyseacuteget ugyanazon szinapszisban is kimutattuk (16
aacutebra E) Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy egyazon GABAerg szinapszis mind
GluN2A mind GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NMDA receptort hasznosiacutet
posztszinaptikusan
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisok nagy
reacutesze mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatok
Ahhoz hogy megvizsgaacuteljuk hogy a GABAerg szinapszisok milyen araacutenyban
tartalmaznak NMDA receptorokat nagyszaacutemuacute rekonstruaacutelt szinapszisra van szuumlkseacuteg
ezeacutert SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunjeloumlleacutest veacutegeztuumlnk A piramissejtek
sejttesteacutenek felsziacuteneacuten teljes szinaptikus aktiacutev zoacutenaacutek taacuterulnak fel ahogy a
plazmamembraacuten lipid kettős reacutetege ketteacutebe toumlrik az extracellulaacuteris (E)-oldalra eacutes a
protoplazmatikus (P)-oldalra
Egy a GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg C-terminaacutelis veacutege ellen
keacutesziacutetett antitest a P-oldal intramembraacuten feheacuterjeacuteinek (IMP) sűrű csoportjaacutet jeloumllte
(Kasugai et al 2010) A GABAerg szinapszisokban nagy a helyi GABAAR alegyseacuteg
immunarany sűrűseacuteg ezeacutert egy ezen alapuloacute nem elfogult koumlruumllhataacuteroloacute moacutedszerrel
hataacuteroztuk meg a veacutelt GABAerg szinapszisok hataacuteraacutet (reacuteszletes leiacuteraacutes a V101
alfejezetben talaacutelhatoacute 8 aacutebra) Ezt koumlvetően GABAAR eacutes NMDAR alegyseacutegek elleni
kettős immunarany jeloumlleacutes segiacutetseacutegeacutevel megbecsuumlltuumlk az NMDA receptor alegyseacuteget
tartalmazoacute GABAerg szinapszisok minimum araacutenyaacutet Mindegyik NMDA receptor
alegyseacuteg ellenes antitest erős jeloumlleacutest adott a piramissejt tuumlskeacuteken (17 aacutebra A-C
beteacutetek) de asszociaacuteloacutedott a GABAAR tartalmuacute szomatikus szinapszisokkal is (17 aacutebra
A-D) Az antitest haacutetteacuterjeloumlleacuteseacutet a szomatikus E-oldalon meacutertuumlk eacutes elhanyagolhatoacute
meacuterteacutekűnek bizonyult (031plusmn008 aranyszemcseμm2 a GluN1 esteacuteben 079plusmn016
aranyszemcseμm2 a GluN2A eacutes 055plusmn018 aranyszemcseμm
2 a GluN2B alegyseacuteg
eseteacuteben) Az NMDAR jelsűrűseacuteg a GABAA receptor-duacutes teruumlleteken (GABAerg
szinapszisokban) azonban 2980plusmn685 aranyszemcseμm2 (n=82 szinapszis 3 egeacuter) volt
a GluN1 4777plusmn677 aranyszemcseμm2 (n=48 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2A eacutes
4583plusmn1158 aranyszemcseμm2 (n=44 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2B immunarany
reakcioacute eseteacuteben
100
17 aacutebra A fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletek alapjaacuten az NMDA-receptor jeloumlleacutes a
posztszinaptikus GABAAR jeloumlleacutessel egyuumltt fordul elő
Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacutekon replika immunarany reakcioacuteboacutel szaacutermazoacute CA1
piramissejtek sejttesteacuten elhelyezkedő GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldala
laacutethatoacute (az aacutebraacuten szuumlrke vonallal hataacuterolva) AndashC Kettős immunarany jeloumlleacutes a
GABAAR β3 alegyseacuteg (10nm aranyszemcseacutek) eacutes az NMDA receptor alegyseacutegek (5 nm
aranyszemcseacutek az aacutebraacuten nyiacutellal jeloumllve) ellen Joacutel laacutethatoacute a GluN1 (A) GluN2A (B) eacutes
GluN2B (C) alegyseacutegek erőteljes asszociaacutecioacuteja a GABAerg szinaptikus teruumlletekhez A
beteacutet aacutebraacutekon felteacutetelezett piramissejt tuumlskeacuteken levő NMDA receptor alegyseacuteg jeloumlleacutesek
laacutethatoacutek Leacutepteacutek 100nm D Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten az NMDA receptorok eacutes
GABAAR szoros egyuumlttaacutellaacutesa figyelhető meg egy piramissejt sejttest-feluumlleteacuten leacutevő oumlt
101
kuumlloumlnaacutelloacute szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten Az IMP csoportosulaacutesok szoacutervaacutenyosan
helyezkednek el a piramissejt egeacutesz plazma felőli P-oldalaacuten Keacutet kisebb extracellulaacuteris
E-oldal toumlreacutes laacutethatoacute a replikaacuten keacutekkel jeloumllve A GABAAR immunarany jeloumlleacutes (az
aacutebraacuten zoumlld gyűrűkkel jeloumllve) felduacutesul az IMP csoportosulaacutesok menteacuten A GABAAR helyi
sűrűseacuteg-eloszlaacutesa alapjaacuten elfogultsaacuteg neacutelkuumll hataacuteroztuk meg a szinaptikus teruumlleteket
(az aacutebraacuten halvaacutenyzoumlld teruumlletkeacutent laacutethatoacute szuumlrke vonallal hataacuterolva) Ezt koumlvetően
figyeltuumlk meg a GluN1 alegyseacuteg elhelyezkedeacuteseacutet (piros gyűrűkkel hataacuterolva) Veacutegezetuumll
a GluN1 alegyseacuteg immunarany sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet meacutertuumlk meg szinaptikus eacutes
szinapszison kiacutevuumlli sejttest felsziacuteneken Leacutepteacutek 200 nm
Maacuteskeacuteppen fogalmazva a szinaptikus NMDAR sűrűseacuteg a meacutert haacutetteacuter-jeloumlleacutes
9906-szorosa a GluN1 6278-szorosa a GluN2A eacutes 9479-szorosa volt a GluN2B
immunreakcioacute eseteacuteben (15 aacutebra D-F) Ennek megfelelően azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus GABAerg szinapszisok 662plusmn68-a (n=82) volt GluN1 pozitiacutev
655plusmn111-a (n=48) volt GluN2A eacutes 705plusmn96-a (n=44) volt GluN2B pozitiacutev (15
aacutebra G) eacutes a szinaptikus receptorsűrűseacuteg minden egyes szinapszis esteacuteben meghaladta
a haacutetteacuter meacuterteacutekeacutenek 30-szorosaacutet Az egy szinapszisban leacutevő aacutetlagos NMDAR
aranyszemcse szaacutem az NMDAR pozitiacutev szinapszisokban 302plusmn051
aranyszemcseszinapszis volt a GluN1 521plusmn095 a GluN2A eacutes 441plusmn054
aranyszemcseszinapszis a GluN2B eseteacuteben (17 aacutebra) A meacutereacutesi eredmeacutenyeink kisseacute
alulbecsuumllhetik a teacutenyleges szinaptikus NMDAR sűrűseacuteget a toumlbbi membraacutennal
oumlsszehasonliacutetva mert a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes akadaacutelyozhatja az NMDAR-
asszociaacutelt immunarany reacuteszecskeacutek hozzaacutefeacutereacuteseacutet a szinapszishoz (Reacuteszletes leiacuteraacutes a V10
fejezetben talaacutelhatoacute) Az aranyszemcseacutek szaacutema eacutes a szinaptikus teruumllet szignifikaacutens
pozitiacutev korrelaacutecioacutet mutatott minden alegyseacuteg-jeloumlleacutes eseteacuteben (Spearman-R korrelaacutecioacute
r=03652 p=000074 a GluN1 eseteacuteben r=05002 p=000029 a GluN2A eseteacuteben
r=04018 p=00069 a GluN2B eseteacuteben) vagyis mineacutel nagyobb egy szinapszis annaacutel
toumlbb NMDAR alegyseacuteget tartalmazott Az aranyszemcseacutek sűrűseacutege viszont nem
vaacuteltozott a szinaptikus teruumllettel (Spearman-R korrelaacutecioacute r=-00031 p=09781 a GluN1
eseteacuteben r=01357 p=03576 a GluN2A eseteacuteben r=- 02923 p=00542 a GluN2B
eseteacuteben) Nem talaacuteltunk szinaptikus GluN1-re jeloumllt aranyszemcseacuteket a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuten a piramissejt specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egerekben (15 aacutebra G n=34
102
szinapszis 2 egeacuter) Az interneuronok dendrittoumlrzseacutere eacuterkező glutamaacuteterg szinapszisok
viszont intenziacuteven jeloumllődtek ezekben az egerekben (nincs aacutebra) azt mutatva hogy a
szomatikus jel hiaacutenya nem technikai okokboacutel eredt a geacutenkiuumltoumltt aacutellatokban ugyanis csak
a piramissejtekből hiaacutenyzott a GluN1 feheacuterje az interneuronokboacutel nem
Tekintve hogy elektrofizioloacutegiai kiacuteseacuterletek maacuter mutattaacutek hogy
extraszinaptikusan is vannak NMDA receptorok (reacuteszletes kifejteacutes a III632
alfejezetben talaacutelhatoacute) megvizsgaacuteltuk az extraszinaptikus sejttest membraacutenokat is Az
extraszinaptikus NMDAR sűrűseacuteg 676plusmn172 910plusmn151 eacutes 265plusmn066
aranyszemcseμm2 volt a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni immunreakcioacuteban kuumlloumln-
kuumlloumln Ez a sűrűseacuteg 449-szor 541-szor eacutes 1762-szor volt alacsonyabb a szinaptikus
sűrűseacutegekneacutel de meacuteg mindig 2205-szor 1202-szor eacutes 549-szor nagyobb a hatter
festődeacutesneacutel a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni reakcioacutekban egyenkeacutent (15 aacutebra D-
F) Ezek az NMDA receptorok talaacuten (pl aktivitaacutesfuumlggő moacutedon) keacutesőbb a GABAerg
szinapszisokba keruumllnek vagy asszociaacuteloacutednak lipid-tutaj feheacuterjeacutekkel amik az NMDA
receptorok internalizaacutecioacutejaacutet vezeacuterlik (Swanwick et al 2009)
Oumlsszefoglalva a CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok
legalaacutebb keacutetharmada tartalmaz NMDA receptor alegyseacutegeket a felnőtt
hippokampuszban
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
posztszinaptikus NMDA receptorok
Azeacutert hogy meghataacuterozzuk az NMDAR pozitiacutev GABAerg szinapszisok
eredeteacutet eacutes hogy tovaacutebb erősiacutetsuumlk hogy kizaacuteroacutelag posztszinaptikusak az NMDA
receptorok beaacutegyazaacutes előtti immunarany kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B
alegyseacuteg ellen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban Minden alegyseacuteg festeacutes
posztszinaptikusan helyezkedett el a szomatikus GABAerg szinapszisokban (18 aacutebra)
GABAerg terminaacutelisok nem festődtek A szomatikus GABAerg szinapszisokban meacutert
aranyszemcseacutek lineaacuteris sűrűseacutege a GluN1 reakcioacuteban 0520 aranyszemcseμm volt miacuteg
az extraszinaptikus jeloumlleacutes joacuteval alacsonyabb volt (0058 aranyszemcseμm) Ez az
eredmeacuteny-most meacuteg egy moacutedszer hasznaacutelataacuteval- tovaacutebb megerősiacuteti hogy az NMDA
receptorok specifikusan a GABAerg szinapszisokkal asszociaacuteloacutednak
103
104
18 Aacutebra Az NMDA-receptorok eacutes az nNOS egyuumltt fejeződnek ki a kosaacutersejtek
terminaacutelisaiban
AndashC A beaacutegyazaacutes előtti GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegek elleni
immunreakcioacutekboacutel szaacutermazoacute elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken a sejttestre eacuterkező
GABAerg szinapszisokban kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan elhelyezkedő NMDA-receptor
jeloumlleacutes laacutethatoacute Et glutamaacuteterg terminaacutelis It GABAerg terminaacutelis Ps piramissejt
sejtteste Leacutepteacutek (C-ben) AndashC 200 nm DndashK Beaacutegyazaacutes előtti kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez reakcioacutekboacutel szaacutermazoacute felveacutetelek Sorozat- (D F H) eacutes egyes-(IndashK)
metszeteken laacutethatoacute hogy mind a PV- mind pedig a vGluT3CCK-pozitiacutev (soumlteacutet
csapadeacutek) kosaacutersejt-terminaacutelisok szinapszisai posztszinaptikusan kifejezik a GluN1 2A
eacutes 2B alegyseacutegeket (aranyszemcseacutek nyilakkal jeloumllve) E Sorozatmetszeteken laacutethatoacute
hogy az nNOS posztszinaptikusan van jelen mind a PV- (E) mind pedig a vGluT3-
pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban Leacutepteacutek (K-ban) DndashK 250 nm
Ezt koumlvetően immunarany-immunperoxidaacutez kettős jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk NMDAR-
parvalbumin (PV) eacutes NMDAR- vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3 (vGluT3) ellen Az
utoacutebbiroacutel joacutel ismert hogy az interneuronok koumlzuumll kizaacuteroacutelag a kolecisztokinin (CCK)-
tartalmuacuteakban talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (laacutesd III342 alfejezet Somogyi et
al 2004) eacutes koumlruumll-beluumll 90-aacutet jeloumlli meg CCK-pozitiacutev kosaacuterterminaacutelisoknak a CA1
reacutegioacuteban (nem publikaacutelt megfigyeleacutes) A hippokampuszban nincs aacutetfedeacutes a PV- eacutes
CCK-tartalmuacute interneuron populaacutecioacutek koumlzt Azt talaacuteltuk hogy a PV pozitiacutev
terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett szinapszisok 426-a (n=47 szinapszis 2 egeacuterből) volt jeloumllt
GluN1alegyseacutegre 364 (n=33 2 egeacuter) GluN2A alegyseacutegre eacutes 306 (n=36 2 egeacuter)
volt jeloumllt GluN2B alegyseacutegre (18 aacutebra D H J 15 aacutebra H) A vGluT3 pozitiacutev
terminaacutelisok szinapszisai eseteacuteben 610 (n=41 2 egeacuter) volt pozitiacutev GluN1-re 429
(n=28 2 egeacuter) GluN2A-ra eacutes 379 (n=29 2 egeacuter) GluN2B-re (18 aacutebra F I K 15
aacutebra I) Habaacuter a munkaacutenk soraacuten a szomatikus szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk neacutehaacuteny
dendritikus gaacutetloacute szinapszis szinteacuten pozitiacutev volt NMDAR alegyseacutegekre (nem mutatjuk)
Mivel az nNOS eacutes az NMDA receptor antitestek mind nyuacutelban keacuteszuumlltek iacutegy
nincs megbiacutezhatoacute moacutedszer arra hogy direkt kolokalizaacuteljuk ezeket az antitesteket Ennek
elleneacutere az a teacuteny az nNOS eacutes az NMDA receptor jelen volt a kosaacutersejt-
105
szinapszisokban (majdnem azonos araacutenyban reacuteszletes kifejteacutes a VII6 fejezetben
talaacutelhatoacute) szinteacuten erősen azt sugallja hogy kolokalizaacuteloacutednak a szomatikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus kompartmentjeacuteben
106
VII MEGBESZEacuteLEacuteS
Eacutertekezeacutesem legfontosabb eredmeacutenyei a koumlvetkezők
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokban
A hippokampaacutelis piramissejtekről joacutel ismert hogy kifejeznek nNOS-t eacutes leiacutertaacutek
a serkentő szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacutehoz viszonyiacutetott pontos
elhelyezkedeacuteseacutet is (laacutesd III51 alfejezetben) Feltehetően azeacutert nem volt adat az nNOS
107
GABAerg szinapszokban valoacute elhelyezkedeacuteseacuteről mert a serkentő szinapszisok
hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesaacuteban betoumlltoumltt szerepe toumlbb figyelmet nyert (laacutesd III572
alfejezet) illetve azeacutert is mert az nNOS jel csak nagyon gyengeacuten fixaacutelt szoumlveten
mutathatoacute ki beaacutegyazaacutes előtti kiacuteseacuterletekben (laacutesd V2 fejezet) A hippokampaacutelis CA1
piramissejtek kuumlloumlnboumlző tiacutepusuacute interneuronok aacuteltal szabaacutelyozoacutednak (laacutesd a III34
alfejezetben) melyek a piramissejtek kuumlloumlnboumlző domeacutenjeit ceacutelozzaacutek Kvantitatiacutev
eredmeacutenyeink eacutes a kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek arra engednek koumlvetkeztetni hogy a
kosaacutersejtek (mind a PV mind CCKvGluT3 tiacutepusuacute) aacuteltal keacutepzett szinapszisok nagy
reacutesze nNOS tartalmuacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is Hasonloacutean az AIS szinapszisok
melyeket a kandelaacuteber-sejtek keacutepeznek eacutes szaacutemos dendritikus szinapszis is nNOS
pozitiacutev volt A NO szaacutemaacutera a membraacutenok szabadon aacutetjaacuterhatoacutek meacutegis a NO jel csak paacuter
mikromeacuteterig detektaacutelhatoacute a termelődeacutes helyeacutetől (Iino 2006 Namiki et al 2005) Ezek
a tulajdonsaacutegok azt sugalljaacutek hogy a NO jelaacutetvitel nemcsak hateacutekony eacutes gyors vaacutelaszra
keacutepes hanem szinapszis specifikus is (laacutesd a III53 alfejezetben) Eredmeacutenyeink
szerint az nNOS nagy felduacutesulaacutest mutatott a GABAerg szinapszisokban (a
posztszinaptikus membraacutenban) a szomszeacutedos nem-szinaptikus membraacuten domeacutenekkel
oumlsszehasonliacutetva eacutes az interneuron terminaacutelisok melyek ezeket a szinapszisokat
alkotjaacutek tartalmaztak NO receptor NOsGC-t
Az nNOS akkor keacutepes NO termeleacutesre ha L-arginin eacutes oxigeacuten jelenleacuteteacuteben a
megemelkedett intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute hataacutesaacutera a kalcium-kalmodulin azt
aktivaacutelja (Bredt eacutes Snyder 1990 Lee eacutes Stull 1998) A serkentő szinapszisokban ezt a
lokaacutelis kalcium koncentraacutecioacutet szinaptikus NMDA receptorok eacutes egyeacuteb feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek tartjaacutek fenn Eddig nem igazoltaacutek olyan kalcium csatornaacutek jelenleacuteteacutet
a GABAerg szinapszisokban amik kellően magas kalcium szintet biztosiacutetanaacutenak a
GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten egeacuteszen lokaacutelisan Mindez nem is
meglepő tekintve hogy ezek beduacutesulaacutesa igen valoacutesziacutenűtlennek tűnt egy gaacutetloacute
szinapszisban Az L- eacutes T-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek jelen vannak ezen
szinapszisok koumlruumll a dendriteken eacutes a periszomatikus membraacutenokon (Kaacuteli eacutes Freund
2005 Magee et al 1998) Ezek a csatornaacutek mind dendritikus mind visszaterjedő
akcioacutes potenciaacutel hataacutesaacutera aktivaacuteloacutedhatnak megemelve a sejten beluumlli kalcium
koncetraacutecioacutejaacutet Amikor azonban az NMDA-adagolaacutes hataacutesaacutet vizsgaacuteltuk a
feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek gaacutetlaacutesa egyaacuteltalaacuten nem befolyaacutesolta a cGMP-jeloumlleacutest
108
(14 aacutebra E VI6 fejezet) iacutegy kicsi a valoacutesziacutenűseacutege hogy szerepet jaacutetszanaacutenak az
nNOS aktivaacutelaacutesaacuteban Bizonyos irodalmi adatok alapjaacuten az nNOS metabotroacutep
receptorokon keresztuumll intracellulaacuteris kalcium forraacutesboacutel is aktivaacutelhatoacute a mAchR
(kifejezetten M1M3) aktivaacutecioacutejaacutet vizsgaacuteltaacutek (Hu eacutes el-Fakahany 1993 Mathes eacutes
Thompson 1996) raacuteadaacutesul az M1M3 receptorok a piramissejtek teljes
szomatodendritikus tengelyeacuten megtalaacutelhatoacutek (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) valamint a mGluR5 aktivaacutecioacuteja hozhatoacute meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe
nNOS aktivaacutelaacutessal ami viszont leacutenyegesen kisebb mennyiseacutegben van jelen a (tuumlskeacuten
kiacutevuumlli) szomatodendritikus reacutegioacuteban (Lujaacuten et al 1997) Maacutes kutatoacutecsoportok szerint
azonban az nNOS kizaacuteroacutelag extracellulaacuteris forraacutesboacutel aktivaacutelhatoacute (Alagarsamy et al
1994 Muir et al 2010) Sajaacutet kiacuteseacuterleteink a metabotroacutep receptorok ingerleacuteseacutere ez
utoacutebbit tudtaacutek megerősiacuteteni a hippokampuszra neacutezve ugyanis sem a mAchR agonista
karbachol sem a mGluR5 agonista DHPG kuumlloumlnboumlző koncetraacutecioacutekban eacutes ideig
alkalmazva sem volt keacutepes az NO jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacutera (nem publikaacutelt adatok) A
lehetseacuteges kalcium forraacutesokat megvizsgaacutelva tehaacutet kizaacuteroacutelag az NMDA receptorok
aktivaacutelaacutesa tudta elindiacutetani az NO szinteacuteziseacutet (reacuteszletesen laacutesd VII5 eacutes VII6
fejezetben)
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
sal
Az NOsGC alegyseacutegek mRNS eloszlaacutesaacutet 8 napos patkaacuteny hippokampuszban kis
felbontaacutessal maacuter leiacutertaacutek eszerint gyenge α1 eacutes erősebb α2 eacutes β1 alegyseacuteg mintaacutezat volt
megfigyelhető (Gibb eacutes Garthwaite 2001) Felnőtt patkaacutenyokban ugyancsak kis
nagyiacutetaacutessal fennmaradt a nagy kuumlloumlnbseacuteg az α1 eacutes α2 alegyseacuteg festődeacuteseacuteben (Pifarreacute et
al 2007) Eredmeacutenyeink elsőkeacutent taacutertaacutek fel nagy felbontaacutessal sejtes szinten az α
alegyseacutegek elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban valamint az α1 eacutes α2 alegyseacuteg
festődeacuteseacutenek szeacutetvaacutelaacutesaacutet immunhisztokeacutemiai moacutedszerrel Kimutattuk hogy miacuteg az α1β1
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptor csak interneuronokban fejeződik ki addig az α2β1
komplex csak piramissejtekre korlaacutetozoacutedik mind egeacuterben mind patkaacutenyban
Eredmeacutenyuumlnk miszerint gyakorlatilag minden α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron pozitiacutev
volt β1 alegyseacutegre eacutes fordiacutetva nemcsak igazolja az antitestek specificitaacutesaacutet de
109
immunhisztokeacutemiai bizonyiacuteteacutekot szolgaacuteltat arra hogy nincs olyan interneuron ami csak
α2 tartalmuacute NOsGC-t fejezne ki A legtoumlbb periszomatikus axon terminaacutelis kifejezett
NOsGC α1 alegyseacuteget ami nagyban valoacutesziacutenűsiacuteti hogy mindkeacutet tiacutepusuacute szomatikus
gaacutetloacute szinapszis jeloumllődoumltt ezekben az aacutellatokban Raacuteadaacutesul sok axo-axonikus terminaacutelis
is tartalmazott NOsGC-t Ezek az adatok joacutel illeszkednek a periszomatikus szinapszisok
nNOS jeloumlleacuteseacuteneacutel tapasztaltakhoz ami azt sugallja hogy az NO szintaacutez eacutes az NO
receptor kifejeződeacutese a szinapszis keacutet oldalaacuten egybeesik A dendritikus eacutes
periszomatikus GABAerg terminaacutelisok NOsGC jeloumllődeacutese egeacuterben eacutes patkaacutenyban
megerősiacuteti hogy az NO jel detektaacutelhatoacute ezekben a terminaacutelisokban
Habaacuter a keacutet α alegyseacuteg elsődleges szerkezete jelentősen csak a regulaacutetoros
domeacutenben teacuter el egymaacutestoacutel eddig a keacutet izoforma- α1β1 eacutes α2β1- koumlzt semmilyen
funkcionaacutelisan relevaacutens kuumlloumlnbseacuteget sem mutattak ki a regulaacutecioacutes tulajdonsaacutegaik
szubsztraacutet affinitaacutesuk katalitikus aktivitaacutesuk vagy NO szenzitivitaacutesuk tekinteteacuteben (
laacutesd a III54 alfejezetben Russwurm et al 1998) Egy fontos kuumlloumlnbseacuteg azonban a keacutet
α alegyseacuteg koumlzt hogy szelektiacutev a szubcellulaacuteris ceacutelelemuumlk Uacutej eredmeacutenyek azt mutatjaacutek
hogy miacuteg az α1β1 izoforma citoplazmatikus addig az α2β1 izoforma lehorgonyzoacutedik a
PDZ-domeacutent hodozoacute PSD-95 feheacuterjeacutehez (Russwurm et al 2001) ami a serkentő
posztszinaptikus denzitaacutes egyik alkotoacuteja Tovaacutebbi adatokboacutel az is kideruumll hogy
valoacutejaacuteban a PSD-95 az NOcGMP kaszkaacuted szinte minden elemeacutevel keacutepes koumllcsoumlnhatni
beleeacutertve az nNOS-t is (Brenman et al 1996 Koesling et al 2004 Russwurm eacutes
Koesling 2002) Eacuteppen ezeacutert azt gondoljuk hogy a hippokampaacutelis piramissejtek
serkentő szinapszisaiban a PSD-95 koumlti az NOsGC α2β1-t az nNOS-sal eacutes az NMDA
receptorral egyuumltt a posztszinaptikus oldalon miacuteg preszinaptikusan az α2β1 egyeacuteb PDZ-
domeacuten tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutehez koumltődhet mint peacuteldaacuteul a szinapszis-asszociaacutelt
protein-97 (Muumlller et al 1995) Habaacuter a piramissejtekre eacuterkező GABAerg
szinapszisokban meacuteg nem figyeltek meg PSD-95 feheacuterjeacutet toumlbb PDZ-domeacuten tartalmuacute
horgonyzoacute feheacuterjeacutet mint a glutamaacutet-receptor-koumllcsoumlnhatoacute proteint (GRIP1) vagy a
szinaptikus aacutellvaacutenyzoacute molekula (SSCAM) sikeruumllt kimutatni (Charych et al 2004
Hirao et al 1998 Kittler et al 2004 Sumita et al 2007) Ezek tehaacutet horgonyzoacuteik
lehetnek az nNOS molekulaacuteknak a GABAerg szinapszisokban ahova akaacuter meacuteg az
NOsGC α2β1 izoforma is bekoumltődhet Ahogy a munkaacutenkboacutel is kideruumllt az α1β1 izoforma
pedig a szinapszisok preszinaptikus oldalaacuten vagyis csak a GABAerg terminaacutelisokban
110
volt jelen Spekulaacutecioacutekeacutent azt is felteacutetelezhetjuumlk hogy mivel az interneuronokon
veacutegződő serkentő szinapszisokban szinteacuten talaacutelhatoacute PSD-95 (El-Husseini et al 2000)
az α2 alegyseacuteg azonban hiaacutenyzik az interneuronokboacutel iacutegy az interneuronok serkentő
szinapszisaiboacutel hiaacutenyozhat a szinaptikus plaszticitaacutes ezen formaacuteja
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC koumlzvetiacutetette jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
Az in situ hibridizaacutecioacutes eacutes immunhisztokeacutemiai adatok azt mutattaacutek hogy nem
minden interneuron volt egyformaacuten pozitiacutev NOsGC α1 alegyseacutegre Megvizsgaacutelva neacutegy
ritkaacuten aacutetlapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet a fluoreszcens meacutereacuteseink azt mutattaacutek hogy
miacuteg a periszomatikus CCK eacutes PV pozitiacutev interneuronok nagy reacutesze kifejez NOsGC-t
addig a dendriteket ceacutelzoacute SOM eacutes nNOS pozitiacutev interneuronok kevesebb mint
egyharmada tartalmazott NOsGC-t Azt is kimutattuk hogy a CCK pozitiacutev kosaacutersejtek
amiket CB1 receptor ellenes immunreakcioacute segiacutetseacutegeacutevel azonosiacutetottunk sosem fednek
aacutet az nNOS tartalmuacute interneuronok populaacutecioacutejaacuteval a CA1 teruumlleteacuten Az NOsGC
kimutataacutesa ezen interneuronok egy bizonyos reacuteszeacuteben nem felteacutetlenuumll jelenti azt hogy
az NOsGC tartalom tovaacutebbi alpopulaacutecioacutekra osztanaacute ezeket az interneuron tiacutepusokat
Sokkal inkaacutebb egy dinamikusan vaacuteltozoacute aacutellapotfuumlggő tulajdonsaacutega lehet az NOsGC
tartalom ezeknek a sejteknek Mindazonaacuteltal eacuterdekes hogy szignifikaacutens korrelaacutecioacute
mutatkozott a PV vagy nNOS pozitiacutev sejttestek meacuterete eacutes NOsGCα1 tartalma koumlzoumltt
ami arra utal hogy az NOsGC jelenleacutete alapvető metabolikus kuumlloumlnbseacutegekkel van
kapcsolatban meacuteg egy adott interneuron populaacutecioacuten beluumll is (az ok-okozati oumlsszefuumlggeacutes
egyelőre bizonyiacutetaacutesra vaacuter) Oumlsszegezve eredmeacutenyeink megmutattaacutek hogy az NO
jelaacutetvitel molekulaacuteris alkotoacuteelemei jelen vannak a hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben eacutes kuumlloumlnboumlzik a glutamaacuteterg szinapszisokban talaacuteltakhoz
keacutepest Ez a molekulaacuteris kuumlloumlnbseacuteg lehetőveacute teszi a gaacutetloacute eacutes serkentő szinaptikus
plaszticitaacutes szelektiacutev eacutes kuumlloumlnboumlző manipulaacutecioacutejaacutet ami remeacutenyt adhat a joumlvőben olyan
idegrendszeri megbetegedeacutesek farmakoteraacutepiaacutejaacuteban melyek a serkenteacutes eacutes a gaacutetlaacutes
egyensuacutelyaacutenak felborulaacutesaacuteval jaacuternak az agykeacuteregben
111
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesra
Az NOsGC-eacuten keresztuumll leacutetrejoumlvő cGMP szinteacutezis a meghataacuterozoacute leacutepeacutes a NO
jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel az agyban (Boulton et al 1994 Makhinson et al 2006
Monfort et al 2002) Szubkortikaacutelis teruumlleteken a NO-NOsGC-cGMP uacutetvonal szerepeacutet
a GABAerg neurotranszmisszioacute serkenteacuteseacuteben (Klyachko et al 2001 Kraus eacutes Prast
2002 Li et al 2004) eacutes gaacutetlaacutesaacuteban (Ozaki et al 2000) is kimutattaacutek A hippokampusz
GABAerg szinapszisairoacutel egyetlen adat aacutell rendelkezeacutesuumlnkre amikor is a CCK (eacutes
CB1R) tartalmuacute kosaacutersejtek DSI jelenseacutegeacutet vizsgaacutelva az NO az eCB-okkal
egyuumlttműkoumldoumltt a GABAerg jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezve (Makara et al 2007) A
hippokampusz toumlbbi interneuronjaacutenak NO szabaacutelyozaacutesaacuteroacutel egyelőre nincs adat A
cGMP legfontosabb ceacutelelemei (reacuteszletesen laacutesd a III56 alfejezetben) (1) a CNG
csatornaacutek melyek koumlzuumll neacutehaacutenyat maacuter kimutattak hippokampaacutelis interneuronokban
(Kingston et al 1996 Loumlrincz et al 2002 Maccaferri eacutes McBain 1996) (2) a cGMP-
fuumlggő foszfodieacuteszteraacutezok (PDE) szinteacuten kimutathatoacutek interneuronokban eacutes (3) a PKG
enzimek ami valoacutesziacutenűleg szinteacuten megtalaacutelhatoacute interneuronokban (de Vente et al
2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKGII a paraventrikulaacuteris magban
NO-cGMP-fuumlggő moacutedon a GABAerg transzmisszioacute noumlvekedeacuteseacutet okozta (Li et al
2004) A PDE-k hataacutesai sokreacutetűek lehetnek visszahathatnak a cGMP bontaacutesaacutera cGMP
fuumlggő moacutedon kihathatnak a cAMP lebontaacutesaacutera eacutes a cAMP-fuumlggő PDE-k is fokozhatjaacutek
a cGMP lebontaacutesaacutet A cGMP-cAMP egyensuacutely eltolaacutesa is kihat a neurotranszmisszioacutera
Habaacuter a ceacutelelemek megleacutete toumlbbnyire igazolt a hippokampuszban interneuron tiacutepus
terminaacutelis populaacutecioacutes szintű eloszlaacutesuk nem ismert
Az agyban aacuteltalaacutenosan a NO hataacutesa kisseacute ellentmondaacutesos mind a GABAerg
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesa mind serkenteacutese ismert Erre toumlbb magyaraacutezat is lehetseacuteges vagy a
kiacuteseacuterleteket nem veacutegezteacutek megfelelő NO koncentraacutecioacute mellett ami nem meglepő
ismerve a mostansaacuteg napvilaacutegot laacutetott valoacutes fizioloacutegiaacutes NO koncentraacutecioacutekat (laacutesd a
III53 alfejezetben) vagy pedig lehet egyeacuteb bioloacutegiai magyaraacutezata is Utoacutebbira peacutelda
lehet hogy a koraacutebban emliacutetett ceacutelelemek kuumlloumlnboumlző kombinaacutecioacutei a terminaacutelis
populaacutecioacutekban akaacuter ellenteacutetes hataacutest is kifejthetnek a GABAerg transzmisszioacutera A
hippokampuszban ndash ahol az NO-eCB koumllcsoumlnhataacutesaacutet maacuter leiacutertaacutek ndash egy nemreacutegiben
publikaacutelt cikkből kideruumllt hogy ha a kainaacutet receptorok oumlnmagukban helyezkedtek el a
112
preszinaptikus terminaacutelison akkor aktivaacutecioacutejuk a transzmisszioacute serkenteacuteseacutet amikor
CB1 receptorokkal egyuumltt fejeződtek ki akkor annak gaacutetlaacutesaacutet okozzaacutek (Lourenccedilo et al
2010) Paacuterhuzamot vonva a periszomatikus kosaacutersejtekkel elkeacutepzelhetőnek tartom
hogy a PV kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a NO noumlvelneacute a GABA felszabadulaacutesaacutet a CCK-
CB1 kosaacuter terminaacutelisokban pedig a NO az eCB rendszerrel egyuumlttműkoumldve
csoumlkkenteneacute azt Ez funkcionaacutelis szempontboacutel is megaacutellnaacute a helyeacutet hiszen a CCK
kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel adott esetben (faacutezis-előretoloacutedaacutes) mindenkeacuteppen meg kell
szabadulni (a keacutet paacutelya erősiacuteti egymaacutest) miacuteg az ldquooacuteraműrdquo PV kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel
semmikeacuteppen sem erősiacuteteacutesuumlk pedig veacutelemeacutenyem szerint segiacuteteneacute az oszcillaacutecioacutekban
betoumlltoumltt szerepuumlket Egy ilyen ldquoJanusrdquo szabaacutelyozaacutesra szinteacuten elkeacutepzelhető egy PDE-
hipoteacutezis a kuumlloumlnboumlző PDE-k a jelaacutetvitel serkenteacuteseacutet eacutes gaacutetlaacutesaacutet is okozhatjaacutek Ha egy
ilyen szeacutetvaacutelaacutes teacutenyleg leacutetezne annak klinikai koumlvetkezmeacutenyei is lehetneacutenek hiszen a
legtoumlbb PDE-nak specifikus gaacutetloacuteszere is van raacuteadaacutesul ezek maacutes indikaacutecioacuteval maacuter
forgalomban leacutevő gyoacutegyszerek (sziacuteveleacutegtelenseacuteg erektilis zavarok)
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Az NMDA receptorok eacutes a kalciumfuumlggő nNOS egyuumltt van lehorgonyozva a
glutamaacuteterg szinapszisokban ami biztosiacutetja hogy az nNOS műkoumldeacutese aktivitaacutesfuumlggő
moacutedon koumlvetkezzen be Eredmeacutenyeink alapjaacuten a nNOS a piramissejtek sejttesteacutere
eacuterkező GABAerg szinapszisokban is kifejeződik Bizonyos periszomatikus
szinapszisokban a NO a szinaptikus transzmisszioacutet is keacutepes befolyaacutesolni (laacutesd előbb
(Makara et al 2007) Azt is kimutattuk hogy az NMDA receptorok felelősek lehetnek
az nNOS beindiacutetaacutesaacuteeacutert a GABAerg szinapszisokban eacutes ennek koumlvetkezmeacutenyekeacutent
keletkezik is cGMP a GABAerg terminaacutelisokban Radioimmunoassay segiacutetseacutegeacutevel maacutes
kutatoacutecsoportok kimutattaacutek hogy miacuteg NMDA (300 μM) adagolaacutesa hatalmas cGMP
noumlvekedeacutessel jaacuter a vad tiacutepusuacute egeacuter CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutejaacuteban addig nem
figyelhető meg cGMP szint noumlvekedeacutes az NOsGC α1-- egeacuter ugyanezen agyteruumlleteacuten
(Taqatqeh et al 2009) Tekintve hogy kiacuteseacuterleteinkben az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmuacute
NO receptor kizaacuteroacutelag GABAerg interneuronokban volt kimutathatoacute ezen az
agyteruumlleten a fenti eredmeacutenyek azt sugalljaacutek hogy az NMDA kivaacuteltotta cGMP
felhalmozoacutedaacutes elsősorban a GABAerg interneuronokban toumlrteacutent Valoacuteban azt talaacuteltuk
113
hogy a hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletekhez adagolt mindoumlssze 5μM NMDA massziacutev
cGMP halmozoacutedaacutest indukaacutelt a kosaacutersejtek axonterminaacutelisaiban Valoacutesziacutenűtlen azonban
hogy ez a hataacutes direkt moacutedon az interneuronok dendritjein leacutevő NMDA receptorokon
keresztuumll joumltt volna leacutetre mert a hataacutes vaacuteltozatlan maradt mikor tetrodotoxin (TTX)
segiacutetseacutegeacutevel gaacutetoltuk az akcioacutes potenciaacutelok terjedeacuteseacutet ami termeacuteszetesen eacuterintette az
interneuronokat is Tovaacutebbaacute kimutattaacutek hogy valoacutesziacutenűtlen hogy 10μM-naacutel kevesebb
NMDA NO termeleacutest vaacuteltson ki az nNOS pozitiacutev interneuronokboacutel Amikor 100μM
NMDA-val leacutetre is hoztaacutek az NO termeleacutest ezen interneuronokban a TTX akkor is
keacutepes volt kiveacutedeni ezt a hataacutest (Lovick et al 1999) Ez megerősiacuteti hogy
valoacutesziacutenűtlen hogy kiacuteseacuterleteink soraacuten az 5μM NMDA adagolaacutesaacutenak baacutermilyen hataacutesa
lett volna az interneuronok NO termeleacuteseacutere TTX jelenleacuteteacuteben A feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek gaacutetlaacutesa sem befolyaacutesolta az NMDA aacuteltal leacutetrehozott hataacutest ami azt
sugallja hogy az NMDA receptorokon keresztuumlli kalcium beaacuteramlaacutes hateacutekony volt
Raacuteadaacutesul eacutelettani kiacuteseacuterletek alapjaacuten a NO koncentraacutecioacuteja 1 nM (vagy az alatti) eacuterteacuteket
vesz fel a termelődeacutes helyeacuten eacutes gyorsan csoumlkken a szinapszis koumlruumll a szoumlvet magas NO
elnyelőkeacutepesseacutege miatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Iacutegy tehaacutet valoacutesziacutenűtlen hogy a NO a
termelődeacutes helyeacutetől szaacutemiacutetott 1-15 mikromeacuteteren tuacutel keacutepes lenne befolyaacutesolni a helyi
jelaacutetvitelt az axon terminaacutelisokban Az NMDA indukaacutelta cGMP felhalmozoacutedaacutes teljesen
kiveacutedhető volt NMDAR nNOS vagy NOsGC gaacutetloacutek előinkubaacutelaacutesaacuteval eacutes teljesen
hiaacutenyzott az nNOS -- egerekből Ezen eredmeacutenyek arra utalnak hogy az NMDA
receptorok melyeket koumlzvetlenuumll a szomatikus GABAerg szinapszisokban talaacuteltunk
felelősek az nNOS-NO-NOsGC-cGMP kaszkaacuted beindiacutetaacutesaacuteeacutert Habaacuter munkaacutenkban a
CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutera foacutekuszaacuteltunk eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a
szinapszisok NO-fuumlggő szabaacutelyozaacutesa kuumlloumlnboumlzőkeacuteppen műkoumldik a hippokampusz egyes
reacutegioacuteiban A NO donor minden Ammon-szarvi teruumlleten keacutepes volt a cGMP jel
emeleacuteseacutere a gyrus dentatusban azonban nem ami valoacutesziacutenűleg a szemcsesejtek
speciaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegainak eacutes ebből koumlvetkező szerepuumlknek koumlszoumlnhető (laacutesd
a III32 eacutes III33 alfejezetekben) Mindamellett feltűnő kuumlloumlnbseacutegek voltak az
Ammon szarv kuumlloumlnboumlző reacutegioacutei koumlzoumltt is A CA1 eacutes CA3c kosaacutersejt terminaacutelisaiban
nem volt nNOS-cGMP alapaktivitaacutes de massziacutevan aktivaacutelhatoacute volt NMDA
adagolaacutesaacuteval miacuteg a CA3ab reacutegioacute kosaacutersejt terminaacutelisai rendelkeztek neacutemi cGMP
aktivitaacutessal de NMDA adaacutesaacuteval maacuter nem lehetett tovaacutebbi noumlvekedeacutest eleacuterni Annak
114
hogy a CA3ab eacutes CA3c piramissejtek morfoloacutegiai kuumlloumlnbseacutegeinek (laacutesd a III32 eacutes
III33 alfejezetekben) van-e jelentőseacutege a jelenseacutegben nem tisztaacutezott Oumlnmagaacuteban nem
magyaraacutezhatja a reacutegioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteget az NMDA receptorok kuumlloumlnboumlző NMDA
koumlteacutesi affinitaacutesa mivel a CA3c ebben nem kuumlloumlnboumlzik a toumlbbi CA3 reacutegioacutetoacutel eacutes az
NMDA koumlteacutes a gyrus dentatusban is erős (Monaghan eacutes Cotman 1985) Ezek a
regionaacutelis kuumlloumlnbseacutegek megfigyelhetők voltak a TTX tartalmuacute magneacutezium-mentes
oldat alkalmazaacutesaacutenaacutel is ami azt mutatja hogy valoacutesziacutenűleg nem az NMDA receptorok
feszuumlltseacuteg-eacuterzeacutekenyseacutegeacuteben volt kuumlloumlnbseacuteg az egyes reacutegioacutekban Egy koraacutebbi
tanulmaacutenyban nagy teacuterbeli felbontaacutesuacute NMDA mikroinjektaacutelaacutest veacutegeztek a
hippokampaacutelis principaacutelis sejtek sejttestei mellett eacutes a keletkező NO koncentraacutecioacutejaacutet a
koumlzvetlen koumlzeleacuteben meacuterteacutek mikroszenzor segiacutetseacutegeacutevel (Ledo et al 2004) Ezekben a
kiacuteseacuterletekben a hippokampusz kuumlloumlnboumlző reacutegioacuteiban meacutert NO koncentraacutecioacute joacutel korrelaacutelt
az aacuteltalunk NMDA-val kivaacuteltott reacutegioacutespecifikus cGMP termelődeacutessel Eredmeacutenyeink
azt sugalljaacutek hogy azok a meacutert kuumlloumlnbseacutegek joacutereacuteszt a periszomatikus GABAerg
szinapszisokban leacutetrejoumlvő massziacutev nNOS-cGMP kaszkaacuted aktivaacutecioacutejaacuteboacutel szaacutermaznak
mivel a mikroszenzor a periszomatikus reacutegioacuteban volt eacutes a glutamaacuteterg terminaacutelisok
nagy reacutesze toumlbb tiacutez mikromeacuteterre talaacutelhatoacute innen a stratum radiatumban
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokban
Ahogy az eredmeacutenyekneacutel olvashatoacute a szomatikus GABAerg szinapszisok 75-
a tartalmazott nNOS enzimet posztszinaptikusan miacuteg 79-a a terminaacutelisaiknak NO
receptor tartalmuacute (NOsGC α1β1) volt Tovaacutebbaacute ezen GABAerg terminaacutelisok 57-a
cGMP termeleacutest mutat NMDA adagolaacutesaacutera eacutes legalaacutebb 66-a ezeknek a
szinapszisoknak kifejezi az NMDA receptor GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegeacutet
posztszinaptikusan Ezen alegyseacutegek eloszlaacutesa nem kuumlloumlnboumlzoumltt a kuumlloumlnboumlző
kosaacutersejtek szinapszisaiban ami arra utal hogy az NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP
uacutetvonal a legtoumlbb ha nem az oumlsszes GABAerg szinapszisban megtalaacutelhatoacute (19 aacutebra) A
kalciumfuumlggő nNOS 05-1 μM kalcium hataacutesaacutera kezd NO termeleacutesbe (Lee eacutes Stull
1998) A glutamaacuteterg szinapszisokban ekkora meacuterteacutekű kalciumszint noumlvekedeacutes a
funkcionaacutelisan koumltoumltt NMDA receptorokon keresztuumll joumln leacutetre (Brenman eacutes Bredt
1997) Az NMDA receptorok eacutes az nNOS posztszinaptikus asszociaacutecioacuteja biztosiacutetja
115
hogy a NO termelődeacutese a szinapszisokban teacuterben korlaacutetozottan eacutes aktivitaacutes fuumlggő
moacutedon joumlhessen leacutetre ami nagyban noumlveli az informaacutecioacute feldolgozoacute kapacitaacutest eacutes a
teacuterbeli szelektivitaacutest Ez kuumlloumlnoumlsen fontos lehet a GABAerg interneuronok aacuteltal keacutepzett
szinapszisokban mert ezen neuronok alapvető szerepet jaacutetszanak a populaacutecioacutes kisuumlleacutesi
mintaacutezatok szabaacutelyozaacutesaacuteban a hippokampuszban (Freund 2003) Habaacuter becsleacuteseink
alapjaacuten koumlruumllbeluumll oumltszoumlr kevesebb NMDA receptor van a GABAerg szinapszisokban a
glutamaacuteterg szinapszisokhoz keacutepest kinetikai meacutereacutesek alapjaacuten ez toumlbb mint eleacutegseacuteges
ahhoz hogy preszinaptikusan cGMP felhalmozoacutedaacutest okozzon koumlszoumlnhetően a NO-jel
nagyon hateacutekony detektaacutecioacutejaacutenak eacutes amplifikaacutecioacutejaacutenak (laacutesd a III54 alfejezetben
(Garthwaite 2008) Mind az nNOS mind az NMDA receptorok PDZ-tartalmuacute
feheacuterjeacutekhez vannak lehorgonyozva a glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus
denzitaacutesaacutehoz Mindemellett a ldquoSynaptic Scaffolding Moleculerdquo (SSCAM) PDZ-domeacuten
tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutet azonkiacutevuumll hogy megtalaacuteltaacutek hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisokban is (laacutesd VII2 fejezetben (Sumita et al 2007) kimutattaacutek az NMDA
receptor alegyseacutegekkel valoacute interakcioacutejaacutet is (Hirao et al 1998) Koumlvetkezeacuteskeacuteppen ezek
a feheacuterjeacutek felelősek lehetnek az NMDA receptorok eacutes nNOS egyuumlttes lehorgonyzaacutesaacuteeacutert
a GABAerg szinapszisokban
A GABAerg szinapszisokban elhelyezkedő NMDA receptorok az NO rendszer
aktivaacutelaacutesaacuten kiacutevuumll fontos szerepet jaacutetszhatnak a GABAA receptorok szinaptikus
szintjeacutenek aktivitaacutesfuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban is (Muir et al 2010)
NMDA receptor koumlzvetiacutetette aacuteramokat maacuter reacutegoacuteta leiacutertak a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuteboacutel toumlrteacutenő elvezeteacutes soraacuten eacutes elektrofizioloacutegiai meacutereacutesek alapjaacuten az NMDA
receptorok toumlbb mint egyharmada a serkentő szinapszisokon kiacutevuumll helyezkedik el (laacutesd
a III632 alfejezetben) Eredmeacutenyeinkkel egyeteacuterteacutesben a leguacutejabb eredmeacutenyek
alapjaacuten a sejttesten a GluN1 alegyseacuteg mellett GluN2A eacutes GluN2B oumlsszeteacutetelű NMDA
receptorok is vannak (Harris eacutes Pettit 2007) Bebizonyiacutetottuk hogy a GABAerg
szinapszisok mindhaacuterom NMDAR alegyseacuteget kifejezik mindamellett azt is kimutattuk
hogy egy reacuteszuumlk ldquovaloacutebanrdquo extraszinaptikus A piramissejtek sejttesteacutere nem eacuterkeznek
glutamaacuteterg szinapszisok (Megiacuteas et al 2001) ami tovaacutebb erősiacuteti hogy ezek a
receptorok extraszinaptikusak
116
19 Aacutebra Az NMDAR-nNOS jelpaacutelya felteacutetelezett uacutetvonalaacutenak sematikus aacutebraacuteja a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisokban
Az aacutebraacuten egy szinapszis sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban
helyezkednek el az NMDA receptorok melyeket felteacutetelezhetően a GABAerg
szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute glutamaacutet-receptor horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl GRIP1
SSCAM) kapcsoljaacutek oumlssze a membraacuten alatt talaacutelhatoacute nNOS molekulaacutekkal Az nNOS
Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid termeleacutes mely
a preszinaptikus receptoraacuten az α1β1 alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NOsGC-eacuten hatva cGMP
termeleacuteshez vezet A cGMP aacuteltal iraacutenyiacutetott maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak minden
bizonnyal befolyaacutesoljaacutek a terminaacutelisban leacutetrejoumlvő neurotranszmisszioacutet A kezdeti leacutepeacutes
vagyis az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja szaacutemos forraacutesboacutel szaacutermazhat bdquotuacutelcsorduloacuterdquo
vagy asztrocita eredetű glutamaacutetboacutel eacutesvagy a GABAerg terminaacutelisok
aszpartaacutetglutamaacutet uumlriacuteteacuteseacuteből
117
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacutera
A leghataacutesosabb endogeacuten NMDA receptor ligand a glutamaacutet eacutes az aszpartaacutet A
hippokampaacutelis CCK-tartalmuacute kosaacutersejtek kifejeznek vGluT3 tiacutepusuacute vezikulaacuteris
glutamaacutet transzportert (Somogyi et al 2004) Megfigyelteacutek hogy a halloacuterendszerben a
haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacutenek szempontjaacuteboacutel alapvető a vGluT3 tartalmuacute GABAerg
terminaacutelisok egyuumlttes glutamaacutet uumlriacuteteacutese (Noh et al 2010) Meglepő moacutedon
hippokampaacutelis GABAerg terminaacutelisokroacutel kimutattaacutek hogy keacutepesek vezikulaacuterisan
aszpartaacutetot uumlriacuteteni (Gundersen et al 2004) Az eddigi egyetlen ismert vezikulaacuteris
aszpartaacutet transzportert is sikeruumllt maacuter kimutatni hippokampaacutelis szinaptikus vezikulaacutekon
(Miyaji et al 2008) Iacutegy az aszpartaacutet eacutesvagy glutamaacutet ami a GABAerg
terminaacutelisokboacutel uumlruumllt keacutepes lehet aktivaacutelni a GABAerg szinapszisban leacutevő NMDA
receptorokat Habaacuter a gyrus dentatus-ban mutattak maacuter ki NMDA receptorokat
szomatikus szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisokban eacutes immuncitokeacutemiai
bizonyiacuteteacutekot is talaacuteltak GABAerg terminaacutelisokboacutel toumlrteacutenő aszpartaacutet uumlriacuteteacutesre (Gundersen
et al 2004) az NO koumlzvetiacutetette szabaacutelyozaacutes minden bizonnyal elteacuterő itt mivel nem
tapasztaltunk cGMP jelet a gyrus dentatus kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Egy maacutesik lehetseacuteges mechanizmus az NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutera az
asztrocitaacutekboacutel toumlrteacutenő glutamaacutet uumlriacuteteacutes A periszomatikus GABAerg interneuronok
ismeacutetlődő ingerleacuteseacutevel kalcium hullaacutemokat lehet kivaacuteltani a szomszeacutedos asztrocitaacutekban
GABAB receptorok aktivaacutecioacutejaacuten keresztuumll Ennek eredmeacutenyekeacutent az asztrocitaacutek
glutamaacutetot uumlriacutetenek mely keacutepes vaacuteltoztatni a gaacutetloacute posztszinaptikus aacuteramokat Ezt a
hataacutest ionotroacutep glutamaacutet receptor antagonistaacuteval gaacutetolni lehetett (Kang et al 1998)
Annak eacuterdekeacuteben hogy hateacutekonyan lehessen beindiacutetani az NMDAR-nNOS-cGMP
uacutetvonalat a GABAerg szinapszisokban a glutamaacutet vagy aszpartaacutet jelnek egybe kell
esnie a piramissejt membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval amit legnagyobb valoacutesziacutenűseacuteggel egy
akcioacutes potenciaacutel ideacutez elő Dendritikus vagy visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelok mind
hataacutessal lehetnek a taacutevolabbi GABAerg szinapszisokra is Ez a mechanizmus- az
asztrocita haacuteloacutezat aktivaacutecioacutes aacutellapota aacuteltal befolyaacutesolva-lehetőveacute teszi a GABAerg
transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesaacutet mind a piramissejt mind az afferens interneuron
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben
118
VII8 A NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid
rendszerrel a GABAerg szinapszisokban
Felmeruumll a keacuterdeacutes hogy mieacutert leacutetezik keacutet retrograacuted rendszer a GABAerg
szinapszisokban egymaacutessal paacuterhuzamosan Miben maacutes a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
maacuter joacutel ismert endokannabinoid jelaacutetvitelhez keacutepest Ezekre a keacuterdeacutesekre proacutebaacutelok
vaacutelaszt adni neacutemely ponton azonban csak hipoteacutezisemre hagyatkozhatok
Elsőre is szembeoumltlő kuumlloumlnbseacuteg a keacutet retrograacuted jel szinapszis populaacutecioacutek koumlzoumltti
megoszlaacutesa Miacuteg az eCB jelaacutetvitel kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneurok szaacutemaacutera eacuterhető
el addig a NO jelaacutetvitel az interneuronok szinapszisaiban joacuteval aacuteltalaacutenosabb
mechanizmusnak tűnik
Koumlvetkező kuumlloumlnbseacuteg a jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacuteban hogy miacuteg az NO szinteacutezise
NMDA-receptorokhoz koumltoumltt (feszuumllseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutek blokkolaacutesa nem
vaacuteltoztatta a cGMP felhalmozoacutedaacutesaacutet eacutes a metabotroacutep receptrok aktivaacutelaacutesa sem vaacuteltott ki
NO szinteacutezist laacutesd a VII1 alfejezetben) addig az eCB szinteacutezise szaacutemos inger hataacutesaacutera
(IC eacutes EC kalcium-szint noumlvekedeacutesen keresztuumll egyaraacutent illetve metabotroacutep
receptorokon kalcium-fuumlggetlen uacutetvonalon is laacutesd a III42 alfejezetben) veacutegbemehet
Ha a kalciumfuumlggő eCB szinteacutezist vesszuumlk az oumlsszehasonliacutetaacutes alapjaacuteul akkor irodalmi
adatok alapjaacuten az eCB szinteacutezis 4 microM koumlruumlli intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute mellett
indul meg (Wang eacutes Zucker 2001) miacuteg az NO szinteacutezis kalciumigeacutenye ~05-1 microM
(Bredt eacutes Snyder 1990) vagyis sokkal kisebb ingeruumllet mellett is kialakul az NO
hataacutesa A szintetizaacuteloacute enzimek elhelyezkedeacutese is fontos kuumlloumlnbseacuteget mutat a DGLα
sosem talaacutelhatoacute a szinapszisban az mindig periszinaptikus miacuteg az nNOS szorosan
makromolekulaacuteris komplexbe van koumltve a teljes jelaacutetviteli apparaacutetussal a szinapszisban
iacutegy az nNOS szaacutemaacutera a kisebb NMDA receptor aktivaacutecioacute is lokaacutelisan elegendő
kalciumot biztosiacutet a szinteacutezishez NMDA receptor aktivaacutecioacuteval sejtkultuacuteraacuteban sikeruumllt
eCB szinteacutezist eacutes DSI-t (helyesebben NMDA-eCB-STD-t laacutesd a III422 alfejezetben)
kivaacuteltani a gaacutetloacute szinapszisokban de csak olyan magas NMDA koncetraacutecioacuteval ami
maximum egy glutamaacuteterg szinapszisban fordulhat elő alacsonyabb koncetraacutecioacuteval
pedig nem sikeruumllt DSI-t (NMDA-eCB-STD-t) kivaacuteltani (Ohno-Shosaku et al 2007) A
keacutet retrograacuted jel hatoacutetaacutevolsaacutega is meghataacuterozoacute Az eCB-ok 20 microm beluumll is keacutepesek meacuteg
szabaacutelyozni a koumlrnyezetuumlkben leacutevő szinapszisokat (hetroszinapsztikus modulaacutecioacute laacutesd a
119
III424 alfejezetben) miacuteg a NO hataacutesa szinapszis-specifikusnak tekinthető a
maximaacutelis 1-2 microm terjedeacutessel
Ezek alapjaacuten felteacutetelezhető hogy a keacutet jelpaacutelya maacutes funkcioacute ellaacutetaacutesaacutera
specializaacuteloacutedott a GABAerg szinapszisokban A eCB-CB1R jelaacutetvitel a preszinaptikus
GABAerg aktivitaacutestoacutel fuumlggetlenuumll a posztszinaptikus piramissejt aktivitaacutesaacutenak
megfelelően a depolarizaacutecioacute magas kalcium-szint eacutes az eCB heteroszinaptikus
terjedeacutese miatt toumlbb szinapszisban egyuumlttesen beindul (ami a faacutezis-előretoloacutedaacutes
kialakulaacutesaacutet eredmeacutenyezheti) Ezzel szemben az NMDA receptorok koincidencia
detektor tulajdonsaacutega miatt a NO rendszer aktivaacutelaacutesa csak a pre- eacutes posztszinaptikus
sejt vagy a haacuteloacutezati aktivitaacutesra reagaacuteloacute gliasejt eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes
aktivaacutecioacuteja soraacuten lokaacutelis kalciumszint noumlvekedeacutessel eacutes szinapszis-specifikusan alakul
ki sokkal pontosabb szabaacutelyozaacutest teacuteve lehetőveacute a pre- eacutes posztszinaptikus sejt
kommunikaacutecioacutejaacuteban
120
VIII KOumlVETKEZTETEacuteSEK
Eacutertekezeacutesem koumlvetkezteteacutesei az alaacutebbiak
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
121
IX OumlSSZEFOGLALAacuteS
A nitrogeacuten monoxid (NO) fontos szerepet jaacutetszik a neuronok szinaptikus
plaszticitaacutesaacuteban eacutes a retrograacuted jelaacutetvitelben Szintetizaacuteloacute enzime az idegsejtekben a
neuronalis NO szintaacutez (nNOS) Receptora a NO szenzitiacutev guanilaacutet ciklaacutez (NOsGC) az
agyban keacutet funkcionaacutelis alegyseacutegoumlsszeteacutetellel van jelen α1β1 eacutes α2β1 heterodimerkeacutent
Első kiacuteseacuterletsorozatunkban vizsgaacuteltuk hogy a retrograacuted NO jelaacutetviteli uacutetvonal elemei
jelen lehetnek-e a glutamaacuteterg szinapszisokon kiacutevuumll a GABAergekben is Munkaacutenkban
elsőkeacutent mutattuk ki hogy a nNOS megtalaacutelhatoacute a piramissejteken veacutegződő GABAerg
terminaacutelisok szinapszisaiban is Leiacutertuk hogy az NOsGC α1-alegyseacutegeacutet csak
interneuronok fejezik ki piramissejtek nem iacutegy feltehetően az előbbiek α1β1- miacuteg
utoacutebbiak α2β1-alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű NO-receptort hasznaacutelnak Kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez moacutedszerrel azt talaacuteltuk hogy a PV eacutes CCK pozitiacutev sejtek
terminaacutelisaiban is jelen van az α1 alegyseacuteg Az eredmeacutenyeink igazoljaacutek hogy a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisok rendelkeznek a retrogaacuted NO jelaacutetviteli
uacutetvonal molekulaacuteris elemeivel
Az NO termelődeacuteseacutehez posztszinaptikus kalcium-jelre van szuumlkseacuteg mely a
glutamaacuteterg szinapszisokban NMDAR-aktivaacutecioacute uacutetjaacuten joumln leacutetre Maacutesodik
kiacuteseacuterletsorozatunkban arra kerestuumlk a vaacutelaszt vajon a GABAerg szinapszisokban
beindiacutethatja-e az NMDAR aktivaacutecioacuteja az nNOS műkoumldeacuteseacutet eacutes megtaacutelalhatoacuteak-e ezen
receptorok a GABAerg szinapszisokban is Hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletben NMDA
adagolaacutesra jelentős cGMP termeleacutest figyeltuumlnk meg a GABAerg terminaacutelisokban ami
eltűnt a NO rendszer blokkoloacuteival eacutes hiaacutenyzott az nNOS geacutenkiuumltoumltt egeacuterből Fagyasztva
toumlreacuteses replika immunarany technikaacuteval eacutes beaacutegyazaacutes-utaacuteni immunhisztokeacutemiaacuteval
kimutattuk hogy a szomatikus GABAerg szinapszisok 23-a tartalmaz NMDAR-okat a
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban eacutes ezekben a szinapszisokban koumlzel 10-szer kisebb
NMDA-R sűrűseacuteget talaacuteltunk a serkentő szinapszisokhoz keacutepest
Koumlvetkezeacuteskeacuteppen a hippokampaacutelis kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaiban jelen
vannak az NMDAR-ok eacutes aktivaacutecioacutejuk NO koumlzvetiacutetette cGMP termeleacuteshez vezet a
ezekben terminaacutelisokban Az aacuteltalunk leiacutert jelaacutetviteli uacutetvonal szerepet jaacutetszhat a
piramissejtek GABAerg bemeneteacutenek aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban
122
SUMMARY
Nitric oxide (NO) plays an important role in synaptic plasticity and retrograde
signaling In neurons the synthetizing enzyme of NO is the neuronal nitric oxide
synthase (nNOS) Its receptor the NO-sensitive guanylate cyclase (NOsGC) is present
in the brain with two functional subunit composition as α1β1 and α2β1 heterodimers
In the first series of experiments we examined whether the molecular elements
of the retrograde NO signaling pathway are present not only in glutamatergic but also
in GABAergic synapses We showed for the first time that nNOS is also present in
GABAerg synapses on pyramidal cells We described that the α1-subunit of NOsGC is
present only in interneurons but not in pyramidal cells suggesting that the former
express α1β1 NO receptors while pyramidal cells express α2β1 subunits Using the
combined immunogold-immunoperoxidase technique we found that both PV and CCK
positive boutons express NO receptors Our results prove that GABAergic synapses on
pyramidal cells possess the molecular machinery for retrograde nitric-oxide signaling
The release of NO requires postsynaptic calcium elevation that is achieved via
NMDA receptors in glutamatergic synapses In the second series of experiments we
investigated whether activation of NMDA receptors could lead to the production of NO
in GABAergic synapses as well and whether NMDA receptors are also present in these
synapses We observed a significant cGMP production in GABAergic terminals after
NMDA application in in vitro hippocampal slice preparations that was absent when co-
applied with NO-system blockers or in slices from nNOS knockout animals Using
freeze-fracture replica labeling and postembedding immunogold labeling we found that
23 of somatic GABAergic synapses express NMDA receptors in the postsynaptic
active zone and the density of these receptors in these synapses was one order of
magnitude smaller than in the glutamatergic synapses
In conclusion the synapses of hippocampal basket terminals express NMDA
receptors postsynaptically the activation of which leads to presynaptic cGMP
production via the synthesis of NO This retrograde signaling pathway could play an
important role in the activity-dependent regulation of GABAergic input of pyramidal
cells
123
X IRODALOMJEGYZEacuteK
Abe M M Fukaya T Yagi M Mishina M Watanabe and K Sakimura 2004
NMDA receptor GluRepsilonNR2 subunits are essential for postsynaptic
localization and protein stability of GluRzeta1NR1 subunit J Neurosci v 24
p 7292-304
Abercrombie M 1946 Estimation of nuclear population from microtome sections
Anat Rec v 94 p 239-47
Acsaacutedy L A Kamondi A Siacutek T Freund and G Buzsaacuteki 1998 GABAergic cells are
the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus J
Neurosci v 18 p 3386-403
Acsaacutedy L and S Kaacuteli 2007 Models structure function the transformation of cortical
signals in the dentate gyrus Prog Brain Res v 163 p 577-99
Akashi K T Kakizaki H Kamiya M Fukaya M Yamasaki M Abe R Natsume
M Watanabe and K Sakimura 2009 NMDA receptor GluN2B (GluR epsilon
2NR2B) subunit is crucial for channel function postsynaptic macromolecular
organization and actin cytoskeleton at hippocampal CA3 synapses J Neurosci
v 29 p 10869-82
Alagarsamy S G Lonart and K M Johnson 1994 Regulation of nitric oxide
synthase activity in cortical slices by excitatory amino acids and calcium J
Neurosci Res v 38 p 648-53
Alderton W K C E Cooper and R G Knowles 2001 Nitric oxide synthases
structure function and inhibition Biochem J v 357 p 593-615
Amaral DG Witter MP Hippocampal formation In Paxinos G szerkesztő The rat
nervous system 2 kiadaacutes San Diego Academic Press 1995433-495
Armstrong C E Krook-Magnuson and I Soltesz 2012 Neurogliaform and Ivy Cells
A Major Family of nNOS Expressing GABAergic Neurons Front Neural
Circuits v 6 p 23
Auld D S and R Robitaille 2003 Glial cells and neurotransmission an inclusive
view of synaptic function Neuron v 40 p 389-400
124
Bang M L and S Owczarek 2013 A matter of balance role of neurexin and
neuroligin at the synapse Neurochem Res v 38 p 1174-89
Bellamy T C J Wood D A Goodwin and J Garthwaite 2000 Rapid
desensitization of the nitric oxide receptor soluble guanylyl cyclase underlies
diversity of cellular cGMP responses Proc Natl Acad Sci U S A v 97 p 2928-
33
Bergmann O and J Friseacuten 2013 Neuroscience Why adults need new brain cells
Science v 340 p 695-6
Blackshaw S M J Eliasson A Sawa C C Watkins D Krug A Gupta T Arai R
J Ferrante and S H Snyder 2003 Species strain and developmental variations
in hippocampal neuronal and endothelial nitric oxide synthase clarify
discrepancies in nitric oxide-dependent synaptic plasticity Neuroscience v 119
p 979-90
Blahos J and R J Wenthold 1996 Relationship between N-methyl-D-aspartate
receptor NR1 splice variants and NR2 subunits J Biol Chem v 271 p 15669-
74
Blottner D 1999 Nitric oxide and target-organ control in the autonomic nervous
system anatomical distribution spatiotemporal signaling and neuroeffector
maintenance J Neurosci Res v 58 p 139-51
Blundell J C A Blaiss M R Etherton F Espinosa K Tabuchi C Walz M F
Bolliger T C Suumldhof and C M Powell 2010 Neuroligin-1 deletion results in
impaired spatial memory and increased repetitive behavior J Neurosci v 30 p
2115-29
Blundell J K Tabuchi M F Bolliger C A Blaiss N Brose X Liu T C Suumldhof
and C M Powell 2009 Increased anxiety-like behavior in mice lacking the
inhibitory synapse cell adhesion molecule neuroligin 2 Genes Brain Behav v
8 p 114-26
Bon C L and J Garthwaite 2003 On the role of nitric oxide in hippocampal long-
term potentiation J Neurosci v 23 p 1941-8
Bottos A A Rissone F Bussolino and M Arese 2011 Neurexins and neuroligins
synapses look out of the nervous system Cell Mol Life Sci v 68 p 2655-66
125
Boulton C L A J Irving E Southam B Potier J Garthwaite and G L
Collingridge 1994 The nitric oxide--cyclic GMP pathway and synaptic
depression in rat hippocampal slices Eur J Neurosci v 6 p 1528-35
Bredt D and S Snyder 1990 Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-
requiring enzyme Proc Natl Acad Sci U S A v 87 p 682-5
Brenman J and D Bredt 1997 Synaptic signaling by nitric oxide Curr Opin
Neurobiol v 7 p 374-8
Brenman J E D S Chao S H Gee A W McGee S E Craven D R Santillano Z
Wu F Huang H Xia M F Peters S C Froehner and D S Bredt 1996
Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95
and alpha1-syntrophin mediated by PDZ domains Cell v 84 p 757-67
Budreck E C O B Kwon J H Jung S Baudouin A Thommen H S Kim Y
Fukazawa H Harada K Tabuchi R Shigemoto P Scheiffele and J H Kim
2013 Neuroligin-1 controls synaptic abundance of NMDA-type glutamate
receptors through extracellular coupling Proc Natl Acad Sci U S A v 110 p
725-30
Burette A U Zabel R J Weinberg H H Schmidt and J G Valtschanoff 2002b
Synaptic localization of nitric oxide synthase and soluble guanylyl cyclase in the
hippocampus J Neurosci v 22 p 8961-70
Burgunder J M and P T Cheung 1994 Expression of soluble guanylyl cyclase gene
in adult rat brain Eur J Neurosci v 6 p 211-7
Buzsaacuteki G 1986 Hippocampal sharp waves their origin and significance Brain Res
v 398 p 242-52
Buzsaacuteki G 1989 Two-stage model of memory trace formation a role for noisy
brain states Neuroscience v 31 p 551-70
Chang Y and D Gottlieb 1988 Characterization of the proteins purified with
monoclonal antibodies to glutamic acid decarboxylase J Neurosci v 8 p
2123-30
Charych E I W Yu R Li D R Serwanski C P Miralles X Li B Y Yang N
Pinal R Walikonis and A L De Blas 2004 A four PDZ domain-containing
splice variant form of GRIP1 is localized in GABAergic and glutamatergic
synapses in the brain J Biol Chem v 279 p 38978-90
126
Chazot P L and F A Stephenson 1997 Molecular dissection of native mammalian
forebrain NMDA receptors containing the NR1 C2 exon direct demonstration
of NMDA receptors comprising NR1 NR2A and NR2B subunits within the
same complex J Neurochem v 69 p 2138-44
Chevaleyre V and P E Castillo 2003 Heterosynaptic LTD of hippocampal
GABAergic synapses a novel role of endocannabinoids in regulating
excitability Neuron v 38 p 461-72
Csicsvari J B Jamieson K D Wise and G Buzsaacuteki 2003 Mechanisms of gamma
oscillations in the hippocampus of the behaving rat Neuron v 37 p 311-22
Daff S 2010 NO synthase structures and mechanisms Nitric Oxide v 23 p 1-11
de Vente J E Asan S Gambaryan M Markerink-van Ittersum H Axer K Gallatz
S M Lohmann and M Palkovits 2001 Localization of cGMP-dependent
protein kinase type II in rat brain Neuroscience v 108 p 27-49
de Vente J and H Steinbusch 1992 On the stimulation of soluble and particulate
guanylate cyclase in the rat brain and the involvement of nitric oxide as studied
by cGMP immunocytochemistry Acta Histochem v 92 p 13-38
de Vente J H Steinbusch and J Schipper 1987 A new approach to
immunocytochemistry of 35-cyclic guanosine monophosphate preparation
specificity and initial application of a new antiserum against formaldehyde-
fixed 35-cyclic guanosine monophosphate Neuroscience v 22 p 361-73
Ding J D A Burette P I Nedvetsky H H Schmidt and R J Weinberg 2004
Distribution of soluble guanylyl cyclase in the rat brain J Comp Neurol v 472
p 437-48
Dingledine R K Borges D Bowie and S F Traynelis 1999 The glutamate receptor
ion channels Pharmacol Rev v 51 p 7-61
Domek-Łopacińska K and J B Strosznajder 2005 Cyclic GMP metabolism and its
role in brain physiology J Physiol Pharmacol v 56 Suppl 2 p 15-34
Doyle C C Houmllscher M J Rowan and R Anwyl 1996 The selective neuronal NO
synthase inhibitor 7-nitro-indazole blocks both long-term potentiation and
depotentiation of field EPSPs in rat hippocampal CA1 in vivo J Neurosci v 16
p 418-24
Drachman D A 2005 Do we have brain to spare Neurology v 64 p 2004-5
127
East S and J Garthwaite 1991 NMDA receptor activation in rat hippocampus
induces cyclic GMP formation through the L-arginine-nitric oxide pathway
Neurosci Lett v 123 p 17-9
Edwards T M and N S Rickard 2007 New perspectives on the mechanisms through
which nitric oxide may affect learning and memory processes Neurosci
Biobehav Rev v 31 p 413-25
El-Husseini A E E Schnell D M Chetkovich R A Nicoll and D S Bredt 2000
PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses Science v 290 p
1364-8
Etherton M C Foumlldy M Sharma K Tabuchi X Liu M Shamloo R C Malenka
and T C Suumldhof 2011 Autism-linked neuroligin-3 R451C mutation
differentially alters hippocampal and cortical synaptic function Proc Natl Acad
Sci U S A v 108 p 13764-9
Feil S P Zimmermann A Knorn S Brummer J Schlossmann F Hofmann and R
Feil 2005 Distribution of cGMP-dependent protein kinase type I and its
isoforms in the mouse brain and retina Neuroscience v 135 p 863-8
Fellin T O Pascual S Gobbo T Pozzan P G Haydon and G Carmignoto 2004
Neuronal synchrony mediated by astrocytic glutamate through activation of
extrasynaptic NMDA receptors Neuron v 43 p 729-43
Freund J A M Brandmaier L Lewejohann I Kirste M Kritzler A Kruumlger N
Sachser U Lindenberger and G Kempermann 2013 Emergence of
individuality in genetically identical mice Science v 340 p 756-9
Freund T F 2003 Interneuron Diversity series Rhythm and mood in perisomatic
inhibition Trends Neurosci v 26 p 489-95
Freund T F and M Antal 1988 GABA-containing neurons in the septum control
inhibitory interneurons in the hippocampus Nature v 336 p 170-3
Freund T F and G Buzsaacuteki 1996 Interneurons of the hippocampus Hippocampus v
6 p 347-470
Freund T F and A I Gulyaacutes 1997 Inhibitory control of GABAergic interneurons in
the hippocampus Can J Physiol Pharmacol v 75 p 479-87
Freund T F and I Katona 2007 Perisomatic inhibition Neuron v 56 p 33-42
128
Friebe A E Mergia O Dangel A Lange and D Koesling 2007 Fatal
gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking nitric oxide-
sensitive guanylyl cyclase Proc Natl Acad Sci U S A v 104 p 7699-704
Fuentealba P R Begum M Capogna S Jinno L F Maacuterton J Csicsvari A
Thomson P Somogyi and T Klausberger 2008 Ivy cells a population of
nitric-oxide-producing slow-spiking GABAergic neurons and their involvement
in hippocampal network activity Neuron v 57 p 917-29
Fukaya M A Kato C Lovett S Tonegawa and M Watanabe 2003 Retention of
NMDA receptor NR2 subunits in the lumen of endoplasmic reticulum in
targeted NR1 knockout mice Proc Natl Acad Sci U S A v 100 p 4855-60
Foumlrstermann U H H Schmidt J S Pollock H Sheng J A Mitchell T D Warner
M Nakane and F Murad 1991 Isoforms of nitric oxide synthase
Characterization and purification from different cell types Biochem Pharmacol
v 42 p 1849-57
Garthwaite J 2008 Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission Eur J
Neurosci v 27 p 2783-802
Garthwaite J G Garthwaite R Palmer and S Moncada 1989 NMDA receptor
activation induces nitric oxide synthesis from arginine in rat brain slices Eur J
Pharmacol v 172 p 413-6
Gibb B J and J Garthwaite 2001 Subunits of the nitric oxide receptor soluble
guanylyl cyclase expressed in rat brain Eur J Neurosci v 13 p 539-44
Goebel-Goody S M K D Davies R M Alvestad Linger R K Freund and M D
Browning 2009 Phospho-regulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-d-
aspartate receptors in adult hippocampal slices Neuroscience v 158 p 1446-
59
Gulyaacutes A I R Miles A Siacutek K Toacuteth N Tamamaki and T F Freund 1993
Hippocampal pyramidal cells excite inhibitory neurons through a single release
site Nature v 366 p 683-7
Gundersen V A Holten and J Storm-Mathisen 2004 GABAergic synapses in
hippocampus exocytose aspartate on to NMDA receptors quantitative
immunogold evidence for co-transmission Mol Cell Neurosci v 26 p 156-65
129
Hall C and J Garthwaite 2009 What is the real physiological NO concentration in
vivo Nitric Oxide v 21 p 92-103
Hardingham G E and H Bading 2003 The Yin and Yang of NMDA receptor
signalling Trends Neurosci v 26 p 81-9
Harris A Z and D L Pettit 2007 Extrasynaptic and synaptic NMDA receptors form
stable and uniform pools in rat hippocampal slices J Physiol v 584 p 509-19
Hawkins R D H Son and O Arancio 1998 Nitric oxide as a retrograde messenger
during long-term potentiation in hippocampus Prog Brain Res v 118 p 155-
72
Hirao K Y Hata N Ide M Takeuchi M Irie I Yao M Deguchi A Toyoda T
Sudhof and Y Takai 1998 A novel multiple PDZ domain-containing molecule
interacting with N-methyl-D-aspartate receptors and neuronal cell adhesion
proteins J Biol Chem v 273 p 21105-10
Hu J and E E el-Fakahany 1993 Role of intercellular and intracellular
communication by nitric oxide in coupling of muscarinic receptors to activation
of guanylate cyclase in neuronal cells J Neurochem v 61 p 578-85
Hunt D L and P E Castillo 2012 Synaptic plasticity of NMDA receptors
mechanisms and functional implications Curr Opin Neurobiol v 22 p 496-
508
Haacutejos N I Katona S S Naiem K MacKie C Ledent I Mody and T F Freund
2000 Cannabinoids inhibit hippocampal GABAergic transmission and network
oscillations Eur J Neurosci v 12 p 3239-49
Haacutejos N J Paacutelhalmi E O Mann B Neacutemeth O Paulsen and T F Freund 2004
Spike timing of distinct types of GABAergic interneuron during hippocampal
gamma oscillations in vitro J Neurosci v 24 p 9127-37
Iino M 2006 Ca2+-dependent inositol 145-trisphosphate and nitric oxide signaling
in cerebellar neurons J Pharmacol Sci v 100 p 538-44
Ito I K Futai H Katagiri M Watanabe K Sakimura M Mishina and H Sugiyama
1997 Synapse-selective impairment of NMDA receptor functions in mice
lacking NMDA receptor epsilon 1 or epsilon 2 subunit J Physiol v 500 ( Pt 2)
p 401-8
130
Iwasato T A Datwani A Wolf H Nishiyama Y Taguchi S Tonegawa T Knoumlpfel
R Erzurumlu and S Itohara 2000 Cortex-restricted disruption of NMDAR1
impairs neuronal patterns in the barrel cortex Nature v 406 p 726-31
Jinno S and T Kosaka 2000 Colocalization of parvalbumin and somatostatin-like
immunoreactivity in the mouse hippocampus quantitative analysis with optical
dissector J Comp Neurol v 428 p 377-88
Jinno S and T Kosaka 2002 Patterns of expression of calcium binding proteins and
neuronal nitric oxide synthase in different populations of hippocampal
GABAergic neurons in mice J Comp Neurol v 449 p 1-25
Jinno S and T Kosaka 2004 Patterns of colocalization of neuronal nitric oxide
synthase and somatostatin-like immunoreactivity in the mouse hippocampus
quantitative analysis with optical disector Neuroscience v 124 p 797-808
Jinno S and T Kosaka 2006 Cellular architecture of the mouse hippocampus a
quantitative aspect of chemically defined GABAergic neurons with stereology
Neurosci Res v 56 p 229-45
Kaacuteli Sz eacutes Acsaacutedy L A hippocampuszfuumlggő memoacuteria neurobioloacutegiai alapjai In Pleacuteh
Cs-Kovaacutecs Gy-Gulyaacutes B (szerk) Kognitiacutev Igedtudomaacuteny Osiris Kiadoacute
Budapest 2003 360-384
Kang J L Jiang S Goldman and M Nedergaard 1998 Astrocyte-mediated
potentiation of inhibitory synaptic transmission Nat Neurosci v 1 p 683-92
Kano M T Ohno-Shosaku Y Hashimotodani M Uchigashima and M Watanabe
2009 Endocannabinoid-mediated control of synaptic transmission Physiol Rev
v 89 p 309-80
Kasugai Y J D Swinny J D B Roberts Y Dalezios Y Fukazawa W Sieghart R
Shigemoto and P Somogyi 2010 Quantitative localisation of synaptic and
extrasynaptic GABAA receptor subunits on hippocampal pyramidal cells by
freeze-fracture replica immunolabelling European Journal of Neuroscience
Katona I and T F Freund 2008 Endocannabinoid signaling as a synaptic circuit
breaker in neurological disease Nat Med v 14 p 923-30
Katona I B Sperlaacutegh A Siacutek A Kaumlfalvi E S Vizi K Mackie and T F Freund
1999 Presynaptically located CB1 cannabinoid receptors regulate GABA
131
release from axon terminals of specific hippocampal interneurons J Neurosci v
19 p 4544-58
Katona I G M Urbaacuten M Wallace C Ledent K M Jung D Piomelli K Mackie
and T F Freund 2006 Molecular composition of the endocannabinoid system
at glutamatergic synapses J Neurosci v 26 p 5628-37
Kennedy M B 2000 Signal-processing machines at the postsynaptic density Science
v 290 p 750-4
Kingston P A F Zufall and C J Barnstable 1996 Rat hippocampal neurons express
genes for both rod retinal and olfactory cyclic nucleotide-gated channels novel
targets for cAMPcGMP function Proc Natl Acad Sci U S A v 93 p 10440-5
Kittler J T I L Arancibia-Carcamo and S J Moss 2004 Association of GRIP1 with
a GABA(A) receptor associated protein suggests a role for GRIP1 at inhibitory
synapses Biochem Pharmacol v 68 p 1649-54
Klausberger T L F Marton J ONeill J H Huck Y Dalezios P Fuentealba W Y
Suen E Papp T Kaneko M Watanabe J Csicsvari and P Somogyi 2005
Complementary roles of cholecystokinin- and parvalbumin-expressing
GABAergic neurons in hippocampal network oscillations J Neurosci v 25 p
9782-93
Klausberger T and P Somogyi 2008 Neuronal diversity and temporal dynamics the
unity of hippocampal circuit operations Science v 321 p 53-7
Kleppisch T A Pfeifer P Klatt P Ruth A Montkowski R Faumlssler and F
Hofmann 1999 Long-term potentiation in the hippocampal CA1 region of mice
lacking cGMP-dependent kinases is normal and susceptible to inhibition of
nitric oxide synthase J Neurosci v 19 p 48-55
Klyachko V A G P Ahern and M B Jackson 2001 cGMP-mediated facilitation in
nerve terminals by enhancement of the spike afterhyperpolarization Neuron v
31 p 1015-25
Kobiałka M and W A Gorczyca 2000 Particulate guanylyl cyclases multiple
mechanisms of activation Acta Biochim Pol v 47 p 517-28
Koesling D M Russwurm E Mergia F Mullershausen and A Friebe 2004 Nitric
oxide-sensitive guanylyl cyclase structure and regulation Neurochem Int v 45
p 813-9
132
Kosaka T K Kosaka K Tateishi Y Hamaoka N Yanaihara J Y Wu and K
Hama 1985 GABAergic neurons containing CCK-8-like andor VIP-like
immunoreactivities in the rat hippocampus and dentate gyrus J Comp Neurol v
239 p 420-30
Kraus M M and H Prast 2002 Involvement of nitric oxide cyclic GMP and
phosphodiesterase 5 in excitatory amino acid and GABA release in the nucleus
accumbens evoked by activation of the hippocampal fimbria Neuroscience v
112 p 331-43
Krumenacker J S K A Hanafy and F Murad 2004 Regulation of nitric oxide and
soluble guanylyl cyclase Brain Res Bull v 62 p 505-15
Kaacuteli S and T F Freund 2005 Distinct properties of two major excitatory inputs to
hippocampal pyramidal cells a computational study Eur J Neurosci v 22 p
2027-48
Koumlhr G 2006 NMDA receptor function subunit composition versus spatial
distribution Cell Tissue Res v 326 p 439-46
Lau C G and R S Zukin 2007 NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and
neuropsychiatric disorders Nat Rev Neurosci v 8 p 413-26
Laube B J Kuhse and H Betz 1998 Evidence for a tetrameric structure of
recombinant NMDA receptors J Neurosci v 18 p 2954-61
Lauri S E Z A Bortolotto D Bleakman P L Ornstein D Lodge J T Isaac and G
L Collingridge 2001 A critical role of a facilitatory presynaptic kainate
receptor in mossy fiber LTP Neuron v 32 p 697-709
Ledo A J Frade R Barbosa and J Laranjinha 2004 Nitric oxide in brain diffusion
targets and concentration dynamics in hippocampal subregions Mol Aspects
Med v 25 p 75-89
Lee S and J Stull 1998 Calmodulin-dependent regulation of inducible and neuronal
nitric-oxide synthase J Biol Chem v 273 p 27430-7
Levey A I 1996 Muscarinic acetylcholine receptor expression in memory circuits
implications for treatment of Alzheimer disease Proc Natl Acad Sci U S A v
93 p 13541-6
Levey A I S M Edmunds V Koliatsos R G Wiley and C J Heilman 1995
Expression of m1-m4 muscarinic acetylcholine receptor proteins in rat
133
hippocampus and regulation by cholinergic innervation J Neurosci v 15 p
4077-92
Li D P S R Chen T F Finnegan and H L Pan 2004 Signalling pathway of nitric
oxide in synaptic GABA release in the rat paraventricular nucleus J Physiol v
554 p 100-10
Lorente de Noacute R (1934) Studies on the structure of the cerebral cortex ndash II
Continuation of the study of the ammonic system J Psychol Neurol 46113-177
Lourenccedilo J A Cannich M Carta F Coussen C Mulle and G Marsicano 2010
Synaptic activation of kainate receptors gates presynaptic CB(1) signaling at
GABAergic synapses Nat Neurosci v 13 p 197-204
Lovick T L Brown and B Key 1999 Neurovascular relationships in hippocampal
slices physiological and anatomical studies of mechanisms underlying flow-
metabolism coupling in intraparenchymal microvessels Neuroscience v 92 p
47-60
Lujaacuten R J D Roberts R Shigemoto H Ohishi and P Somogyi 1997 Differential
plasma membrane distribution of metabotropic glutamate receptors mGluR1
alpha mGluR2 and mGluR5 relative to neurotransmitter release sites J Chem
Neuroanat v 13 p 219-41
Loumlrincz A T Notomi G Tamaacutes R Shigemoto and Z Nusser 2002 Polarized and
compartment-dependent distribution of HCN1 in pyramidal cell dendrites Nat
Neurosci v 5 p 1185-93
Maccaferri G and C J McBain 1996 The hyperpolarization-activated current (Ih)
and its contribution to pacemaker activity in rat CA1 hippocampal stratum
oriens-alveus interneurones J Physiol v 497 ( Pt 1) p 119-30
Magee J D Hoffman C Colbert and D Johnston 1998 Electrical and calcium
signaling in dendrites of hippocampal pyramidal neurons Annu Rev Physiol v
60 p 327-46
Makara J I Katona G Nyiacuteri B Neacutemeth C Ledent M Watanabe J de Vente T
Freund and N Haacutejos 2007 Involvement of nitric oxide in depolarization-
induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during
activation of cholinergic receptors J Neurosci v 27 p 10211-22
134
Makhinson M P Opazo H J Carlisle B Godsil S G Grant and T J ODell 2006
A novel role for cyclic guanosine 35monophosphate signaling in synaptic
plasticity a selective suppressor of protein kinase A-dependent forms of long-
term potentiation Neuroscience v 140 p 415-31
Mathes C and S H Thompson 1996 The nitric oxidecGMP pathway couples
muscarinic receptors to the activation of Ca2+ influx J Neurosci v 16 p 1702-
9
Megiacuteas M Z Emri T F Freund and A I Gulyaacutes 2001 Total number and
distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1
pyramidal cells Neuroscience v 102 p 527-40
Mergia E A Friebe O Dangel M Russwurm and D Koesling 2006 Spare guanylyl
cyclase NO receptors ensure high NO sensitivity in the vascular system J Clin
Invest v 116 p 1731-7
Miyaji T N Echigo M Hiasa S Senoh H Omote and Y Moriyama 2008
Identification of a vesicular aspartate transporter Proc Natl Acad Sci U S A v
105 p 11720-4
Monaghan D and C Cotman 1985 Distribution of N-methyl-D-aspartate-sensitive L-
[3H]glutamate-binding sites in rat brain J Neurosci v 5 p 2909-19
Monfort P M D Muntildeoz E Kosenko and V Felipo 2002 Long-term potentiation in
hippocampus involves sequential activation of soluble guanylate cyclase
cGMP-dependent protein kinase and cGMP-degrading phosphodiesterase J
Neurosci v 22 p 10116-22
Monyer H R Sprengel R Schoepfer A Herb M Higuchi H Lomeli N Burnashev
B Sakmann and P Seeburg 1992 Heteromeric NMDA receptors molecular
and functional distinction of subtypes Science v 256 p 1217-21
Muir J I L Arancibia-Carcamo A F MacAskill K R Smith L D Griffin and J T
Kittler 2010 NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and
clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the γ2 subunit Proc Natl
Acad Sci U S A v 107 p 16679-84
Muumlller B M U Kistner R W Veh C Cases-Langhoff B Becker E D
Gundelfinger and C C Garner 1995 Molecular characterization and spatial
distribution of SAP97 a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and
135
the Drosophila discs-large tumor suppressor protein J Neurosci v 15 p 2354-
66
Namiki S S Kakizawa K Hirose and M Iino 2005 NO signalling decodes
frequency of neuronal activity and generates synapse-specific plasticity in
mouse cerebellum J Physiol v 566 p 849-63
Nicoll R A and K W Roche 2013 Long-term potentiation Peeling the onion
Neuropharmacology
Noh J R Seal J Garver R Edwards and K Kandler 2010 Glutamate co-release at
GABAglycinergic synapses is crucial for the refinement of an inhibitory map
Nat Neurosci v 13 p 232-8
Nyilas R B Dudok G M Urbaacuten K Mackie M Watanabe B F Cravatt T F
Freund and I Katona 2008 Enzymatic machinery for endocannabinoid
biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals J
Neurosci v 28 p 1058-63
Nyiacuteri G C Csereacutep E Szabadits K Mackie and T Freund 2005 CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience v 136 p 811-22
Nyiacuteri G T Freund and P Somogyi 2001 Input-dependent synaptic targeting of
alpha(2)-subunit-containing GABA(A) receptors in synapses of hippocampal
pyramidal cells of the rat Eur J Neurosci v 13 p 428-42
Ohno-Shosaku T Y Hashimotodani M Ano S Takeda H Tsubokawa and M
Kano 2007 Endocannabinoid signalling triggered by NMDA receptor-mediated
calcium entry into rat hippocampal neurons J Physiol v 584 p 407-18
Ohno-Shosaku T S Sawada and M Kano 2000 Heterosynaptic expression of
depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) in rat hippocampal
cultures Neurosci Res v 36 p 67-71
Ozaki M I Shibuya N Kabashima T Isse J Noguchi Y Ueta Y Inoue A
Shigematsu and H Yamashita 2000 Preferential potentiation by nitric oxide of
spontaneous inhibitory postsynaptic currents in rat supraoptic neurones J
Neuroendocrinol v 12 p 273-81
Paoletti P 2011 Molecular basis of NMDA receptor functional diversity Eur J
Neurosci v 33 p 1351-65
136
Papadia S and G E Hardingham 2007 The dichotomy of NMDA receptor signaling
Neuroscientist v 13 p 572-9
Pifarreacute P A Garciacutea and G Mengod 2007 Species differences in the localization of
soluble guanylyl cyclase subunits in monkey and rat brain J Comp Neurol v
500 p 942-57
Prast H and A Philippu 2001 Nitric oxide as modulator of neuronal function Prog
Neurobiol v 64 p 51-68
Peacuterez-Otantildeo I and M D Ehlers 2004 Learning from NMDA receptor trafficking
clues to the development and maturation of glutamatergic synapses
Neurosignals v 13 p 175-89
OrsquoKeefe J Nadel L The Hippocampus as a Cognitive Map Oxford University Press
1978103-140
Racca C F Stephenson P Streit J Roberts and P Somogyi 2000 NMDA receptor
content of synapses in stratum radiatum of the hippocampal CA1 area J
Neurosci v 20 p 2512-22
Ramoacuten y Cajal S (1893) Estructura del asta de Ammon y fascia dentata Ann Soc Esp
Hist Nat 22
Ramoacuten y Cajal S (1911) Histologie de systeme nerveux de IrsquoHomme et des vertebres
tomme II Paris Malonie
Riou M D Stroebel J M Edwardson and P Paoletti 2012 An alternating GluN1-2-
1-2 subunit arrangement in mature NMDA receptors PLoS One v 7 p e35134
Rozen S and H Skaletsky 2000 Primer3 on the WWW for general users and for
biologist programmers Methods Mol Biol v 132 p 365-86
Roumlhlich Paacutel Szoumlvettan Semmelweis Kiadoacute 2006
Russwurm M S Behrends C Harteneck and D Koesling 1998 Functional
properties of a naturally occurring isoform of soluble guanylyl cyclase Biochem
J v 335 ( Pt 1) p 125-30
Russwurm M and D Koesling 2002 Isoforms of NO-sensitive guanylyl cyclase Mol
Cell Biochem v 230 p 159-64
Russwurm M N Wittau and D Koesling 2001 Guanylyl cyclasePSD-95
interaction targeting of the nitric oxide-sensitive alpha2beta1 guanylyl cyclase
to synaptic membranes J Biol Chem v 276 p 44647-52
137
Ryan T J R D Emes S G Grant and N H Komiyama 2008 Evolution of NMDA
receptor cytoplasmic interaction domains implications for organisation of
synaptic signalling complexes BMC Neurosci v 9 p 6
Schelshorn D W A Schneider W Kuschinsky D Weber C Kruumlger T Dittgen H
F Buumlrgers F Sabouri N Gassler A Bach and M H Maurer 2009
Expression of hemoglobin in rodent neurons J Cereb Blood Flow Metab v 29
p 585-95
Schlossmann J and F Hofmann 2005 cGMP-dependent protein kinases in drug
discovery Drug Discov Today v 10 p 627-34
Schnell S A W A Staines and M W Wessendorf 1999 Reduction of lipofuscin-
like autofluorescence in fluorescently labeled tissue J Histochem Cytochem v
47 p 719-30
Seress L H Abrahaacutem A Hajnal H Lin and S Totterdell 2005 NOS-positive local
circuit neurons are exclusively axo-dendritic cells both in the neo- and archi-
cortex of the rat brain Brain Res v 1056 p 183-90
Sik A M Penttonen A Ylinen and G Buzsaacuteki 1995 Hippocampal CA1
interneurons an in vivo intracellular labeling study J Neurosci v 15 p 6651-
65
Sik A A Ylinen M Penttonen and G Buzsaacuteki 1994 Inhibitory CA1-CA3-hilar
region feedback in the hippocampus Science v 265 p 1722-4
Sobolevsky A I M P Rosconi and E Gouaux 2009 X-ray structure symmetry and
mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor Nature v 462 p 745-56
Somogyi J A Baude Y Omori H Shimizu S El Mestikawy M Fukaya R
Shigemoto M Watanabe and P Somogyi 2004 GABAergic basket cells
expressing cholecystokinin contain vesicular glutamate transporter type 3
(VGLUT3) in their synaptic terminals in hippocampus and isocortex of the rat
Eur J Neurosci v 19 p 552-69
Standaert D G G B Landwehrmeyer J A Kerner J B Penney and A B Young
1996 Expression of NMDAR2D glutamate receptor subunit mRNA in
neurochemically identified interneurons in the rat neostriatum neocortex and
hippocampus Brain Res Mol Brain Res v 42 p 89-102
138
Stuehr D J Santolini Z Wang C Wei and S Adak 2004 Update on mechanism
and catalytic regulation in the NO synthases J Biol Chem v 279 p 36167-70
Sumita K Y Sato J Iida A Kawata M Hamano S Hirabayashi K Ohno E Peles
and Y Hata 2007 Synaptic scaffolding molecule (S-SCAM) membrane-
associated guanylate kinase with inverted organization (MAGI)-2 is associated
with cell adhesion molecules at inhibitory synapses in rat hippocampal neurons
J Neurochem v 100 p 154-66
Swanwick C M Shapiro Z Yi K Chang and R Wenthold 2009 NMDA receptors
interact with flotillin-1 and -2 lipid raft-associated proteins FEBS Lett v 583
p 1226-30
Tabuchi K J Blundell M R Etherton R E Hammer X Liu C M Powell and T
C Suumldhof 2007 A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases
inhibitory synaptic transmission in mice Science v 318 p 71-6
Takahashi H and J Magee 2009 Pathway interactions and synaptic plasticity in the
dendritic tuft regions of CA1 pyramidal neurons Neuron v 62 p 102-11
Tamaacutes G A Lorincz A Simon and J Szabadics 2003 Identified sources and targets
of slow inhibition in the neocortex Science v 299 p 1902-5
Tanaka J M Markerink-van Ittersum H Steinbusch and J De Vente 1997 Nitric
oxide-mediated cGMP synthesis in oligodendrocytes in the developing rat
brain Glia v 19 p 286-97
Tao H W and M Poo 2001 Retrograde signaling at central synapses Proc Natl Acad
Sci U S A v 98 p 11009-15
Taqatqeh F E Mergia A Neitz U Eysel D Koesling and T Mittmann 2009 More
than a retrograde messenger nitric oxide needs two cGMP pathways to induce
hippocampal long-term potentiation J Neurosci v 29 p 9344-50
Teunissen C H Steinbusch M Markerink-van Ittersum D Koesling and J de Vente
2001 Presence of soluble and particulate guanylyl cyclase in the same
hippocampal astrocytes Brain Res v 891 p 206-12
Tochio H Y K Mok Q Zhang H M Kan D S Bredt and M Zhang 2000
Formation of nNOSPSD-95 PDZ dimer requires a preformed beta-finger
structure from the nNOS PDZ domain J Mol Biol v 303 p 359-70
139
Toth K G Suares J J Lawrence E Philips-Tansey and C J McBain 2000
Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse J
Neurosci v 20 p 8279-89
Tovar K and G Westbrook 2002 Mobile NMDA receptors at hippocampal
synapses Neuron v 34 p 255-64
Toacuteth K Z Borhegyi and T F Freund 1993 Postsynaptic targets of GABAergic
hippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of broca complex J
Neurosci v 13 p 3712-24
Valtschanoff J G and R J Weinberg 2001 Laminar organization of the NMDA
receptor complex within the postsynaptic density J Neurosci v 21 p 1211-7
Van Staveren W C H W Steinbusch M Markerink-Van Ittersum D R Repaske
M F Goy J Kotera K Omori J A Beavo and J De Vente 2003 mRNA
expression patterns of the cGMP-hydrolyzing phosphodiesterases types 2 5 and
9 during development of the rat brain J Comp Neurol v 467 p 566-80
Vruwink M H H Schmidt R J Weinberg and A Burette 2001 Substance P and
nitric oxide signaling in cerebral cortex anatomical evidence for reciprocal
signaling between two classes of interneurons J Comp Neurol v 441 p 288-
301
Wang J and R S Zucker 2001 Photolysis-induced suppression of inhibition in rat
hippocampal CA1 pyramidal neurons J Physiol v 533 p 757-63
Watanabe M M Fukaya K Sakimura T Manabe M Mishina and Y Inoue 1998
Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum
(mossy fibre-recipient layer) of the mouse hippocampal CA3 subfield Eur J
Neurosci v 10 p 478-87
Watanabe M Y Inoue K Sakimura and M Mishina 1993 Distinct distributions of
five N-methyl-D-aspartate receptor channel subunit mRNAs in the forebrain J
Comp Neurol v 338 p 377-90
Wendland B F E Schweizer T A Ryan M Nakane F Murad R H Scheller and
R W Tsien 1994 Existence of nitric oxide synthase in rat hippocampal
pyramidal cells Proc Natl Acad Sci U S A v 91 p 2151-5
Wilson R I and R A Nicoll 2001 Endogenous cannabinoids mediate retrograde
signalling at hippocampal synapses Nature v 410 p 588-92
140
Wood K C A M Batchelor K Bartus K L Harris G Garthwaite J Vernon and J
Garthwaite 2011 Picomolar nitric oxide signals from central neurons recorded
using ultrasensitive detector cells J Biol Chem v 286 p 43172-81
Xu J R Chen J Zhang and C Chen 2010 Endocannabinoids differentially modulate
synaptic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons PLoS One v 5
p e10306
Yamasaki M M Matsui and M Watanabe 2010 Preferential localization of
muscarinic M1 receptor on dendritic shaft and spine of cortical pyramidal cells
and its anatomical evidence for volume transmission J Neurosci v 30 p 4408-
18
Zhang X L Z Y Zhou J Winterer W Muumlller and P K Stanton 2006 NMDA-
dependent but not group I metabotropic glutamate receptor-dependent long-
term depression at Schaffer collateral-CA1 synapses is associated with long-
term reduction of release from the rapidly recycling presynaptic vesicle pool J
Neurosci v 26 p 10270-80
141
XI SAJAacuteT KOumlZLEMEacuteNYEK JEGYZEacuteKE
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent első szerzős koumlzlemeacutenyek
Szabadits E Csereacutep C Szőnyi A Fukazawa Y Shigemoto R Watanabe M Itohara
S Freund TF and Nyiri G (2011) NMDA receptors in hippocampal
GABAergic synapses and their role in nitric oxide signaling J Neurosci
31(16)5893-5904
Szabadits E Csereacutep C Ludaacutenyi A Katona I Gracia-Llanes J Freund TF Nyiacuteri G
(2007) Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for
retrograde nitric oxide signaling J Neurosci 27(30)8101-11 Megosztott
elsőszerzőseacuteg
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent nem első szerzős koumlzlemeacutenyek
Csereacutep C Szabadits E Szőnyi A Watanabe M Freund TF Nyiri G (2012) NMDA
Receptors in GABAergic Synapses during Postnatal Development PLoS ONE
7(5)e37753
Csereacutep C Szőnyi A Veres JM Neacutemeth B Szabadits E de Vente J Haacutejos N Freund
TF and Nyiri G (2011) Nitric oxide signaling modulates synaptic transmission
during early postnatal development Cerebral Cortex 212065-2074
Egyeacuteb ndash nem az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent ndash koumlzlemeacutenyek
Nyiri G Cserep C Szabadits E Mackie K Freund TF (2005) CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience 136(3)811-22
Nyiri G Szabadits E Cserep C Mackie K Shigemoto R Freund TF (2005) GABA(B)
and CB1 cannabinoid receptor expression identifies two types of septal
cholinergic neurons Eur J Neurosci 213034-3042
142
XII KOumlSZOumlNETNYILVAacuteNIacuteTAacuteS
Szeretneacutem megkoumlszoumlnni a kitartoacute taacutemogataacutest eacutes a segiacutetseacuteget eacutedesanyaacutemnak
nagymamaacutemnak eacutes feacuterjemnek mert neacutelkuumlluumlk nem joumlhetett volna leacutetre ez az eacutertekezeacutes
A tudomaacutenyos munkaacuteval kapcsolatos szemleacuteletbeli eacutes moraacutelis neveleacutest eacutes hasznos
tudomaacutenyos tanaacutecsaikat nagyon koumlszoumlnoumlm Prof Freund Tamaacutes laborvezetőnek eacutes Dr
Nyiri Gaacutebor teacutemavezetőmnek Ezenkiacutevuumll szeretneacutem megkoumlszoumlnni az Agykeacutereg
kutatoacutecsoport minden tagjaacutenak a sok eacuteves segiacutetseacuteget eacutes hogy emberileg is olyan
koumlrnyezetben dolgozhattam ami azt gondolom paacuteratlan
3
I TARTALOMJEGYZEacuteK
I Tartalomjegyzeacutek3
II Roumlvidiacuteteacutesek jegyzeacuteke7
III Bevezeteacutes11
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok11
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban12
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe12
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese12
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo15
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban16
III34 A hippokampusz interneuronjaihelliphellip18
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtekhelliphellip19
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek21
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok26
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok26
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben27
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute28
III352 A gamma oszcillaacutecioacute28
III353 Az eacuteles-hullaacutemok29
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcillaacutecioacutekban
29
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes30
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel31
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban32
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok32
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek34
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek35
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai35
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban36
4
III421 DSIDSE37
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD37
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD38
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute38
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter40
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok40
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa42
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja43
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutezok45
III55 A nitrogeacuten-monoxid bdquolebontaacutesardquo szoumlveti elnyelődeacutese helliphelliphelliphelliphellip47
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak47
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai48
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben48
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok50
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete50
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa53
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III631 Szinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip55
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesaihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus
vaacuteltozaacutesokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip57
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben
(excitotoxicitaacutes)58
IV Ceacutelkitűzeacutesek59
V Kiacuteseacuterleti moacutedszerek helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok61
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek61
5
V3Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata62
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok64
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek
szinteacutezise64
V52 In situ hibridizaacutecioacute65
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip66
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletekhellip70
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphellip71
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek
felsziacuteneacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip72
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip75
V12 Statisztikai analiacutezisekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76
VI Eredmeacutenyekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttestjeacuten dendritjeacuten eacutes
axon iniciaacutelis szegmentjeacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip82
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekbőlhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok tartalmaznak
NOsGC α1 alegyseacutegethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip87
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest meacuterete
koumlzti korrelaacutecioacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip89
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip90
6
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegehelliphelliphelliphellip97
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok nagy reacutesze
mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatokhelliphelliphellip99
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
poszszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip102
VII Megbeszeacuteleacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip106
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphellip106
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
salhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip108
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC mediaacutelta jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip110
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesrahelliphelliphelliphellip111
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg
szinapszisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip112
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokbanhelliphellip114
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacuterahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip117
VII8 Az NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid rendszerrel a
GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip118
VIII Koumlvetkezteteacutesek120
IX Oumlsszefoglalaacutes121
XIrodalomjegyzeacutek121
XI Sajaacutet koumlzlemeacutenyek jegyzeacuteke141
XII Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes142
7
II ROumlVIDIacuteTEacuteSEK JEGYZEacuteKE
2-AG 2-arachidonil-glicerol
5-HT3 szerotonin
ACSF mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutek
AIS axon iniciaacutelis szakasz
AKD agonista-koumltő domeacuten
AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-12-oxazol-4-il)propaacutensav
BDNF agyi neurotrofikus faktor
BH4 tertahidrobiopterin
CA1-3 Cornu Ammonis (Ammon-szarv) 1-3 reacutegioacutei
CAMKII kalcium-kalmodulin-fuumlggő kinaacutez
cAMP ciklikus adenozin monofoszfaacutet
CASK kalcium-kalmodulin-fuumlggő szerin kinaacutez
CB1R 1-es tiacutepusuacute kannabinoid receptor
CCK kolecisztokinin
CCK-R kolecisztokinin-receptor
cDNS komplementer DNS
cGMP ciklikus guanozin monofoszfaacutet
CNG ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
COX ciklooxigenaacutez
CREB cAMP-fuumlggő szakasz-koumltő feheacuterje
CRIP kannabinoid-receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
D-AP5 D(-)-2-amino-5-foszfonovaleriaacutensav
DAB 33rsquo-diaminobenzidin
DAG diacilglicerol
DEPC dietilpirokarbonaacutet
DLC dinein-koumlnnyűlaacutenc
DSE depolarizaacutecioacute-indukaacutelta serkenteacuteselnyomaacutes
DSI depolarizaacutecioacute-indukaacutelta gaacutetlaacuteselnyomaacutes
EC sejten kiacutevuumlli
eCB endokannabinoid
8
eNOS endoteliaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
EPSP serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
ER endoplazmaacutes retikulum
FAD flavin-adenin dinukleotid
FMN flavin mononukleotid
GABA gamma-amino vajsav
GABAAR A-tiacutepusuacute GABA-receptor
GAD65 glutaminsav dehidrogenaacutez (65 kD-os)
GC guanilaacutet-ciklaacutez
GKAP guanilaacutet-kinaacutez kapcsolt feheacuterje
GluN1-3 NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet-receptor 1-3-as alegyseacutege
GRIP1 glutamaacutet-receptor koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
GTP guanozin trifoszfaacutet
HCN hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
HSA humaacuten szeacuterum-albumin
IBMX 3-izobutil-1-metilxantin
IC sejten beluumlli
IN interneuron
iNOS indukaacutelhatoacute nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
IP3 inozitol-trifoszfaacutet
IPSP gaacutetloacute posztszinaptikus potenciaacutel
IS-1-3 interneuron-szelektiacutev interneuron 1-3-as tiacutepusa
KO geacutenkiuumltoumltt
L-NAME L-nitroarginin-metil-eacuteszter
LOX lipoxigenaacutez
LTDi gaacutetloacute szinapszis hosszuacute-taacutevuacute depresszioacuteja
LTP hosszuacute taacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutes
mAChR muszkarinos tiacutepusuacute acetilkolin-receptor
mEPSP miniatűr serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
mGluR metabotropikus glutamaacutet-receptor
mRNS hiacutervivő ribonukleinsav
NADPH nikotinamid-adanin-dinukleotid
9
NCAM neuronaacutelis sejt-adheacutezioacutes molekula
NGF idegi noumlvekedeacutesi faktor
NHA N-hidroxi-arginin
NMDA N-metil-D-aszpartaacutet
nNOS neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
NO nitrogeacuten-monoxid
NOsGC nitrogeacuten-monoxid-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutez
NTD N-terminaacutelis domeacuten
O-LM oriens-laconosum-moleculare interneuron
ODQ oxadiazolo-quinoxalin
PB foszfaacutet puffer
PCR polimeraacutez-laacutencreakcioacute
PDZ PSD-95Discs largeZonula occludens domeacuten
PKA protein-kinaacutez-A
PKG protein-kinaacutez-G
PLC foszfolipaacutez-C
PP perforaacutens-paacutelya
PP1 protein-foszfataacutez
PSD-95 posztszinaptikus denzitaacutes-95 feheacuterje
PV parvalbumin
RhoA Ras-homoloacuteg geacutencslaacutedba tartozoacute feheacuterje
ROS reaktiacutev oxigeacutengyoumlk
SAP-102 szinapszis-asszociaacutelt feheacuterje-102
SDS naacutetrium-dodecil-szulfaacutet
sGC szolubilis guanilaacutet-ciklaacutez
SKA Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt sejt
SNP naacutetrium-nitroprusszid
SOM szomatosztatin
SPR P-anyag-receptor
SSCAM synaptic scaffolding proteinszinaptikus aacutellvaacutenyozoacutefeheacuterje
STD roumlvid taacutevuacute depresszioacute
str Stratumreacuteteg
10
TBS Tris-pufferelt soacuteoldat
THB tetrahidrobiopterin
TTX tertrodotoxin
VASP vazodilataacutetor-stimulaacutelt foszfoprotein
VDCC feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatorna
vGluT3 3-as tiacutepusuacute vezikulaacuteris glutamaacutettranszporter
VIP vazoaktiacutev intesztinaacutelis polipeptid
11
III BEVEZETEacuteS
Ebben a fejezetben egy roumlvid aacuteltalaacutenos bevező utaacuten ismertetem a hippokampusz
mint kiacuteseacuterleteink modellteruumlleteacutenek a szerkezeteacutet eacutes műkoumldeacuteseacutet majd reacuteszletezem az
eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban kulcsfontossaacuteguacute retrograacuted jelaacutetvitel aacuteltalaacutenos ismeacuterveit Ezt
koumlvetően taacutergyalom a dolgozat alapjaacuteul szolgaacuteloacute nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel elemeit
valamint az NMDA receptorok jellemzőit
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok
Agyunk a termeacuteszet talaacuten legcsodaacutelatosabb eacutes legbonyolultabb keacutepződmeacutenye
Szinte felfoghatatlan hogy idegsejtek koumlzoumltti kapcsolatok eacutes ingeruumlletek keacutepesek olyan
komplex folyamatokat leacutetrehozni mint az emberi gondolkodaacutes logika szemeacutelyiseacuteg
vagy kreativitaacutes A nagy keacuterdeacutes hogy a bdquomegismereacutes taacutergyardquo kutathatoacute felfoghatoacute-e
ugyanazzal amit megismerni kiacutevaacutenunk A goumlroumlg bdquogignoscoacuterdquo (megismer) szoacute eredeti
jelenteacutese szagol szimatol de maacutes a tudaacutessal (bdquooidardquo) gondolkodaacutessal (bdquonoeoacuterdquo)
kapcsolatos szavak eredeti jelenteacutese is a eacuterzeacutekszervi műkoumldeacutessel főleg a laacutetaacutessal fuumlggoumltt
oumlssze Az oacutekori goumlroumlg filozoacutefiaacuteban tehaacutet a megismereacutest eacutes gondolkodaacutest egyfajta
bdquoeacutertelemmel megtoumlltoumltt szemleacutelődeacutesnekrdquo tekintetteacutek Elmeacuten a leacuteleknek azt a reacuteszeacutet
eacutertetteacutek melyben eacuterzeteinket eacutes eacuteszleleteinket taacuteroljuk A szoacute maga Platoacutennaacutel jelenik
meg előszoumlr eacutes maacutes alapokra helyezi a megismereacutes filozoacutefiaacutejaacutet (Steiger K 2008) A
platoacuteni anamneacutezis (visszaemleacutekezeacutes)-elmeacutelet (Platoacuten Menoacuten) leacutenyege hogy a leacutelekben
benne lakozik minden tudaacutes csak megfelelő keacuterdeacutesekkel elő kell vezetni fel kell
eleveniacuteteni az bdquoelfelejtettrdquo tudaacutest- vissza kell emleacutekezni Platoacuten ezen elmeacutelete alapjaacuten a
megfelelő keacuterdeacutesek felveteacuteseacutevel lehetőseacuteguumlnk nyiacutelhat akaacuter az agy megismereacuteseacutere is
Platoacuten azonban a Barlanghasonlat ciacutemű dialoacutegussal (Platoacuten Aacutellam VII 514a-517a)
tovaacutebb megy a megismereacutesről valoacute gondolkodaacutesban A szinte teljes tudatlansaacutegtoacutel (a
barlang aacuternyai) az alapvető megismereacutesen (a bdquokinti vilaacutegrdquo) aacutet a legmagasabb szintű
gondolkodaacutesig (Platoacutennaacutel az ideaacutek vilaacutega a hasonlatban a Nap szemleacuteleacutese) terjedő
leacutepeacuteseken kersztuumll vezet az uacutet De vajon melyik leacutepcsőfokon aacutell a mai tudomaacutenyos
megismereacutes Valoacuteban azt eacuteszleljuumlk kiacuteseacuterleteink soraacuten ami meghataacuterozza agyunk
műkoumldeacuteseacutet teacutenyleg uacutegy műkoumldik ahogy mi elkeacutepzeljuumlk Laacutetjuk az aacuternyakat adoacute
12
taacutergyakat vagy maacuter esetleg kijutottunk a barlangboacutel is Vagy meacuteg mindig csak az
aacuternyakat laacutetjuk a barlangban lekoumltoumlzve Eacutes eljuthatunk-e egyaacuteltalaacuten a Nap
felfedezeacuteseacuteig Az olvasoacutera biacutezom eacuten nem merek aacutellaacutest foglalni a keacuterdeacutesben de egy
biztos csak megfelelő alaacutezattal lehet a tudomaacutenyhoz eacutes agyunk megismereacuteseacutehez nyuacutelni
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban
Az emberi agyat nagysaacutegrendileg 1011
(szaacutez-milliaacuterd) idegsejt alkotja a
koumlzoumlttuumlk leacutetrejoumlvő szinapszisok szaacutema 1014
-ra (szaacutezezer-milliaacuterdra) tehető (Drachman
2005) Ezen kapcsolatok keacutepezik minden idegi műkoumldeacutes alapjaacutet Az idegsejtek preciacutezen
huzalozott mikrohaacuteloacutezataiban specifikus informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera nyiacutelik lehetőseacuteg
Idegrendszeruumlnk nem a sejtek szaporiacutetaacutesaacuteval (sejtosztoacutedaacutes) eacuteri el az uacutejonnan beeacuterkező
ingerek informaacutecioacute feldolgozaacutesaacutet eacutes taacuterolaacutesaacutet hanem a megleacutevő idegsejtek
kapcsolatainak (szinapszisainak) erősiacuteteacuteseacutevel uacutej szinapszisok leacutetrehozaacutesaacuteval Kiveacutetel
termeacuteszetesen ez aloacutel is akad idegi őssejtek talaacutelhatoacutek toumlbb helyen is az emlős koumlzponti
idegrendszerben eacutes neacutehol peacuteldaacuteul a szagloacutegumoacuteban eacutes a hippokampusz gyrus dentatus-
aacutenak szemcssejtjei koumlzoumltt keacutepesek uacutej idegsejteket leacutetrehozni eacutes azokat a haacuteloacutezatba
eacutepiacuteteni Ezen uacutej sejteknek alapvető szerepe van az egyedre jellemző haacuteloacutezat
kialakiacutetaacutesaacuteban (Bergmann and Friseacuten 2013 Freund et al 2013) Talaacuten a legfontosabb
szabaacutelyozaacutesi moacuted amivel az idegrendszer alkalmazkodik a bejoumlvő ingerekhez illetve
amivel a bejoumlvő ingereket integraacutelja belső vilaacutegunk aacutellapotaacuteval az a szinaptikus
plaszticitaacutes A szinapszisok nem aacutellandoacutesult keacutepződmeacutenyek folyamatosan vaacuteltoznak
leeacutepuumllnek kapcsolatok amik maacuter feleslegesseacute vaacuteltak miacuteg maacutesok megerősoumldnek
nagyobbak lesznek Minden emleacutek egy speciaacutelis szinapszis mintaacutezattal rendelkezik Az
hogy ki mennyire keacutepes komplex kreatiacutev gondolkodaacutesra ezen idegi mikro-haacuteloacutezatok
kapcsoltsaacutegaacutetoacutel szinaptikus erősseacutegeitől fuumlgg eacutes nem az idegsejtek szaacutemaacutetoacutel (normaacutelis
agyi műkoumldeacutest felteacutetelezve)
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese
13
A dolgozat teacutemaacutejaacutet keacutepező kiacuteseacuterletek raacutegcsaacuteloacutekban keacuteszuumlltek eacutes a legtoumlbb
szakirodalmi adat is azokroacutel aacutell rendelkezeacutesre iacutegy a dolgozatban a raacutegcsaacuteloacute
hippokampusz anatoacutemiaacutejaacuteroacutel adok roumlvid bevezeteacutest A hippokampusz az archipallium
reacutesze fejlődeacutestanilag az agy ősibb reacuteszeacutehez tartozik Hippokampusz jelenteacutese csikoacutehal
szerkezeacutere jellemző kettős bdquoCrdquo alakja miatt kapta a neveacutet A hippokampusz formaacutecioacute
keacutet joacutel meghataacuterozott reacutesze az Ammon-szarv (Cornu Ammonis) eacutes a gyrus dentatus
A bdquoCornu Ammonisrdquo (bdquokosszarvrdquo) neacutev szinteacuten az alakjaacutera vezethető vissza A
keacutetoldali hippokampuszt a fimbria-fornix (maacutesneacuteven lyra davidis vagy psalterium
jelenteacutese oacutekori sokhuacuteros haacuterfaszerű hangszer szinteacuten alakjaacutera utal) koumlti oumlssze
1 Aacutebra A hippokampusz sematikus aacutebraacuteja Ramoacuten y Cajal (1893) nyomaacuten
Az aacutebraacuten a hippokampusz-szubikulaacuteris komplex principaacutelis sejtjeinek vaacutezlatos kapcsolat
rendszere laacutethatoacute A hippokampusz speciaacutelis memoacuteriafolyamatokban jaacutetszott
műkoumldeacuteseacuteben alapvető fontossaacuteguacute szerepet jaacutetszik a gyrus dentatus szemcsesejtjei eacutes az
Ammon-szarv CA3 majd CA1 piramissejtjei koumlzt leacutetrejoumlvő uacuten bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo A hippokampusz legjelentősebb serkentő bemeneteacutet a kuumllső- eacutes belső
vilaacutegunkboacutel szaacutermazoacute informaacutecioacutekat egyaraacutent integraacuteloacute entorhinaacutelis keacuteregből joumlvő
rostok alkotjaacutek (perforaacutens paacutelya)
14
A hippokampusz joacutel elkuumlloumlnuumll az agykeacuteregtől (neopallium) az entorhinaacutelis
keacutereg 6 reacutetegű sejtaacutellomaacutenyaacuteboacutel szubikulumon mint aacutetmeneti keacuteregteruumlleten keresztuumll
jutunk az archikortikaacutelis hippokampuszba (1aacutebra) Santiago Ramoacuten y Cajal (1893
1911) majd keacutesőbb taniacutetvaacutenya Lorente de Noacute (1934) Golgi impregnaacutecioacutes vizsgaacutelatai
vezettek a hippokampusz kuumlloumlnboumlző sejtjeinek (principaacutelis eacutes bdquonem-principaacutelisrdquo
sejteknek) meghataacuterozaacutesaacutehoz valamint ezek alapjaacuten a hippokampusz reacutegioacuteinak
nevezeacutektanaacutenak bevezeteacuteseacutehez (Lorente de Noacute 1934) amit a mai napig hasznaacutelunk Az
Ammon-szarv reacutegioacutei (a bdquoCornu Ammonisrdquo roumlvidiacuteteacutese alapjaacuten) CA1 reacutegioacute iacuteves
kanyarodoacute reacuteszeacutet CA3ab reacutegioacutenak a gyrus dentatus hilusaacuteba nyuacuteloacute reacuteszeacutet CA3c
reacutegioacutenak nevezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetnek CA2 reacutegioacutet is melyek CA3 piramissejt
tulajdonsaacutegokat mutatnak de nem kapnak moharost bemenetet Raacutegcsaacuteloacutekban e reacutegioacute
meacuterete kicsi Ezen kiacutevuumll megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a gyrus dentatus-t melynek szinteacuten bdquoCrdquo
alakja reacuteveacuten joumln leacutetre a hippokampuszra jellemző kettős bdquoCrdquo forma A gyrus dentatus
elsődleges principaacutelis sejtjei a szemcsesejtek melyek a hilus koumlruumll egy alsoacute (vagy
kuumllső) eacutes egy felső (vagy belső) eacutelbe rendeződnek Az Ammon-szarv eacutes gyrus dentatus
koumlzoumltti hasadeacutekot nevezzuumlk fissura hippocampinak A hippokampusz egyes reacutegioacuteit
tovaacutebbi reacutetegekre lehet osztani (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter 1995)
Az Ammon-szarv reacutetegződeacutese
- alveus (csak a CA1 reacutegioacuteban)
- stratum oriens
- stratum pyramidale
- stratum lucidum (a CA3 specifikus egyeduumllaacutelloacute reacutetege)
- stratum radiatum
- stratum lacunosum-moleculare
A gyrus dentatus-ban az alaacutebbi reacutetegek talaacutelhatoacutek
- stratum moleculare
- stratum granulosum
- hilus
15
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo
A hippokampusz principaacutelis sejtjei az Ammon-szarv piramissejtjei valamint a
gyrus dentatusban leacutevő szemcsesejtek eacutes mohasejtek A CA1 piramissejtek lokaacutelis
kollateraacutelisai maacutes piramis sejteket kismeacuterteacutekben idegzik be a maradeacutek helyi
kollateraacutelisaik főkeacutent helyi uacuten visszacsatoloacute gaacutetloacute interneuronokon veacutegződnek A CA3
piramissejtek joacuteval nagyobbak a CA1 piramissejtekneacutel apikaacutelis dendritjuumlk a piramisejt-
reacuteteg alatti str lucidumban roumlgtoumln elaacutegazik eacutes szaacutemos tuumlske is talaacutelhatoacute rajta Speciaacutelis
keacutepződmeacutenyuumlk az uacuten bdquothorny excrescencesrdquo szarv szerű kituumlremkedeacutesek melyen a
szemcsesejtek oacuteriaacutes mohaterminaacuteisai veacutegződnek A CA3 piramsejtek erőteljes rekurrens
illetve ellenoldali associaacutecioacutes kapcsolatokkal rendelkeznek A CA3c piramissejtejei
kisseacute kuumlloumlnboumlznek a CA3ab sejtjeitől apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeik nem nagyon
kuumlloumlnboumlzetethetők meg eacutes mindkettő gazdagon rendelkezik szarv-szerű
kituumlremkedeacutesekkel
A gyrus dentatus szemcsesejtjeinek nincsenek bazaacutelis dendritjeik apikaacutelis
dendritjuumlk a str moleculare-ban fut egeacuteszen a fissura hippocampiig Nincsenek helyi
rekurrens kapcsolataik egymaacutest nem idegzik be helyi kollateraacutelisokat adnak viszont a
hilusban elhelyezkedő mohasejtekre A mohasejtek eacuterdekes sejttiacutepust keacutepviselnek
Serkentő sejtek szaacutemos tuumlskeacutevel a dendritjeiken de nem toumlmoumlruumllnek kuumlloumln reacutetegbe a
hilusban elszoacutertan talaacutelhatoacutek Terminaacutelisaik a szemcsesejtek proximaacutelis
dendritszakaszaira (esetenkeacutent sejttestjeacutere) vetiacutetenek vissza Egyes elmeacuteletek szerint
szaacutermazaacutesukat tekintve lecsuacuteszott piramissejtek ami annak tuumlkreacuteben hogy
morfoloacutegiailag nehezen kuumlloumlnboumlztethetők meg a CA3c piramissejtjeitől eacutes a CA3
bizonyiacutetottan visszavetiacutet a gyrus dentatus szemcssejtjeire nem lehetetlen
A hippokampusz serkentő kapcsolatrendszereacutenek legfontosabb
informaacutecioacutefeldolgozoacute mechanizmusa az uacuten bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo A
hippokampusz legjelentősebb glutamaacuteterg bemente az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkezik a
szubikulumon keresztuumll Az enthorninaacutelis keacutereg integraacutelja a kuumlloumlnboumlző agykeacutergi
eacuterzeacutekszervi teruumlletekről szaacutermazoacute maacuter előzetesen feldolgozott kuumllső eacutes belső vilaacutegunkat
reprezentaacuteloacute informaacutecioacutet eacutes ezt koumlzvetiacuteti a hippokampusz feleacute a perforaacutens paacutelyaacuten
keresztuumll A perforaacutens paacutelya (PP) az Ammon-szarv eacutes gyrus detatus hataacuteraacuten futva leacutep be
egyreacuteszt a CA1-3 reacutegioacute str lacunosum-moleculare-ba maacutesreacuteszt a gyrus dentatus str
16
moleculare-ba A PP rostjai a str moleculare kuumllső 23-aacuteban a szemcsesejtek dendritjein
(illetve bizonyos interneuronok dendritjein laacutesd III34 alfejezetet) veacutegződnek
topografikusan Ez a PP-szemcsesejt szinapszis a jelfeldolgozaacutes első leacutepcsője A
szemcsesejtek ingeruumllete a mohaterminaacutelisokon keresztuumll tevődik aacutet a CA3
piramissejtek proximaacutelis dendritszakaszaira (illetve bizonyos interneuronokra laacutesd
III33 alfejezetet) kialakiacutetva a CA3 reacutegioacute kuumlloumln speciaacutelis reacutetegeacutet a str lucidumot Ez
keacutepezi a informaacutecioacute feldolgozaacutes maacutesodik aacutellomaacutesaacutet A CA3 piramissejtek ingeruumllete a
Schaffer Kaacuteroly (1864-1939) utaacuten elnevezett Schaffer-kollateraacutelisokon keresztuumll jut
veacuteguumll a CA1 piramisejtek apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeire mely a 3 szinapszist keacutepezi a
bdquohaacuteromszinapszisos-hurokbanrdquo A CA1 piramisejtek rostjai az alveusban oumlsszeszedődve
a szubikulumon keresztuumll visszateacuternek az entorhinaacutelis keacuteregbe (de maacutesik reacutetegeacutebe) A
hippokampusz aacuteltal feldolgozottaacutetdolgozott informaacutecioacute tehaacutet aacutetteacutetelesen az entorhinaacutelis
keacuteregből jut vissza a toumlbbi agykeacutergi teruumlletre (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter
1995)
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban
A hippokampusznak keacutetseacutegbevonhatatlan szerepe van a tanulaacutes- eacutes
memoacuteriafolyamatokban Az uacutej informaacutecioacutek feldolgozaacutesa soraacuten keacutet folyamatra van
szuumlkseacuteg első koumlrben egy generalizaacuteloacute folyamat megy veacutegbe (a bdquotaacutergyrdquo besorolaacutesa a
megfelelő agyunkban maacuter leacutetező bdquoskatulyardquo megkereseacuteseacutevel) majd egy specifikaacutecioacute
joumln leacutetre (a bdquoskatulyaacutenrdquo beluumll az uacutej bdquodologrdquo miben teacuter el a bdquoskatulyardquo toumlbbi elemeacutetől)
Ennek pontos lekeacutepezeacuteseacutehez keacutet kuumlloumln neuronhaacuteloacutezatra van szuumlkseacuteg A generalizaacuteloacute
folyamat az agykeacutergi műkoumldeacuteshez koumlthető a koumlrnyezet reprezentaacutecioacuteja jelentősen
aacutetfedő sejtaktivitaacutesok reacuteveacuten valoacutesul meg iacutegy specifikus informaacutecioacute nem joumlhet leacutetre a
haacuteloacutezatban A specifikaacutecioacute a hippokampusz feladata a koumlrnyezet lekeacutepezeacutese szinte aacutet
nem fedő mikrohaacuteloacutezatok kialakulaacutesaacuteval joumln leacutetre (Kaacuteli S eacutes Acsaacutedy L 2003) Vagyis
a hippokampusz a deklaratiacutev memoacuteriaacuteban jaacutetszik szerepet ez tartalmazza a bdquotiszta
fogalmakatrdquo (clarus3= vilaacutegos) De mi az a szerkezeti kuumlloumlnbseacuteg ami az agykeacutereggel
szemben keacutepes hasonloacute bementekhez kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati aktivitaacutest produkaacutelni A
memoacuteria alapjaacuteul szolgaacuteloacute Hebb-feacutele autoasszociatiacutev haacuteloacutezat ugyanis mind az
17
agykeacuteregben mind a hippokampuszban megtalaacutelhatoacute A vaacutelasz a bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo egyes principaacutelis sejtjeinek egyedi tulajdonsaacutegaiban eacutes kapcsolataiban talaacutelhatoacute
(Acsaacutedy eacutes Kaacuteli 2007) A generalizaacutelt informaacutecioacute az entorhinaacutelis keacutergen keresztuumll
eacuterkezik agyunk egyik legkuumlloumlnlegesebb serkentő sejtjeacutere a szemcsesejtre ami a
legfontosabb aacutellomaacutes a specifikus informaacutecioacute kialakiacutetaacutesaacuteban A szemcsesejtek nagyon
erős szűreacutest veacutegeznek a bejoumlvő informaacutecioacuten azaacuteltal hogy rendkiacutevuumll hiperpolarizaacuteltak eacutes
nagyon alacsony az alapaktivitaacutesuk Mivel nincsenek bazaacutelis dendritjeik eacutes egymaacutesssal
sincsenek oumlsszekoumltve nem joumln leacutetre autoasszociatiacutev haacuteloacutezat a bekeruumllő informaacutecioacute
nagyon pontosan keacutepeződik le a szemcsesejtekben A gyrus dentatus legfontosabb
feladata tehaacutet a jel szelekcioacuteja eacutes kategorizaacutecioacuteja A koumlvetkező leacutepeacutes hogy a
szemcsesejtek a megszűrt informaacutecioacutet rendkiacutevuumll pontosan adjaacutek aacutet a CA3
piramissejteknek Ehhez egyreacuteszt annak a neacutehaacuteny ceacutelelemnek a nagyon pontos
kivaacutelasztaacutesa szuumlkseacuteges ami a CA3 reacutegioacuteban az informaacutecioacutet koacutedoloacute autoasszociatiacutev
mikrohaacuteloacutezatot leacutetrehozza maacutesreacuteszt a haacuteloacutezat toumlbbi tagjaacutenak elcsendesiacuteteacutese A
szemcsesejt speciaacutelis egyedi terminaacutelisa a mohaterminaacutelis keacutepes ellaacutetni mindkeacutet
feladatot egyszerre A moharostok ceacutelelem specifikusan keacutetfeacutele terminaacutelissal
rendelkeznek az oacuteriaacutes terminaacutelisok kizaacuteroacutelag piramissejt-tuumlskeacuteken a kis terminaacutelisok
csak helyi GABAerg interneuronokon veacutegződnek Az egy szemcsesejt aacuteltal adott oacuteriaacutes-
mohaterminaacutelisok szaacutema igen keveacutes (szaacutezas nagysaacutegrendű) de nagy hateacutekonysaacuteguacute
emellett a kis mohaterminaacutelisok szaacutema araacutenyait tekintve oumltszoumlroumlseacutere tehető a
serkentőhoumlz keacutepest (Acsaacutedy et al 1998) Ezzel a kapcsolatrendszerrel egysejt szinten
nagy hateacutekonysaacuteguacute pontos ingeruumllet-aacutetadaacutes populaacutecioacutes szinten erős gaacutetlaacutes eacuterhető el a
haacuteloacutezatban A keacutet terminaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegaiban fellelhető kuumlloumlnbseacutegek tovaacutebbi
magyaraacutezatot adnak az informaacutecioacutekoacutedolaacutes szabaacutelyozaacutesaacutera Miacuteg az oacuteriaacutesterminaacutelisok a
transzmisszioacute frekvenciaacutejaacutenak noumlvekedeacuteseacutevel facilitaacuteloacute szinaptikus vaacutelaszt (facilitaacuteloacute
EPSP) adnak addig a kis terminaacutelisok frekvencia-fuumlggeacuteseacutere a depressziacutev (depresszaacuteloacute
EPSP) vagy enyheacuten facilitaacuteloacute vaacutelasz jellemző (Toth et al 2000) Egy adott frekvenciaacuten
a keacutet mechanizmus eredője fogja meghataacuterozni a CA3 piramissejt ingeruumlleteacutet alacsony
szemcsesejt aktivitaacutes soraacuten (ami haacuteloacutezati bdquozajrdquo-keacutent eacuterteacutekelhető) az erős gaacutetlaacutes dominaacutel
miacuteg neacutehaacuteny de fokozott aktivitaacutesuacute szemcsesejt aktivitaacutesa (informaacutecioacute-koacutedolaacutes) soraacuten a
serkenteacutes erősoumldeacutese eacutes a gaacutetlaacutes gyenguumlleacutese reacuteveacuten a kivaacutelasztott piramissejtek
ingeruumlletbe joumlnnek (a haacuteloacutezat toumlbbi piramissejtje pedig gaacutetolt marad) A szemcsesejt-
18
CA3 piramissejt kapcsolat tovaacutebbi jellemzője a nem-asszociatiacutev preszinaptikus LTP
(Lauri et al 2001) A CA3 piramissejtek kiterjedt rekurrens kollateraacutelisai reacuteveacuten a CA3
reacutegioacute autoasszociatiacutev haacuteloacutezati tulajdonsaacuteggal rendelkezik A megszerezett specifikus
informaacutecioacute erős szinaptikus kapcsolatokkal oumlsszekoumltoumltt piramissejt-mikrohaacuteloacutezatokban
taacuteroloacutedik ami kontextusfuumlggő moacutedon a haacuteloacutezat egyes elemeinek aktivitaacutesa reacuteveacuten a
mikrohaacuteloacutezat egeacuteszeacutet aktivaacutelhatja iacutegy komplex emleacuteknyomok felideacutezeacutese vaacutelik lehetőveacute
A CA1 piramisejtekben ezt koumlvetően integraacuteloacutedik a CA3 piramissejtek ingeruumllete (str
radiatum) az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkező perforaacutens-paacutelya bemenettel (str lacunosum-
moleculare) A CA1 piramissejtek plaszticitaacutesaacutehoz (LTP kialakulaacutesa) elengedhetetlen
meacuteg a helyi GABAerg interneuronok teacuterben eacutes időben preciacutezen szabaacutelyozott haacuteloacutezati
műkoumldeacutesre kifejtett hataacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) Az iacutegy keletkező
emleacuteknyomok lassuacute folyamat soraacuten tevődnek aacutet a generalizaacuteloacute agykeacutergi teruumlletekre
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy a hippokampusz specifikus műkoumldeacuteseacutenek
haacutettereacuteben egyedi strukturaacutelis feleacutepiacuteteacutese aacutell (gyrus dentatus-CA3 kapcsolat)
autoasszociatiacutev haacuteloacutezata előtt egy kategorizaacuteloacute haacuteloacutezat (gyrus dentatus) talaacutelhatoacute Ezek a
tulajdonsaacutegok teszik keacutepesseacute arra hogy nagy szaacutemuacute komplex emleacuteknyom gyors eacutes
aacutetfedeacutesmentes taacuterolaacutesaacutet veacutegezze
III34 A hippokampusz interneuronjai
Interneuron alatt klasszikusan azokat a nem principaacutelis (nem glutamaacuteterg)
idegsejteket eacutertjuumlk melyek a helyi haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben szabaacutelyozaacutesaacuteban vesznek
reacuteszt eacutes nem vetiacutetetenek maacutes agyteruumlletre Jelen eacutertekezeacutesben hippokampaacutelis
interneuron alatt kizaacuteroacutelag a GABAerg interneuronokat eacutertem E definiacutecioacute nem
szerencseacutes manapsaacuteg hiszen ma maacuter joacutel ismert hogy nemcsak a principaacutelis sejtek
vetiacutetenek maacutes agyteruumlletekre hanem GABAerg bdquointerneuronokrdquo is nem is
elhanyagolhatoacute szerepet toumlltve be Jobb nevezeacutektan hiaacutenyaacuteban azonban a vetiacutető
GABAerg idegsejteket is az interneuronok koumlzeacute soroljuk
A GABAerg sejtek jelaacutetvivő anyaga a gamma-amino-vajsav (GABA) mely
neacutehaacuteny kiveacuteteltől (pl az idegsejtek fejlődeacuteseacutenek korai szakaszaacuteban az uacuten bdquoGABA-
switchrdquo előtt a GABA serkentő tulajdonsaacuteguacute) eltekintve gaacutetloacute neurotranszmitter Fő
feladatuk tehaacutet a principaacutelis sejtek gaacutetlaacutesa tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk időbeli preciacutez
19
szabaacutelyozaacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A hippokampaacutelis interneuronok ndash
szemben a kvaacutezi egyforma piramissejtekkel ndash nem alkotnak egyseacuteges populaacutecioacutet a
kuumlloumlnboumlző alpopulaacutecioacutek szaacutema ma maacuter 20 foumlleacute tehető (Klausberger eacutes Somogyi 2008
2 aacutebra) Az interneuronok sokfeacuteleseacutege azonban nem ceacuteltalan kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
műkoumldeacutesek szabaacutelyozaacutesaacutenak szolgaacutelataacuteban aacutellnak (Klausberger et al 2005)
Szaacutemos anatoacutemiai tulajdonsaacuteg alkalmas lehet az interneuron alpopulaacutecioacutek
elkuumlloumlniacuteteacuteseacutere iacutegy peacuteldaacuteul a ceacutelelem specificitaacutes a dendritfa elaacutegazoacutedaacutesa a reacutetegekben
illetve hogy egyes tiacutepusok jellemzően mely peptid neuromodulaacutetorokat vagy kalcium-
koumltő feheacuterjeacuteket fejezik ki
A tovaacutebbiakban neacutehaacuteny azonoshasonloacute funkcioacute betoumllteacuteseacutere specializaacuteloacutedott
interneuronok csoportjainak tulajdonsaacutegait reacuteszletezem peacuteldaacutekkal illusztraacutelva
Mivel a legtoumlbb ismeret a CA1 reacutegioacute interneuronjairoacutel aacutell rendelkezeacutesuumlnkre
ezeacutert a CA1 reacutegioacute interneuronjait hasznaacutelva modellkeacutent mutatom be a fő csoportokat
(2aacutebra)
A tovaacutebbiakban a ceacutelelem specificitaacutest alapul veacuteve az alaacutebbi csoportosiacutetaacutest alkalmazom
- dendritikus gaacutetloacutesejtek
- periszomatikus gaacutetloacutesejtek
- interneuron-specifikus interneuronok
- vetiacutető interneuronok
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtek
A dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzoumls tulajdonsaacutega hogy axonterminaacutelisaik a
piramissejt valamely dendritszakaszaacuten veacutegződnek a beeacuterkező serkentő szinapszisok
szoros szomszeacutedsaacutegaacuteban Ebből koumlvetkeztethető hogy feladatuk elsősorban a
piramissejt bemeneteacutenek szabaacutelyozaacutesa az egyes serkentő szinapszisok plaszticitaacutesaacutenak
heteroszinaptikus befolyaacutesolaacutesa a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok gaacutetlaacutesaacuteval annak meghataacuterozaacutesa hogy melyik szinapszis erősoumldhet
meg eacutes mely ingeruumllet juthat el a sejttestig
Ennek a feladatnak az ellaacutetaacutesaacutera egy dendritikus gaacutetloacutesejt aacutetlagosan 3-18
szinapszist ad egy piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseire eacutes a gaacutetlaacutes
kisebb meacuterteacutekű Ebbe a csoportba tartoznak a 2 aacutebra 5-11 eacutes 13 szaacutemmal jeloumllt
20
interneuronjai A dendritikus gaacutetloacutesejtek sokfeacuteleseacutege azzal magyaraacutezhatoacute hogy a
piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseit bemenet-specifikusan innervaacuteljaacutek
illetve sajaacutet bemenetuumlket elteacuterő forraacutesboacutel kapjaacutek E keacutet tulajdonsaacuteg alapjaacuten
megkuumlloumlnboumlztetuumlnk uacuten bdquofeed-forwardrdquo (előrehatoacute) eacutes bdquofeed-backrdquo (visszahatoacute) gaacutetlaacutest
Az előrehatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt azon rostok hataacutesaacutet moacutedosiacutetja a piramissejtben
amelyből sajaacutet bemeneteacutet is kapja tehaacutet az adott afferens sajaacutet hateacutekonysaacutegaacutet sajaacutet
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben szabaacutelyozza A visszahatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt aacuteltal
kapott bemenet maacutes forraacutesboacutel szaacutermazik mint az aacuteltala moacutedosiacutetott bemenet (Freund eacutes
Buzsaacuteki 1996)
2 Aacutebra GABAerg interneuronok a hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A sematikus aacutebraacuten a hippokampaacutelis CA1 reacutegioacute eddig ismert interneuronjai eacutes
axonarborizaacutecioacutejuk reacutetegeloszlaacutesa laacutethatoacute Az aacutebra bal szeacuteleacuten olvashatoacutek a
hippokampusz reacutetegei A keacutek sziacuten aacuteranyalataival a CA1 piramissejtek narancssaacuterga
sziacutennel a periszomatikus gaacutetloacutesejtek pirossal a dendritikus eacutes vetiacutető interneuronok
roacutezsasziacutennel az IN-specifikus gaacutetloacutesejtek sejttestje eacutes fő dendritjei laacutethatoacutek Lilaacuteval
jeloumlltek az interneuron-axonok melyek citromsaacuterga terminaacutelisokban veacutegződnek Az
21
aacutebra bal feleacuten talaacutelhatoacutek a kuumllső eacutes belső forraacutesboacutel szaacutermazoacute glutamaacuteterg bemenetek
Az interneuronok sokfeacuteleseacutege teacuterbeli eacutes időbeli preciacutez szabaacutelyozaacutesa a piramissejt-
haacuteloacutezat normaacutel műkoumldeacuteseacutenek szolgaacutelataacuteban aacutell (Moacutedosiacutetva Klausberger eacutes Somogyi
Science 2008)
A Schaffer-kollateraacutelis bemenettel (piramissejt bazaacutelis eacutes proximaacutelis apikaacutelis
dendritszakaszai-strata oriens eacutes radiatum) asszociaacuteloacutedik ndash csak a legfontosabbakat
kiemelve- a bdquobistratifiedrdquo (bdquokeacutet-reacuteteget innervaacuteloacuterdquo bisztratifikaacutelt sejt 2 aacutebra 5 szaacutemuacute
sejt) a Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt (SKA emellett CCK-tartalmuacute) dendritikus
gaacutetloacutesejt (2 aacutebra 8 szaacutemuacute sejt) valamint az bdquoIvyrdquo (bdquoborostyaacutenrdquo)-sejt (2 aacutebra 6 szaacutemuacute
sejt) Dendriteloszlaacutesuk alapjaacuten a bisztratifikaacutelt- eacutes az Ivy-sejt bemeneteacutet is a Schaffer-
kollateraacutelisok biztosiacutetjaacutek iacutegy előrehatoacute gaacutetloacutesejtek (Fuentealba et al 2008 Klausberger
eacutes Somogyi 2008)
Az entorhinaacutelis eredetű perforaacutens-paacutelya bemenettel (piramissejt distaacutelis apikaacutelis
dendritszakasza-str lacunosum-moleculare) asszociaacuteloacutedik az O-LM (Oriens-
Lacunosum-Moleculare (2 aacutebra 7 szaacutemuacute sejt) a perforaacutens-paacutelya asszociaacutelt (2 aacutebra 10
szaacutemuacute sejt) eacutes a neurogliaform (2 aacutebra 11 szaacutemuacute sejt) sejt Miacuteg az O-LM sejtek
elsősorban a lokaacutelis piramissejtek rekurrens kollateraacutelisaiboacutel kapjaacutek a bemenetet
(tipikus visszahatoacute gaacutetloacutesejt) addig a maacutesik kettő elsősorban a perforaacutens-paacutelyaacutetoacutel
(előrehatoacute-gaacutetlaacutes) A neurogliaform sejtek nevuumlkből koumlvetkezően is nagyon elteacuternek a
klasszikus neuronok feleacutepiacuteteacuteseacutetől elsősorban a lassuacute toacutenikus GABAerg
transzmisszioacuteban vesznek reacuteszt (Armstrong et al 2012 Tamaacutes et al 2003) eacutes toacutenikus
nitrogeacuten-monoxid felszabadiacutetaacutesaacutera keacutepesek (laacutesd III355)
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek
Mivel a periszomatikus gaacutetlaacutes kiemelt fontossaacuteggal biacuter a haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
eacutes az eacutertekezeacutesben szereplő kiacuteseacuterletek is főkeacutent ezen sejtek szinapszisaira iraacutenyulnak a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek tulajdonsaacutegait reacuteszletesebben taacutergyalom Periszomatikus
reacutegioacute alatt a piramissejt sejttesteacutet (aacuteltalaacuteban) a sejttestből kiinduloacute axon iniciaacutelis
szegmentjeacutet (AIS) illetve az uacuten sejttest-ekvivalens dendrit szakaszokat (tuumlskementes
proximaacutelis dendritek a sejttesttől szaacutemiacutetott ~100 mikronon beluumll) eacutertjuumlk (Megiacuteas et al
22
2001) A reacutegioacute fő jellemzője hogy serkentő bemenet nem eacuterkezik raacute kizaacuteroacutelag a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek innervaacuteljaacutek szimmetrikus szinapszisokat keacutepezve (Megiacuteas et
al 2001) Sokkal keveacutesbeacute heterogeacuten populaacutecioacutet keacutepeznek mint a dendritikus
gaacutetloacutesejtek Mivel a periszomatikus reacutegioacute az akcioacutes-potenciaacutel generaacutelaacutesaacuteban jaacutetsza a fő
szerepet ezeacutert ezek az interneuronok a piramissejtek kimeneteacutet a naacutetrium-fuumlggő akcioacutes
potenciaacutelok kialakulaacutesaacutenak valoacutesziacutenűseacutegeacutet szabaacutelyozzaacutek Bemenetuumlk nem asszociaacuteloacutedik
specifikusan kuumlloumln egyik afferenssel sem (a kosaacutersejteknek keveacutesbeacute jelentős
mennyiseacutegű dendritje talaacutelhatoacute a str laconosum-moleculare-ban ami arra utal hogy
kevesebb entorhinaacutelis bementet kapnak) viszont jelentős szaacutemuacute serkentő bemenetet
kapnak a piramissejtektől A piramissejt-interneuron kapcsolatra nagy amplituacutedoacutejuacute
serkentő potenciaacutel jellemző ami aacuteltalaacuteban egy szinapszison keresztuumll megy veacutegbe
(Gulyaacutes et al 1993)
3 Aacutebra A hippokampaacutelis CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus gaacutetlaacutes
feleacutepiacuteteacuteseacutenek vaacutezlata
Az aacutebraacuten a piramissejt sejttestjeacutere eacuterkező keacutet kuumlloumlnboumlző gaacutetloacutesejt- a parvalbumin (PV)
tartalmuacute eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacute kosaacutersejt- szinapszisa a jelaacutetvitelben
fontosabb szerepet jaacutetszoacute receptorai illetve főbb bemenetei laacutethatoacutek Miacuteg a PV+
23
kosaacutersejt a piramissejt ritmikus gaacutetlaacutesaacuteeacutert tehető felelősseacute ezaacuteltal bdquooacuteraműrdquo
pontossaacuteggal segiacutetve a neuronhaacuteloacutezati frekvencia kialakulaacutesaacutet addig a CCK+ kosaacutersejt
keacutereg alatti bemeneteinek is koumlszoumlnhetően a gaacutetlaacutes bdquofinom hangolaacutesaacutebanrdquo vesz reacuteszt
belső vilaacutegunknak hangulati eacuteletuumlnknek megfelelően (Moacutedosiacutetva Freund TF 2003
TINS)
Olyan nagy hateacutekonysaacuteguacute ez a serkentő aacuteram hogy aacuteltalaacuteban az interneuon
kisuumlleacuteseacutehez is vezet Ebbe a csoportba tartozik az axo-axonikus ndash Szentaacutegothai Jaacutenos
nyomaacuten kandelaacuteber ndash sejt (2 aacutebra 1 szaacutemuacute sejt) eacutes a kosaacutersejtekA kandelaacuteber-sejtek az
egyetlen specifikusan csak az axon iniciaacutelis szegmenet beidegző interneuronok rostjaik
vertikaacutelis terminaacutelis fuumlzeacutereket alkotnak egy-egy piramissejt axon iniciaacutelis szegmentje
koumlruumll ahol toumlbbszoumlroumlsen szinaptizaacutelnak
A kosaacutersejtek a sejttestet eacutes a proximaacutelis dendritszakaszokat is beidegzik nagy
amplituacutedoacutejuacute gaacutetloacute-potenciaacutelokat hoznak leacutetre aacutetlagosan 2-8 koumlzel elhelyezkedő
szinapszison keresztuumll A kosaacutersejtek ezaacuteltal nagy hateacutekonysaacuteggal keacutepesek gaacutetolni a
piramissejt akcioacutes potenciaacuteljaacutet Egy kosaacutersejt egyetlen akcioacutes potenciaacuteja maacuter 3
szinapszison keresztuumll megakadaacutelyozza a piramissejt ismeacutetelt kisuumlleacuteseacutet Jellemző
feheacuterjetartalmukat tekintve a kosaacutersejtek keacutet fő populaacutecioacutejaacutet a parvalbumin (PV 2
aacutebra 2 szaacutemuacute sejt) eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacuteakat kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg a
kandelaacuteber-sejtek mind PV tartalmuacuteak A CCK tartalmuacute kosaacutersejtek tovaacutebb oszthatoacuteak
vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGluT3 2 aacutebra 4 szaacutemuacute sejt) eacutes vazoaktiacutev
intesztinaacutelis polipeptid (VIP 2 aacutebra 3 szaacutemuacute sejt) tartalmuk alapjaacuten Funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteg egyelőre nem volt kimutathatoacute a keacutet CCK tartalmuacute alpopulaacutecioacute koumlzoumltt ezeacutert
jellemzeacutesuumlk egyuumltt toumlrteacutenik mint CCK tartalmuacute kosaacutersejtek
A keacutet kosaacutersejt tiacutepus teljesen maacutes feladatra specializaacuteloacutedott a neuronaacutelis haacuteloacutezat
szabaacutelyozaacutesaacutet illetően ami receptoraik eacutes bemeneteik kuumlloumlnbseacutegeacuteben is tetten eacuterhető eacutes
elteacuterő fizioloacutegiai tulajdonsaacutegokat koumllcsoumlnoumlz a keacutet sejttiacutepusnak (3aacutebra) (Freund 2003
Freund eacutes Katona 2007 Klausberger et al 2005)
A PV kosaacutersejtek transzmisszioacuteja nagyon hateacutekony gaacutetlaacutest eredmeacutenyez de
egyben rigid is keveacutes ponton szabaacutelyozhatoacute nem plasztikus A PV kosaacutersejtek fő
serkentő bemeneteacutet a piramissejtektől kapja meacuteghozzaacute nagyreacuteszt bdquoelőrehatoacuterdquo serkenteacutes
formaacutejaacuteban (a CA3 piramissejtektől vagyis Schaffer-kollateraacutelisoktoacutel) kisebb
meacuterteacutekben a helyi piramissejtek bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutese folytaacuten Keacuteregalatti
24
modulaacutetoros (monoaminerg) eacutes GABAerg bementuumlk joacuteval kevesebb A serkentő
szinapszisok fontos tulajdonsaacutega nem plasztikusak a kapott ingeruumlletet pontosan
koumlzvetiacuteti a haacuteloacutezatra A PV kosaacutersejtek egymaacutest is beidegzik sőt elektromos
szinapszisokkal (uacuten bdquogap junctionrdquo-oumlkoumln keresztuumll) is oumlssze vannak kapcsolva
szinciacuteciumot alkotva Egy PV sejt nagyjaacuteboacutel 20-50 maacutesik PV kosaacutersejttel aacutell ilyen
szoros kapcsoltsaacutegban Ennek jellentősseacutege oacuteriaacutesi a haacuteloacutezati szinkronizaacutecioacute
szemponjaacuteboacutel (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A PV sejtek fizioloacutegiai
tulajdonsaacutegai reacuteszben ezeknek a tulajdonsaacutegoknak is koumlszoumlnhető uacuten bdquogyors tuumlzeleacutesűrdquo
interneuronok a tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk nem mutat alkalmazkodaacutest megbiacutezhatoacutean eacutes
bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal tuumlzelnek a haacuteloacutezati frekvenciaacutet meacuteg 100 Hz felett is keacutepesek
koumlvetni Az időbeli preciacutezitaacuteshoz meacuteg hozzaacutejaacuterul hogy a PV terminaacutelisban nagyon
szoros kapcsolat van a kalcium-szenzorok eacutes a kalcium csatornaacutek koumlzoumltt a kalcium
csatornaacutek a szinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban helyezkednek el azonnali vezikula-uumlruumlleacutest
eredmeacutenyezve A PV terminaacutelisboacutel toumlrteacutenő GABA felszabadulaacutes eddigi ismereteink
alapjaacuten M2 tiacutepusuacute muszkarinos acetil-kolin receptoron (mAchR) eacutes micro-opioid receptoron
keresztuumll szabaacutelyozhatoacute (mindkettő csoumlkkenti a GABA felszabadulaacutesaacutet) A PV
szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α1 alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok
vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a szorongaacutesoldoacute benzodiazepinek hataacutesa keveacutesseacute
eacuterveacutenyesuumll A PV kosaacutersejt-szinciacutecium feladata tehaacutet bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal
szinkronizaacutelni az aacuteltaluk beidegzett 1000-2000 piramissejtet a kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
oszcillaacutecioacutek soraacuten Ez alapvető fontossaacuteguacute a kognitiacutev folyamatok kialakiacutetaacutesaacuteban (laacutesd
meacuteg III35 alfejezetben)
A CCK kosaacutersejtek aacuteltal leacutetrehozott gaacutetlaacutes ezzel szemben sok ponton
modulaacutelhatoacute plasztikus folyamat Legszembetűnőbb bemeneti kuumlloumlnbseacuteget a keacutereg
alatti modulaacutetoros innervaacutecioacute adja a belső vilaacutegunkat eacutes hangulati eacuteletuumlnket
reprezentaacuteloacute szerotonerg bemenet a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll szelektiacuteven idegzi
be a CCK tartalmuacuteakat A szerotonerg rostok a mediaacuten raphe magcsoportboacutel
szaacutermaznak eacutes 5-HT3 tiacutepusuacute ionotrop szerotonin receptoron hatnak miacuteg a kolinerg
rostok α7 nikotinikus acetil-kolin receptoron keresztuumll serkentik a CCK kosaacutersejteket
Glutamaacuteterg bemenetuumlk toumlredeacuteke a PV kosaacutersejtekeacutenek annaacutel toumlbb gaacutetloacutebementet
kapnak viszont a calretitin tartalmuacute interneuron-specifikus sejtektől A CCK sejtek
glutamaacuteterg bemenete nemcsak szaacutemaacuteban teacuter el a PV sejthez keacutepest de toumlbb forraacutesboacutel
25
szaacutermazoacute informaacutecioacute (CA3- Schaffer kollateraacutelis CA1 piramissejt-kollateraacutelis vagyis
mind az bdquoelőrehatoacuterdquo mind a bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutes) integraacutecioacutejaacutera is keacutepesek Miacuteg a PV
sejt kisuumlleacuteseacutet eredmeacutenyezi a Schaffer-kollateraacutelisok ingeruumllete addig a CCK sejtek
szaacutemaacutera ez az ingeruumllet nem elegendő A CCK kosaacutersejtek csak akkor keruumllnek
ingeruumlletbe ha eleacuteg erős a Schaffer kollateraacutelis bemenet ahhoz hogy a helyi CA1
piramissejtek is aktivaacuteloacutedjanak eacutes ezek bdquovisszahatoacuterdquo lokaacutelis kollateraacutelisai is ingerlik a
CCK sejteket A CCK sejtek nem alkotnak szinciacuteciumot nem jellemző raacutejuk az a szoros
kapcsoltsaacuteg amit a PV sejtekneacutel laacutettunk Tuumlzeleacutesi mintaacutezatukra a bdquoszabaacutelyos tuumlzeleacutesrdquo
jellemző maximaacutelisan 40-50 Hz-ig keacutepesek koumlvetni az aktivaacutelaacutesi frekvenciaacutet eacutes
akkomodaacuteloacutednak vagyis ismeacutetelt ingerleacutes eseteacuten egyre ritkaacutebban keletkeznek akcioacutes
potenciaacutelok A CCK kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a kalcium csatornaacutek nem a szinaptikus
aktiacutev zoacutenaacuteban hanem a terminaacutelis taacutevolabbi reacuteszein helyezkednek el ezaacuteltal laacutezaacuten
kapcsoloacutednak a kalcium szenzorokhoz A CCK kosaacutersejtek szinapszisaira toumlbbszoumlroumls
bdquofelszabadulaacutesi helyrdquo jellemző egyetlen aktiacutev zoacutenaacuten beluumll (sokszor invaginaacutecioacute is
megfigyelhető a szinaptikus feluumllet noumlveleacuteseacutere) ez eredmeacutenyezi hogy a CCK sejtek
GABA uumlriacuteteacutese aszinkron moacutedon eacutes időben elnyuacutejtva jelentkezik A CCK terminaacutelisok
GABA uumlriacuteteacutese szaacutemos receptor aktivaacutecioacutejaacuteval modulaacutelhatoacute Ezek koumlzuumll kiemelendő a
CB1 kannabinoid receptor melynek aktivaacutecioacuteja a terminaacutelis kuumlloumlnboumlző meacuterteacutekű
elcsendesiacuteteacuteseacutehez vezet A folyamat melyet bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutes-
elnyomaacutesnakrdquo (DSI) nevezuumlnk retrograacuted uacuteton a piramissejt aktivaacutecioacutejaacutetoacutel fuumlggően
endokannabinoidok szinteacuteziseacutevel joumln leacutetre mely a preszinaptikus CB1 receptorok
aktivaacutecioacutejaacuteval gaacutetolja a kalcium csatornaacutek műkoumldeacuteseacutet ezaacuteltal a GABA felszabadulaacutesaacutet
(laacutesd meacuteg III421 alfejezetben) A CCK szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α2
alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a
benzodiazepinek szorongaacutesoldoacute hataacutesa eacuterveacutenyesuumll Oumlsszesseacutegeacuteben elmondhatoacute hogy a
CCK kosaacutersejtek eacuterzelmi motivaacutecioacutes eacutes a szervezet aacuteltalaacutenos aacutellapotaacuteroacutel informaacutecioacutekat
hordozva a piramissejtek bdquofinom hangolaacutesaacuterardquo specializaacuteloacutedtak A idegrendszer
egyetlen olyan sejtje amin konvergaacutelnak a szorongaacutes molekulaacuteris koacutedaacutesaacuteban reacutesztvevő
transzmitter-rendszerek eacutes receptorok iacutegy a hangulati eacutelet zavaraiban (szorongaacutes eacutes
depressziacutev aacutellapotok) keacutetseacuteget kizaacuteroacute szereppel biacuter
A periszomatikus kosaacutersejtek tehaacutet a bdquoritmustrdquo (PV) eacutes a bdquokedeacutelytrdquo (CCK)
koumlzvetiacutetik a haacuteloacutezatba (Freund 2003 Freund eacutes Katona 2007)
26
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok
Az interneuron-specifikus gaacutetloacutesejtek (a tovaacutebbiakban IS-sejtek) attoacutel
kuumlloumlnlegesek hogy ceacutelelemuumlk nem a piramissejt valamely szegmense hanem maacutes (joacutel
meghataacuterozott) interneuronok Haacuterom tiacutepusaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg az IS-sejteknek (IS-1-
3 2aacutebra 19-21 szaacutemuacute sejtjei) Az IS-1 sejtek kiterjedt szinciacuteciumot alkotnak szaacutemos
dendrodendritikus kapcsolatuk reacuteveacuten ami ennek a sejtpopulaacutecioacutenak a gyors szinkron-
kisuumlleacuteseacutet teszi lehetőveacute A dendritikus gaacutetlaacutes szinkronizaacutecioacuteja reacuteveacuten elengedhetetlen
fontossaacuteggal biacuternak a dendritikus aacuteramok eacutes plaszticitaacutes hateacutekony szabaacutelyozaacutesaacuteban Az
IS-3 tiacutepusuacute sejtek szelektiacuteven az O-LM sejtet idegzik be diszinhibicioacutet teacuteve lehetőveacute a
piramissejt disztaacutelis dendritszakaszain (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuron-
szelektiacutev interneuronoknak tehaacutet jelentős szerepe van a hippokampaacutelis haacuteloacutezat
oszcillaacutecioacutejaacutenak eacutes diszinhibicioacutejaacutenak kontrolljaacuteban (Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok
Vetiacutető GABAerg gaacutetloacutesejtek alatt a hippokampuszon beluumll maacutesik reacutegioacuteba vetiacutető
illetve a hippokampuszon kiacutevuumllre taacutevolra vetiacutető GABAerg sejteket eacuterjuumlk Az előbbire
peacutelda a visszavetiacutető-sejt (bdquoback-projectionrdquo neuron 2aacutebra 16 szaacutemuacute sejt (Sik et al
1995 Sik et al 1994) mely elsősorban a CA3 reacutegioacuteba kisebb meacuterteacutekben a gyrus
dentatus hilusaacuteba vetiacutet vissza eacutes a bdquovisszahatoacuterdquo-gaacutetlaacutesban jaacutetszik szerepet Szaacutemos
boutonja talaacutelhatoacute kapillaacuterisok koumlzvetlen koumlrnyezeteacuteben de direkt kapcsolatba nem leacutep
az endothellel Jellemző feheacuterjeacuteje mely immunohisztokeacutemiai jeloumlleacuteseacutere is hasznaacutelhatoacute
a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) Utoacutebbi keacutet tulajdonsaacutegaacuteboacutel koumlvetkezően
a hippokampaacutelis neuronhaacuteloacutezat homeosztatikus szabaacutelyozaacutesaacuteban jaacutetszik szerepet (laacutesd
meacuteg a III355 alfejezetben)
A taacutevolra vetiacutető sejtek fő ceacutelpontja a szeptaacutelis teruumllet a szubikulum eacutes a
retrohippokampaacutelis keacuteregteruumllet Ezek koumlzuumll kiemelendő a hippokamposzeptaacutelis
gaacutetloacutesejt (2aacutebra 18 szaacutemuacute sejt) melynek fő bemenete a CA1 piramissejt
kollateraacutelisaiboacutel szaacutermazik Taacutevoli axonjai elsősorban a mediaacutelis szeptum (PV tartalmuacute)
27
GABAerg interneuronjait innervaacuteljaacutek (Toacuteth et al 1993) miacuteg lokaacutelis axonjai a CA1
valamennyi reacutetegeacuteben szeacutetaacutegaznak eacutes szelektiacuteven interneuronokon veacutegződnek
Morfoloacutegiaacutejukboacutel koumlvetkezően jelentős szerepet jaacutetszanak a piramissejt-haacuteloacutezat
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben a helyi eacutes a szeptaacutelis (ritmusgeneraacuteloacute uacuten pacemaker)
interneuronok egyuumlttes szinkronizaacutecioacutejaacuteban ezaacuteltal a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutek
szabaacutelyozaacutesaacuteban (laacutesd III35 alfejezetben) A retrohippokampaacutelis (2 aacutebra 15 eacutes 17
szaacutemuacute sejtjei) eacutes szubikulaacuteris (2 aacutebra 12 szaacutemuacute sejt) teruumlletre vetiacutető sejtek a CA1
piramissejtek rostjaival paacuterhuzamosan haladnak a ceacutelteruumlletre eacutes ritmikus kisuumlleacutessel
koumlvetik a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutekat melynek szerepe van a hippokampuszboacutel az
eacuterintett teruumlletekre koumlzvetiacutetett informaacutecioacute aacutetadaacutesaacuteban (Klausberger eacutes Somogyi 2008)
(funkcioacuteik az III35 alfejezetben olvashatoacute)
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
A hippokampaacutelis interneuronok teljes egeacuteszeacuteben lefedik a piramissejt felsziacuteneacutet
(laacutesd III34 alfejezet) Az interneuronok sokfeacuteleseacutegeacutenek teacuterbeli eacutes legfőkeacuteppen időbeli
rendezettseacutegeacutenek kulcsszerepe van a keacutergi haacuteloacutezatok kuumlloumlnboumlző agyi aacutellapotokhoz
rendelt oszcillaacutecioacuteinak leacutetrehozaacutesaacuteban eacutes olyan komplex folyamatokban mint az
eacuterzelmekkel sziacutenezett emleacuteknyomok taacuterolaacutesa eacutes felideacutezeacutese a vilaacuteg dolgainak
megismereacutese eacutes eacuterteacutekeleacutese valamint a kognitiacutev viselkedeacutes (Klausberger eacutes Somogyi
2008) Miacuteg az informaacutecioacute hordozoacutei jelen felteacutetelezeacutesek szerint elsősorban a
piramissejtek az interneuronok bdquooumlsszefuumlggeacutest adnak a tartalomnakrdquo (bdquocontext for the
contentrdquo (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuronok szerepet jaacutetszanak az
oszcillaacutecioacutek kialakiacutetaacutesaacuteban az oszcillaacutecioacutek taacutevoli agyteruumlletekre koumlzvetiacuteteacuteseacuteben eacutes a
kapillaacuterishaacuteloacutezattal bdquoegyuumlttműkoumldeacutesbenrdquo a neuronhaacuteloacutezat aktivitaacutesaacutenak megfelelő
anyagcsere igeacuteny kieleacutegiacuteteacuteseacuteben Mivel az oszcillaacutecioacutek kialakulaacutesa nem taacutergya jelen
dolgozatnak csak az interneuronok szerepeacutenek megeacuterteacutese ceacuteljaacuteből nagyon roumlviden
ismertetem ezeket
A hippokampusz viselkedeacutesfuumlggő elektromos aktivitaacutesmintaacutezatai oszcillaacutecioacutei
1 Theacuteta-oszcillaacutecioacute 4-8 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely a hippokampusz bdquoonlinerdquo
aacutellapotaacutet tuumlkroumlzi exploraacutecioacute eacutes paradox alvaacutes alatt tapasztalhatoacute
28
2 Gamma-oszcillaacutecioacute 30-80 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes keacutet fajtaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg
a bdquotheacutetaacuteba aacutegyazott gammaacutetrdquo eacutes az bdquoeacuteles hullaacutemot koumlvető gammaacutetrdquo
3 Eacuteles-hullaacutemuacute aktivitaacutes 100-200 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely nyugalomban
eacutetkezeacutes soraacuten eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes soraacuten figyelhető meg
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute
A theacuteta oszcillaacutecioacute szerepe egyfajta zajszűreacutes a valoacutes informaacutecioacute eacutes a haacuteloacutezati
haacutetteacuter-aktivitaacutes szeacutetvaacutelasztaacutesa Kialakiacutetaacutesaacuteban neacutelkuumlloumlzhetetlen a mediaacutelis szeptum
(tovaacutebbiakban szeptum) mind GABAerg mind kolinerg sejtcsoportja melynek rostjai a
hippokampuszba vetiacutetenek A GABAerg rostok szelektiacuteven idegzik be a hippokampusz
neacutehaacuteny interneuronjaacutet (Freund eacutes Antal 1988) Ezek koumlzeacute tartoznak a calbindin tartalmuacute
bdquobisztratifikaacuteltrdquo eacutes a szomatosztatin tartalmuacute O-LM dendritikus gaacutetloacutesejtek valamint a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a keacutet PV tartalmuacute sejtcsoport a kandelaacuteber sejtek eacutes
PV kosaacutersejtek A szeptum feladata a hippokampaacutelis interneuronok ritmusos
kisuumlleacuteseacutenek eleacutereacutese (a szeptaacutelis -PV tartalmuacute- GABAerg sejtek ritmusgeneraacutetor -uacuten
bdquopacemakerrdquo- sejtek) mely ezt koumlvetően szinkronizaacutelja a piramissejtek kisuumlleacuteseit is
(Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
A szeptohippokampaacutelis GABAerg sejtek preciacutez az egyes interneuron
populaacutecioacutekra kifejtett időben joacutel meghataacuterozott gaacutetloacute hataacutesa (a dendritikus sejteket az
EC theacuteta csuacutecsaacuten a periszomatikus sejteket az EC theacuteta voumllgyeacuteben) eacutes a faacutezis-
előretoloacutedaacutes jelenseacutege (mely valoacutesziacutenűleg az eCB aacuteltal a CCK kosaacutersejteken leacutetrehozott
DSI eredmeacutenye laacutesd III342 alfejezetben) reacuteveacuten a piramissejt haacuteloacutezatboacutel kiemelkedik
az a neacutehaacuteny egymaacutestoacutel akaacuter taacutevol levő piramissejt ami informaacutecioacutehordozaacutesa reacuteveacuten egy
mikrohaacuteloacutezat reacutesze lesz Ez a mikrohaacuteloacutezat lesz alkalmas arra hogy a memoacuteria
konszolidaacutecioacuteja (eacuteles-hullaacutemok) soraacuten komplex emleacuteknyomokat taacuteroljon
III352 A gamma oszcillaacutecioacute
A gamma oszcillaacutecioacute szerepe hogy lehetőveacute tegye azt a 2-3 ms pontossaacuteguacute
oszcillaacutecioacutet ami az LTP kialakulaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges (laacutesd az III641 alfejezetben) A
koacutedoloacute piramissejtek a theacuteta egy koraacutebbi faacutezisaacuteban (a faacutezis-előretoloacutedaacutes reacuteveacuten) a CCK
29
tartalmuacute kosaacutersejtek gaacutetlaacutesa aloacutel felszabadulnak eacutes keacutepesek tuumlzelni Ezt a neacutehaacuteny
piramissejtet ami az informaacutecioacute koacutedolaacutesaacuteban vesz reacuteszt tovaacutebb kell szinkronizaacutelni
hogy megfelelő frekvenciaacuten tuumlzeljenek a potenciaacutecioacutehoz Erre alkalmas interneuron az
bdquooacuteramű pontossaacuteguacuterdquo PV kosaacutersejt aminek gaacutetlaacutesaacutetoacutel a piramissejtek nem tudnak
megszabadulni Az oszcillaacutecioacute a CA3 reacutegioacuteboacutel indul a CA3 piramissejtek szinkron
kisuumlleacuteseacutet koumlzvetlenuumll koumlveti a PV interneuronok kisuumlleacutese (Csicsvari et al 2003 Haacutejos
et al 2004)
A gamma-oszcillaacutecioacute toumlbb keacuteregteruumlleten szinkron moacutedon jelenik meg iacutegy
lehetőseacuteg nyiacutelik a beeacuterkező informaacutecioacute kuumlloumlnboumlző modalitaacutesainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutera
III353 Az eacuteles-hullaacutemok
Piheneacutes eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes alatt a hippokampuszban megjelenik az eacuteles-
hullaacutem aktivitaacutes melynek feladata a memoacuteria konszolidaacutecioacuteja A CA3 piramissejtek
nagy frekvenciaacutes tuumlzeacuteleacutessorozataacutenak (bdquoburstrdquo) koumlvetkezteacuteben joumln leacutetre melynek
kialakulaacutesaacuteban nagy szerepe van a PV kosaacutersejteknek A populaacutecioacutes sorozatkisuumlleacutesben
elteacuterő szaacutemuacute piramissejt vesz reacuteszt a kialakuloacute mikrohaacuteloacutezat jelentős megerősoumldeacuteseacutet
hozva leacutetre Mineacutel hosszabb ideig tartoacutezkodik egy sejt az eacuteles-hullaacutem aktivitaacutesban annaacutel
jobban megerősiacuteti a kapcsolataacutet a mikrohaacuteloacutezat toumlbbi elemeacutevel (Buzsaacuteki 1986) Ez teszi
lehetőveacute komplex emleacuteknyomok kuumlloumlnboumlző reacutesz-aspektusainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutet A
memoacuterianyom felideacutezeacutese soraacuten pedig az emleacutek egy kis reacuteszleteacuteeacutert bdquofelelősrdquo piramissejt
aktivitaacutesa hozza ingeruumlletbe az egeacutesz mikrohaacuteloacutezatot Mineacutel erősebb a kapcsolat annaacutel
koumlnnyebben toumlrteacutenik a felideacutezeacutes is A keacutetfaacutezisuacute memoacuteria-modell alapjaacuten tehaacutet egy
hosszabb expolaacutecioacutes faacutezis (theacuteta oszcillaacutecioacute-specifikus informaacutecioacute begyűjteacutese) utaacuten a
teljes informaacutecioacute akaacuter egyetlen eacuteles-hullaacutemba toumlmoumlruumllve keruumll eltaacuterolaacutesra (Buzsaacuteki
1989)
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcilllaacutecioacutekban
A taacutevoli kortikaacutelis eacutes szubkortikaacutelis teruumlletekre vetiacutető GABAerg interneuronok
(laacutesd az III344 alfejezetben) koumlvetve a haacuteloacutezati mintaacutezatot ritmikusan tuumlzelnek az
egyes oszcillaacutecioacutek alatt ezzel hozzaacutejaacuterulnak a taacutevoli teruumlletek időbeli
30
szinkronizaacutecioacutejaacutehoz Habaacuter az agyteruumlletek koumlzoumltti informaacutecioacute-aacutetadaacutes a glutamaacuteterg
piramissejtek axonjain keresztuumll toumlrteacutenik a piramissejt-haacuteloacutezat a szuumlkseacuteges időbeli
precizitaacutest nem keacutepes kialakiacutetani az agyteruumlletek koumlzoumltt A vetiacutető GABAerg sejtek a
ceacutelteruumllet adott sejteinek aktivitaacutesaacutet gaacutetolva előkeacutesziacutetik a haacuteloacutezatot a glutamaacuteterg
rostokon keresztuumll eacuterkező specifikus informaacutecioacute fogadaacutesaacutera (Klausberger eacutes Somogyi
2008)
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes
Az agyi veacuteraacuteramlaacutes eacutes a neuraacutelis aktivitaacutes szoros kapcsoltsaacutegban aacutellnak
egymaacutessal A kommunikaacutecioacute (mint a legtoumlbb esetben) keacutetiraacutenyuacute a neurovaszkulaacuteris
iraacutenyban bizonyos hippokampaacutelis interneuronok koumlzvetiacutetik a megnoumlvekedett haacuteloacutezati
aktivitaacutest az erek feleacute ami vazodilatilaacutecioacutet ezaacuteltal jobb oxigeacuten eacutes gluumlkoacutez ellaacutetaacutest
biztosiacutet a vaszkuloneuraacutelis iraacuteny eseteacuteben az endothel hormonok eacutes maacutes molekulaacutek
felszabadiacutetaacutesaacuteval keacutepes befolyaacutesolni a neuronok ingeruumlleteacutet (Garthwaite 2008) A
legfontosabb szabaacutelyozoacute molekula mindkeacutet iraacutenyban a nitrogeacuten-monoxid (NO) Az
interneuronok koumlzuumll az Ivy (borostyaacuten) a neurogliaform eacutes a visszavetiacutető sejt keacutepes NO
felszabadiacutetaacutesra (laacutesd meacuteg III341 eacutes III344 alfejezetben) a bennuumlk leacutevő neuronaacutelis
NO-szintaacutez (nNOS) enzimnek koumlszoumlnhetően A haacuteloacutezati aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben- az Ivy
sejt Schaffer a neurogliaform entorhinaacutelis a visszavetiacutető sejt pedig CA1 piramissejt
bemenetet kap- a felszabaduloacute NO egyreacuteszt a kapillaacuterisok vazodilataacutecioacutejaacutet maacutesreacuteszt a
neuronok pre- eacutes posztszinaptikus serkenthetőseacutegeacutenek lassuacute modulaacutelaacutesaacutet teszi lehetőveacute
A vaszkulaacuteris oldalroacutel az NO forraacutesa az endotheliumban leacutevő endotheliaacutelis NO-szintaacutez
(e-NOS) Az erekből felszabaduloacute toacutenikus alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO (az
interneuronaacutelis NO toacutenussal egyuumltt) hozzaacutejaacuterul a serkentő sejtek LTP-jeacutenek
kialakulaacutesaacutehoz Ezt az a meglepő adat is alaacutetaacutemasztja hogy annak elleneacutere hogy e-NOS
nincs neuronaacutelis elemben az e-NOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban gyenguumllt a szinaptikus
plaszticitaacutes (Garthwaite 2008) A fent emliacutetett folyamatok soraacuten felszabaduloacute NO a
pikomoacutelos tartomaacutenyba esik ilyen koncentraacutecioacuteban az NO nem viselkedik
szabadgyoumlkkeacutent iacutegy ezekkel a hataacutesaival sem kell szaacutemolni (Hall and Garthwaite 2009
Wood et al 2011)
31
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel
Amikor keacutemiai szinapszisok transzmisszioacutejaacuteroacutel beszeacuteluumlnk aacuteltalaacuteban az akcioacutes
potenciaacutel vezeacuterelte anterograacuted jelaacutetvitelre gondolunk vagyis a preszinaptikus sejt
terminaacutelisaacuteboacutel felszabaduloacute jelaacutetvivő molekula a szinaptikus reacutesen keresztuumll a
posztszinaptikus sejt receptoraihoz koumltődve fejti ki a hataacutesaacutet Mostanra nyilvaacutenvaloacutevaacute
vaacutelt azonban hogy a szinaptikus informaacutecioacute-aacuteramlaacutes keacutetiraacutenyuacute az anterograacuted mellett a
posztszinaptikus sejt egeacutesz repertoaacuterral rendelkezik retrograacuted jelaacutetvivő molekulaacutekboacutel
amik a preszinaptikus sejtet befolyaacutesoljaacutek A retrograacuted jelaacutetvitel olyan folyamatokban
jaacutetszik szerepet mint a szinapszisok kialakulaacutesa eacutes eacutereacutese a fejlődeacutes korai szakaszaacuteban
vagy a szinapszisok plaszticitaacutesa a felnőtt aacutellatban Tekintettel arra hogy jelen dolgozat
a felnőtt agyban veacutegbemenő folyamatokra koncentraacutel a tovaacutebbiakban csak az utoacutebbi
felnőtt aacutellatra vonatkozoacute aacuteltalaacutenos ismeacutervek ismerteteacutese koumlvetkezik
4 Aacutebra A retrograacuted
jelaacutetviteli uacutetvonalak
tiacutepusainak oumlsszefoglaloacute
vaacutezlata
Az aacutebraacuten egy sematikus
szinaptikus apparaacutetus
laacutethatoacute A retrograacuted
jelaacutetvitel eseteacuteben a
neurotranszmitter a
posztszinaptikus oldalon
keacutepződik hataacutesaacutet pedig a
preszinaptikus oldalon fejti
ki Hataacutesmechanizmus
alapjaacuten haacuterom formaacutejaacutet
kuumlloumlniacutethetjuumlnk el (az aacutebraacuten
balroacutel jobbra haladva) 1 szekreacutecioacute posztszinaptikus vezikulaacuteboacutel toumlrteacutenő felszabadulaacutes
(pl neurotrofin) 2 a pre- eacutes posztszinaptikus membraacuten koumlzt leacutetesuumllő memraacuten-kapcsolt
feheacuterjeacutek aacuteltali jelaacutetvitel (pl neuroligin-neurexin) 3 membraacutenon szabadon aacutetdiffundaacuteloacute
(membraacuten-permeaacutebilis) jelaacutetvivők (pl nitrogeacuten-monoxid endokannabinoidok) A
32
preszinaptikus terminaacutelis folyamataiba toumlrteacutenő beavatkozaacutes sokreacutetű lehet (pl
anterograacuted transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesa receptor internalizaacutecioacute stb) Az aacutebraacuten bdquoXrdquo
jeloumlli a retrograacuted transzmisszioacute taacutevoli propagaacutecioacutejaacutet (Moacutedosiacutetva Tao HW eacutes Poo M
2001 PNAS)
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban
A szinaptikus plaszticitaacutes legjobban tanulmaacutenyozott formaacuteja talaacuten a glutamaacuteterg
szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutesa (LTP) eacutes depresszioacuteja (LTD) Egyes
szinapszisok erősoumldhetnek (LTP) miacuteg maacutesok gyenguumllhetnek (LTD) Mindkeacutet
folyamatban aacuteltalaacuteban mind preszinaptikus mind posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok
leacutetrejoumlnnek Retrograacuted jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel a preszinaptikus vaacuteltozaacutesok jaacutetszaacutek a
koumlzponti szerepet Ilyen vaacuteltozaacutes a neurotranszmitter felszabadulaacutesaacutenak
noumlveleacutesecsoumlkkenteacutese a vezikula-felszabadulaacutes mechanizmusaacuteba uacutejrahasznosiacutetaacutesaacuteba eacutes
uacutejratoumllteacuteseacutebe valoacute beavatkozaacutessal de kialakulhat olyan jel is ami a terminaacutelisboacutel a
sejttest feleacute halad eacutes a szinaptikus potenciaacutecioacute taacutevoli hataacutesait hozza leacutetre
A retrograacuted jelaacutetvitel haacuterom formaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztethetjuumlk meg (Tao eacutes Poo 2001) 4
aacutebra)
1 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-permeaacutebilis faktorokkal
2 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutekkel
3 retrograacuted jelaacutetvitel szekretaacutelt feheacuterjeacuteken keresztuumll
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok
Ezek koumlzeacute tartozik a veacuterlemezke-aktivaacuteloacute faktor az arachidonsav az
endokannabinoidok a nitrogeacuten-monoxid eacutes a szeacuten-monoxid Jelentősebb hataacutesa
(jelenlegi tudaacutesunk szerint) az endokannabinoidoknak eacutes a nitrogeacuten-monoxidnak van A
nitrogeacuten-monoxid jelaacutetviteli rendszereacutenek vizsgaacutelata keacutepezi a jelen dolgozat kiacuteseacuterletes
eredmeacutenyeinek nagy reacuteszeacutet ezeacutert a nitrogeacuten-monoxiddal kapcsolatos ismeretek
taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetben (III5) toumlrteacutenik
Az endokannabinoidok (eCB) lipid termeacuteszetű jelaacutetvivő anyagok koumlzoumls
vaacutezukat arachidonsav adja melyre a legtoumlbb esetben amid- eacuteszter- vagy eacuteterkoumlteacutessel
33
kapcsoloacutedik a molekulaacutera specifikus csoport Legtoumlbb ismeretuumlnk a 2-arachidonil-
glicerinről (2-AG) eacutes az N-arachidonil-etanolamidroacutel (anandamid) van A koumlzponti
idegrendszerben receptoruk a preszinaptikusan elhelyezkedő Gio kapcsolt metabotroacutep
CB1 kannabinoid receptor A kannabinoidok a transzmitter felszabadulaacutes gaacutetlaacutesaacutet
hozzaacutek leacutetre mely mind cAMP-fuumlggő mind c-AMP fuumlggetlen uacuteton (A-tiacutepusuacute eacutes bdquobefeleacute
egyeniraacutenyiacutetoacuterdquo K+-csatornaacutek aktivaacutelaacutesaacuteval eacutes N- eacutes PQ-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő Ca
2+-
csatornaacutek gaacutetlaacutesaacuteval) megy veacutegbe Endokannabinoid jelaacutetvitel roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevon is
keacutepes gaacutetolni a transzmisszioacutet (ezen folyamatok reacuteszletes leiacuteraacutesa az III42 fejezetben
toumlrteacutenik) A hippokampuszban ezekben a retrograacuted szabaacutelyozaacutesokban a 2-AG szerepe
bizonyiacutetott A 2-AG teljes agonistaacuteja a CB1 receptornak miacuteg az anandamid csak
reacuteszleges agonista ezen kiacutevuumll a hippokampuszban az anandamid retrograacuted uacutetvonala is
megkeacuterdőjelezhető (Nyilas et al 2008) A 2-AG szinteacutezise foszfolipaacutez C (PLC)βndashfuumlggő
eacutes fuumlggetlen uacuteton megy veacutegbe A PLCβ fuumlggetlen uacutetvonal indukcioacuteja magas
posztszinaptikus kalcium felszabadulaacutesaacuteval diacil-glicerin (DAG) lipaacutez aktivaacutelaacutesaacuteval
toumlrteacutenik (Ca2+
-fuumlggő eCB szinteacutezis) A kalcium beaacuteramlaacutes az extracellulaacuteris teacuterből
feszuumllseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon eacutesvagy NMDA-receptorokon keresztuumll toumlrteacutenik A
PLCβ fuumlggő uacutetvonal alapvetően metabotropikus receptorok aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten indul
Endokannabinoid szinteacutezist indukaacutelnak oumlnmagukban az I csoportuacute metabotroacutep
glutamaacutet-receptorok (mGluR I mGluR1 eacutes mGluR5) M1M3 tiacutepusuacute muszkarinos
acetil-kolin receptorok (mAChR) glukokortikoid receptorok oxitocin eacutes orexin-
receptorok ha eleacuteg rdquoerőteljesrdquo receptoraktivaacutecioacute (magas koncentraacutecioacutejuacute agonista
mellett) joumln leacutetre Minden felsorolt receptor Gq11 ndashfeheacuterje kapcsolt eacutes PLCβ
stimulaacutecioacutehoz vezet iacutegy ehhez az uacutetvonalhoz nem szuumlkseacuteges a sejten beluumlli kalcium-
koncentraacutecioacute emelkedeacutese (receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezis) A PLC-fuumlggő eCB szinteacutezis
egy speciaacutelis esete amikor a metabotroacutep-receptor aktivaacutecioacuteja nem elegendő (keveacutes
agonista) az eCB jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz de egy egyidőben eacuterkező depolarizaacutecioacute
(kismeacuterteacutekű Ca2+
-szint emelkedeacutes is elegendő) ami oumlnmagaacuteban szinteacuten nem indukaacutelna
eCB-szinteacutezist egyuumlttesen keacutepes aktivaacutelni a szinteacutezist (Ca2+
-asszisztaacutelt receptor-
vezeacuterelt eCB szinteacutezis) Ebben a paradigmaacuteban a PLCβ koincidencia-detektornak
tekinthető A hataacutes szinergista nagyobb mint amit a keacutet komponens bdquoszaacutemtani
oumlsszegeacutebőlrdquo vaacuternaacutenk (Kano et al 2009) Minden eCB mediaacutelta roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute
34
potenciaacutecioacute e haacuterom mechanizmus egyikeacutet hasznaacutelja (reacuteszletesen az III42 fejezetben
olvashatoacute)
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek
A sejtek aacutetmeneti vagy tartoacutes oumlsszekoumltteteacuteseieacutert a sejtadheacutezioacutes molekulaacutek (az
angol roumlvidiacuteteacutesből CAM) tehetők felelősseacute Kalciumfuumlggő csalaacutedjukat kadherineknek
kalciumfuumlggetlen csalaacutedjukat pedig Immunglobulin tiacutepusuacute CAM-nak nevezzuumlk Az
idegrendszerben előbbire peacutelda a -neuronaacutelis- N-kadherin utoacutebbira a ndashneuronaacutelis-
NCAM (Roumlhlich P 2006)
Koumlzuumlluumlk szaacutemos feheacuterjeacuteről bizonyiacutetottaacutek hogy szerepe van a szinaptikus
plaszticitaacutesban iacutegy peacuteldaacuteul az NCAM-ről kadherinekről vagy a neuroligin-neurexin
kapcsolatroacutel Az NCAM geacutenkiuumltoumltt aacutellatban eltűnt az LTP mind a CA1 mind a CA3
reacutegioacuteban A kadherin eseteacuteben hasonloacutet tapasztaltak antitesttel vagy gaacutetloacutepeptiddel
gaacutetolt kadherin szignifikaacutensan csoumlkkentette az LTP-t aneacutelkuumll hogy hataacutessal lett volna
az alap jelaacutetvitelre vagy a roumlvidtaacutevuacute plaszticitaacutesra A kadherin gaacutetlaacutesa azonban csak az
LTP indukcioacutes faacutezisaacuteban volt hataacutessal ami arra utal hogy a kadherin a kezdeti
szignalizaacutecioacutes leacutepeacutesben jaacutetszik szerepet A kadherin-kadherin kapcsolat a preszinaptikus
aktiacutev zoacutena eacutes a posztszinaptikus denzitaacutes direkt strukturaacutelis uacutejrarendezeacuteseacutet
eredmeacutenyezheti LTP indukaacuteloacute jelaacutetviteli kaszkaacutedok beindiacutetaacutesaacutera is keacutepes habaacuter ennek
sem preszinaptikus sem posztszinaptikus mechanizmusa nem ismert (Tao eacutes Poo
2001)
A neuroligin-neurexin kapcsolat szaacutemos szinaptikus folyamat befolyaacutesolaacutesaacutera
keacutepes differenciaacutecioacute eacutereacutes valamint mind a serkentő mind a gaacutetloacute szinapszisok
plaszticitaacutesa A neurexin a preszinaptikus a neuroliginek a posztszinaptikus oldalon
helyezkednek el (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011) Neuroliginek PDZ
koumltőhelyuumlk segiacutetseacutegeacutevel koumltődnek a szinaptikus horgonyzoacutefeheacuterjeacutehez (PSD-95 a
glutamaacuteterg gefirin a GABAerg szinapszisokban) Jelenlegi ismereteink szerint a
neuroligin-1 a glutamaacuteterg a neuroligin-2 a GABAerg a neuroligin-3 mindkeacutet tiacutepusuacute
miacuteg a neuroligin-4 glicinerg szinapszisokban talaacutelhatoacute Szaacutemos irodalmi adat van arra
hogy a neacutegy neuroligin fontos szerepet jaacutetszik a plaszticitaacutesban A neuroligin-1 az
NMDA receptorok dokkolaacutesaacutet szabaacutelyozza hiaacutenyaacuteban a teacuterbeli memoacuteria gyenguumlleacutese
35
(LTP gyenguumlleacutes) eacutes sztereotip viselkedeacutes alakult ki autisztikus tuumlnet egyuumlttest ideacutezve
(Blundell et al 2010 Budreck et al 2013) A neuroligin-2 hiaacutenyaacuteban a gaacutetloacute
szinapszisok funkcioacutejaacutenak gyenguumlleacutese figyelhető meg a gaacutetloacute szinapszisok szaacutemaacutenak
megtartaacutesaacuteval (Blundell et al 2009) A neuroligin-3 mutaacutecioacuteja mindkeacutet szinapszison
hatva komplex vaacuteltozaacutesokat hoz leacutetre a gaacutetloacute szinapszisok fokozott műkoumldeacuteseacutet okozta
az agykeacuteregben eacutes a hippokampuszban a serkentő szinapszisokban noumlvelte az AMPA eacutes
NMDA receptorok szaacutemaacutet ezzel jelentősen erősiacutetve az LTP-t a szinapszisok
strukturaacutelis aacuteteacutepuumlleacuteseacutehez eacutes a dendritelaacutegazoacutedaacutesok noumlvekedeacuteseacutehez vezetett (Etherton et
al 2011 Tabuchi et al 2007) A neurexinek (α eacutes β) preszinaptikusan helyezkednek
el eacutes CASK feheacuterjekomplexen keresztuumll koumltődnek a kalcium-fuumlggő vezikulaacuteris
apparaacutetushoz ezaacuteltal keacutepes befolyaacutesolni a vezikulafelszabadulaacutest A neurexin-
neuroligin kapcsolat keacutepes a szinaptikus aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben befolyaacutesolni a
neurotranszmisszioacutet a szinapszis meacutereteacutet eacutes a plaszticitaacutesban szerepet jaacutetszoacute receptorok
dokkolaacutesaacutet (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011)
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek
A szekretaacutelt molekulaacutek koumlzuumll a neurotrofinok toumllthetik be a retrograacuted jelaacutetvivő
anyag szerepeacutet Legfontosabb keacutepviselőjuumlk az agyi neurotrofikus faktor (BDNF) a
posztszinaptikus membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval kalciumfuumlggő moacutedon szekretaacuteloacutedik A
legtoumlbb neurotrofin preszinaptikusan leacutevő receptora uacutetjaacuten a neurotranszmitter
felszabadulaacutes noumlveleacuteseacuten keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet pl a mEPSP frekvenciaacutejaacutenak
noumlveleacuteseacutevel A BDNF hataacutesa valoacutesziacutenűleg kinaacutezok reacuteveacuten a szinaptikus vezikulaacuten leacutevő
szinapszin foszforilaacutecioacutejaacuteval jaacuter ami azonnal serkenti a glutamaacutet felszabadulaacutesaacutet A
BDNF genetikai eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval az LTP indukcioacuteja nem ment veacutegbe a CA1 reacutegioacuteban
azonban visszaaacutelliacutethatoacute volt a normaacutelis műkoumldeacutes BDNF tartalmuacute adenoviacuterussal fertőzoumltt
agyszeleteken eacutes kiacutevuumllről adagolt BDNF segiacutetseacutegeacutevel is (Tao eacutes Poo 2001)
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai
A retrograacuted jelaacutetvitel lokaacutelis (monoszinaptikus) hataacutesain kiacutevuumll taacutevolabbi
hataacutesokkal is rendelkezhet A diffuacutezibilis molekulaacuteknaacutel szaacutemiacutetaacutesba kell venni hogy
36
milyen koncentraacutecioacuteban milyen taacutevolsaacutegban tud hatni maacutes szinapszisokon (bdquolateraacutelis
propagaacutecioacuterdquo pl heteroszinaptikus LTDLTP az endokannabinoid rendszerben) Egy
maacutesik eacuterdekes jelenseacuteg a retrograacuted jel preszinaptikus sejtben toumlrteacutenő visszaterjedeacutese
(bdquotaacutevoli propagaacutecioacutejardquo a 4 aacutebraacuten bdquoXrdquo jeloumlleacutessel) A jel egeacuteszen a preszinaptikus sejt
dendritjeinek szinapszisaacuteig is terjedhet Megfigyelteacutek hogy koumlzvetlenuumll a korrelaacutelt
tuumlzeleacutessel kivaacuteltott LTP utaacuten a preszinaptikus sejt serkenthetőseacutege aacutetmenetileg
jelentősen megnőt A taacutevoli hataacutes pontos molekulaacuteris mechanizmusa nem ismert de
mivel az időben gyorsan kialakul felteacutetelezhető hogy olyan maacutesodlagos jelaacutetvivők
jaacutetszhatnak benne szerepet mint a kalcium inozitol-trifoszfaacutet (IP3) vagy cAMP
Receptor-ligand komplexek (pl neurotrofinok koumlzuumll a NGF BDNF) eseteacuteben retrograacuted
axonaacutelis transzportot is leiacutertak (Tao eacutes Poo 2001)
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban
A hippokampaacutelis piramissejtek megfelelő műkoumldeacuteseacutehez elengedhetetlen a
glutamaacuteterg eacutes GABAerg szinapszisainak roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesa egyaraacutent
(laacutesd peacuteldaacuteul III351 alfejezetet) Ezek kialakiacutetaacutesaacutehoz a piramissejt retrograacuted jelaacutetviteli
uacutetvonalakat vesz igeacutenybe melyek koumlzuumll a membraacuten-permeaacutebilis faktorok jaacutetszaacutek a
legfőbb szerepet A glutamaacuteterg szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) a
nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya miacuteg elcsendesiacuteteacuteseacutehez az NO (LTD) eacutes az endokannabinoid
(eCB) (STDeacutes LTD) rendszer egyaraacutent jaacuterul hozzaacute A GABAerg szinapszisok gaacutetlaacutesa ndash
eddigi adatok alapjaacuten- az endokannabinodok aacuteltal szabaacutelyozoacutedik de csak a CCK
tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban Maacutes a toumlbbi interneuronok szinapszisait
befolyaacutesoloacute retrograacuted transzmitter-rendszeről mindezidaacuteig nem volt tudomaacutesunk Az
NO hataacutesainak taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetet eacuterdemel tekintettel a dolgozatban betoumlltoumltt
koumlzponti szerepeacutere (laacutesd III572 alfejezetben)
Az eCB aacuteltal leacutetrehozott roumlvidtaacutevuacute (maacutesodpercekig legfeljebb percekig tartoacute)
gaacutetlaacutes (eCB-STD) koumlzeacute tartozik a bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo
(DSIDSE) az NMDA-vezeacuterelt eCB-STD eacutes a metabotroacutep receptorok (mGluR-I
mAChR CCK-R) vezeacuterelte eCB-STD A hosszuacutetaacutevuacute (legalaacutebb egy oacuteraacuten aacutet tartoacute)
vaacuteltozaacutesokhoz tartozik a serkentő eacutes gaacutetloacute szinapszisok LTD-je (eCB-LTD eacutes eCB-
LTDi) eacutes a heteroszinaptikus modulaacutecioacute
37
III421 DSIDSE
A bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo (DSIDSE) a
piramissejtek massziacutev depolarizaacutecioacutejaacutenak eredmeacutenye Az eCB szinteacutezise PLC-fuumlggetlen
moacutedon magas sejten beluumlli kalcium koncentraacutecioacute kialakulaacutesaacuteval indul meg (laacutesd
III411 alfejezetben) a piramissejtben A kannabinoidok a preszinaptikus CB1
receptorokat aktivaacutelva a lehetseacuteges maacutesodlagos uacutetvonalak koumlzuumll (laacutesd III411)
elsősorban a cAMP-fuumlggetlen (Gβγ-vezeacuterelte) kation csatornaacutekon toumlrteacutenő direkt hataacutes
reacuteveacuten hozzaacutek leacutetre a gyorsan kialakuloacute de aacutetmeneti gaacutetlaacutesaacutet a gaacutetloacuteserkentő
neurotranszmitternek A DSI eacutes a DSE nagysaacutega elteacuterő ami valoacutesziacutenűleg a keacutet
terminaacutelis populaacutecioacute elteacuterő CB1 receptor mennyiseacutegeacuteből fakad (a GABAerg rostokon
toumlbbszoumlroumlse a CB1R sűrűseacutege a glutamaacutetergeacutenek ezaacuteltal nagyobb gaacutetlaacutes joumln leacutetre)
(Katona et al 2006 Nyiacuteri et al 2005) Ezen kiacutevuumll a DSE kialakulaacutesaacutehoz hosszabb
elnyuacutejtott depolarizaacutecioacutera van szuumlkseacuteg A GABAerg terminaacutelisok eseteacuteben a CB1
receptorok eloszlaacutesa kettősseacuteget mutat egy reacuteszuumlk a szinapszis koumlruumlli gyűrűben
sűrűsoumldik maacutesik reacuteszuumlk a szinapszistoacutel taacutevol a preterminaacutelis axon reacuteszen duacutesul
Figyelembe veacuteve a DSI soraacuten kialakuloacute gyors hataacutest eacutes a kaacutelium eacutes kalcium csatornaacutek
elhelyezkedeacuteseacutet valoacutesziacutenűsiacutethető hogy a roumlvidtaacutevuacute szabaacutelyozaacutesban a szinapszis
koumlrnyeacuteki receptorok tehetők felelősseacute (Katona eacutes Freund 2008) A DSI
mechanizmusaacutenak oacuteriaacutesi jelentőseacutege a piramissejtek faacutezis-előretoloacutedaacutesaacuteban rejlik (laacutesd a
III342 eacutes III351 alfejezeteket) ami lehetőveacute teszi az informaacutecioacutekoacutedoloacute
piramissejttek szinapszisainak megerősoumldeacuteseacutet
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD
A feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon kiacutevuumll a feszuumlltseacuteg- eacutes ligand-fuumlggő
NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet receptorokon keresztuumll is kialakul az a magas sejten beluumlli
kalcium koncentraacutecioacute ami eCB szinteacutezishez vezet (PLC-fuumlggetlen Ca2+
-fuumlggő eCB
szinteacutezis) A GABAerg szinapszisokra (IPSP-re) kifejtett hataacutesaacutet azonban
hippokampaacutelis sejtkultuacuteraacuten a fizioloacutegiaacutes tartomaacutenyon tuacuteli extreacutem magas NMDA
koncentraacutecioacuteval (200microM helyileg adagolva) tudtaacutek csak megfigyelni Eacutelettani
mennyiseacutegű NMDA (20microM) adaacutesa nem okozott eCB-STD-t a GABAerg
38
szinapszisokban (Ohno-Shosaku et al 2007) (Ennek jelentősseacutege a VII8 fejezetben
olvashatoacute)
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD
A metabotroacutep receptorok aacuteltal kivaacuteltott eCB felszabadulaacutes a bdquoreceptor-vezeacuterelt
eCB szinteacutezisrdquo esetleg a bdquoCa2+
-asszisztaacutelt receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo (laacutesd
III411) mechanizmusaacuteval joumln leacutetre A hippokampusz piramissejtjein eddig az
mGluR5 M1M3 eacutes CCK receptorokroacutel bizonyiacutetottaacutek hogy keacutepesek endokannabinoidok
szinteacuteziseacutet indukaacutelni mGluR5 kivaacuteltotta eCB-STD mind glutamaacuteterg mind GABAerg
szinapszisokban meacutertek Az mGluR5 receptorok tuacutelnyomoacute toumlbbseacutege a glutamaacuteterg
szinapszisok periszinaptikus gyűrűjeacuteben helyezkedik el a tuumlskeacuteken kiacutevuumlli
szomatodendritikus reacutegioacuteban jelentősen csoumlkkent a szaacutemuk eacutes nincsenek GABAerg
szinapszisokban (Lujaacuten et al 1997) Iacutegy valoacutesziacutenűsiacutethető hogy az mGluR5 hataacutesa a
tuumlskeacutekben homoszinaptikus a dendritikus reacutegioacuteban pedig a taacutevolabb elhelyezkedő
extraszinaptikus mGluR5 receptorok fejthetik ki hataacutesukat a CCK-tartalmuacute dendritikus
interneuronok terminaacutelisain Muszkarinos receptorok (M1M3) főkeacutent a piramissejtek
dendritjein extraszinaptikusan helyezkednek el (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) aktivaacutecioacutejuk eCB-fuumlggő GABAerg aacuteramok gaacutetlaacutesaacutet ideacutezteacutek elő
Glutamaacuteterg aacuteramok gaacutetlaacutesa csak sejtkultuacuteraacuteban ideacutezhető elő CCK receptorokon
keresztuumlli eCB szinteacutezis csak a CCK-tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban megy
veacutegbe eacutes hasonloacutean a toumlbbi folyamathoz a GABAerg aacuteramok eCB-STD hataacutesaacutet hozza
leacutetre
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute
A hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacuteshoz a CB1 receptorok perceken aacutet tartoacute aktivaacutecioacuteja
szuumlkseacuteges Mechanizmusaacutet tekintve bdquoreceptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-sel joumln leacutetre
Kiacuteseacuterletes adatok alapjaacuten a hippokampuszban mGluR5 aktivaacutecioacuteja indiacutetja be
posztszinaptikus kalcium nem szuumlkseacuteges a kialakulaacutesaacutehoz Ennek elleneacutere
valoacutesziacutenűsiacutethető hogy fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az mGluR5 aktivaacutecioacuteja mellett a
glutamaacutet transzmisszioacute helyi kalcium emelkedeacutessel is jaacuter ami bdquoCa2+
-asszisztaacutelt
39
receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-hez vezet Kimutattaacutek azt is hogy az LTDi eseteacuteben a
Schaffer-kollateraacutelisok ingerleacutese koumlvetkezeacuteben aktivaacuteloacutedoacute mGluR5 receptorok
heteroszinaptikusan gaacutetoltaacutek a CB1 receptorral rendelkező GABAerg terminaacutelisokat
(Chevaleyre eacutes Castillo 2003) Heteroszinaptikusan valoacutesziacutenűleg nem a szinapszis
koumlruumlli hanem a preterminaacutelis axon koumlzeli CB1 receptorok aktivaacuteloacutednak koumlnnyebb
hozzaacutefeacuterhetőseacuteguumlk miatt (Nyiacuteri et al 2005) A heteroszinaptikus szabaacutelyozaacutes egy maacutesik
formaacuteja amikor is a gaacutetloacute szinapszisban kialakult LTD koumlzvetett moacutedon koumlzeli
glutamaacuteterg szinapszisok megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) vezet mivel a gaacutetlaacutes megszűneacuteseacutevel
maacuter kuumlszoumlb-alatti ingerekkel is potenciaacutecioacute eacuterhető el A CB1 receptorok hosszuacute
aktivaacutecioacuteja beindiacutetja a Gαi uacutetvonalat is ami az bdquoadenilaacutet-ciklaacutez-cAMP-protein-kinaacutez Ardquo
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezi ezen keresztuumll pedig egy preszinaptikus aktiacutev zoacutena
feheacuterje (RIM-1α) hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacutesaacutet hozza magaacuteval a GABAerg szinapszisokban eacutes a
PQ tiacutepusuacute feszuumllseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek permanens gaacutetlaacutesaacutet a serkentő
szinapszisokban (Katona eacutes Freund 2008)
A heteroszinaptikus modulaacutecioacute kapcsaacuten laacutethatoacute hogy az eCB jel teacuterben terjed
ritkaacuten szoriacutetkozik egyetlen szinapszis szabaacutelyozaacutesaacutera (meacuteg a receptor-mediaacutelt esetben
is) Kimeacuterteacutek hogy keacutet egymaacuteshoz koumlzeli piramissejt eseteacuteben akkor terjedt aacutet a DSI a
nem depolarizaacutelt sejtre ha a sejttestek taacutevolsaacutega kevesebb mint 20 mikron (Ohno-
Shosaku et al 2000 Wilson eacutes Nicoll 2001)
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy az endokannabinoid jelaacutetvitel aacuteltalaacutenosan
eleacuterhető a glutamaacuteterg szinapszisok szaacutemaacutera miacuteg a GABAerg szinapszisok eseteacuteben
kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneuronokra korlaacutetozoacutedik Az endokannabinoid jelaacutetvitel
sok esetben nem igeacutenyeli a preszinaptikus sejt aktivitaacutesaacutet a posztszinaptikus sejt
ingeruumllete oumlnmagaacuteban is elegendő a folyamat beindiacutetaacutesaacutehoz miacuteg maacutes esetekben (főkeacutent
a glutamaacutetergekneacutel) a pre- eacutes posztszinaptikus aktivitaacutes koincidenciaacuteja szuumlkseacuteges Az
endokannabinoid jel aacuteltalaacuteban nem szinapszis-specifikus hatoacutetaacutevolsaacutega ~20 mikronra
tehető Ezek alapjaacuten felmeruumll tehaacutet a keacuterdeacutes hogy leacutetezik-e egy maacutesik aacuteltalaacutenosan toumlbb
interneuron szaacutemaacutera is eleacuterhető retrograacuted szabaacutelyozaacutes leacutetezik-e szinapszis-specifikus
retrograacuted szabaacutelyozoacuterendszer eacutes leacutetrejoumlhet-e a GABAerg szinapszisok potenciaacutecioacuteja a
gaacutetlaacutessal szemben
40
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter
A nitrogeacuten-monoxid (NO) megfelel a neurotranszmitterektől elvaacutert
kriteacuteriumoknak azaz
1 rendelkezik szintetizaacuteloacute apparaacutetussal
2 szinteacutezise szabaacutelyozhatoacute
3 felszabadulaacutesaacutet koumlvetően keacutepes eljutni a szinapszist alkotoacute maacutesik sejthez (anterograacuted
esetben a posztszinaptikus- retrograacuted esetben a preszinaptikus-sejthez)
4 rendelkezik receptorral
5 rendelkezik a jelaacutetvitel időbeli leaacutelliacutetaacutesaacutehoz vezető folyamattal
6 maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonal(ak)at indiacutet be a fogadoacute sejtben valamely hataacutest
eredmeacutenyezve
Ezen pontok menteacuten haladva mutatom be a NO jelaacutetvitelt a koumlzponti
idegrendszerben majd reacuteszletezem eddig ismert fizioloacutegiai hataacutesait
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok
A nitrogeacuten-monoxid (NO) szinteacuteziseacutet kizaacuteroacutelag a nitrogeacuten-monoxid-szintaacutezok (NOS)
veacutegzik Keacutet konstitutiacutev izoformaacuteja az enzimnek a neuronaacutelis NOS (nNOS) eacutes az
endotheliaacutelis NOS (eNOS) miacuteg indukaacutelhatoacute formaacuteja (iNOS) immunsejtekben
(makrofaacutegok mikroglia) talaacutelhatoacute eacutes csak patoloacutegiaacutes esetekben aktivaacuteloacutedik iacutegy ez
utoacutebbit a tovaacutebbiakban nem reacuteszletezem (Foumlrstermann et al 1991)
Az nNOS eacutes eNOS cellulaacuteris eacutes subcellulaacuteris eloszlaacutesaacutet illetően a rsquo90-es eacutevekben
taacutemadt neacutemi zavar a szakirodalomban Toumlbb csoport eredmeacutenyei azt mutattaacutek hogy
eNOS neuronaacutelis elemekben is a hippokampuszt neacutezve a piramissejtekben talaacutelhatoacute
miacuteg az interneuronok egyes tiacutepusai pedig nNOS-t fejezneacutenek ki Ezek a kiacuteseacuterletek meacuteg
kuumlloumlnboumlző specificitaacutesuacute gaacutetloacuteszereken eacutes nem megfelelően tesztelt antitestekkel veacutegzett
immunreakcioacutekon alapultak de a geacutenkiuumltoumltt aacutellatok megjeleneacuteseacutevel (nNOS eacutes eNOS
KO) a 2000-es eacutevek elejeacutere megoldoacutedott a probleacutema nNOS kizaacuteroacutelag neuronaacutelis
sejtekben talaacutelhatoacute (mind piramissejtekben mind interneuronokban) az eNOS pedig az
41
erek endotheacutel-sejtjeire korlaacutetozoacutedik (Blackshaw et al 2003 Jinno eacutes Kosaka 2002
2004) Az endotheliaacutelis NO szerepeacutet a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben maacuter koraacutebban
ismertettem (laacutesd III355 alfejezet) a tovaacutebbiakban kizaacuteroacutelag a neuronaacutelis eredetű
NO-val eacutes NO-szintaacutezzal kapcsolatos adatokat taacutergyalom Az nNOS haacuterom aacutetiacuteroacutedaacutes
utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik az nNOSα a legszeacutelesebb koumlrben elterjedt
eacutes legnagyobb mennyiseacutegben megtalaacutelhatoacute izoforma a β eacutes γ izoformaacutek eseteacuteben
hiaacutenyzik a feheacuterje N-terminaacutelis horgonyzoacute domeacutenje
5 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid
retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvo-
nalaacuteban szerepet jaacutetszoacute főbb
alkotoacuteelemek sematikus
aacutebraacuteja
Az aacutebraacuten egy szinapszis
sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A
posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacuteban helyezkednek el az
NMDA receptorok melyeket
PDZ domeacutennel rendelkező
horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl PSD-
95) kapcsoljaacutek oumlssze a
membraacuten alatt talaacutelhatoacute
nNOS molekulaacutekkal Az
nNOS Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid (NO)
termeleacutes Az NO membraacuten-permeaacutebilis tulajdonsaacutega folytaacuten szabadon aacutetdiffundaacutel a
preszinaptikus terminaacutelisba ahol receptoraacuten az NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezon
(NOsGC-eacuten) hatva cGMP termeleacuteshez vezet
Az nNOSγ-nak nincs enzimatikus aktivitaacutesa az nNOSβ enzim rendelkezik neacutemi
aktivitaacutessal de ennek csak az nNOSα hiaacutenyaacuteban van jelentőseacutege mert ekkor jelentősen
megnő az agykeacuteregben a szintje (Garthwaite 2008) Az nNOSα (tovaacutebbiakban nNOS)
dimer formaacuteban van jelen mivel azonban minden nNOS molekulaacutehoz egy Ca2+
-
kalmodulin is koumltődik aktiacutev aacutellapotaacuteban tulajdonkeacuteppen tetramer szerkezet joumln leacutetre
42
(Alderton et al 2001 Stuehr et al 2004) Az nNOS N-terminaacutelis domeacutenje az uacuten
horgonyzoacute (PDZ-koumltőhelyekkel rendelkező) domeacuten mely horgonyzoacute feheacuterjeacuteken
keresztuumll az nNOS koumltődeacuteseacutet teszi lehetőveacute a serkentő szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutehoz (5 aacutebra Tochio et al 2000) Ilyen horgonyzoacute feheacuterje a PSD-95
(posztszinaptikus denzitaacutes feheacuterje-95) GRIP1 (glutamaacutet receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
1) vagy az SSCAM (szinaptikus aacutellvaacutenyozoacute molekula) (Brenman et al 1996 Daff
2010) Ezek a horgonyzoacute feheacuterjeacutek koumltik a glutamaacutet-receptorokat is az akiacutev zoacutenaacuteba iacutegy
egy nagy makromolekulaacuteris komplex (bdquotranszduciszoacutemardquo) alakul ki a gyors jelaacutetvitel
szolgaacutelataacuteban Az nNOS koumlzeacutepső domeacutenje az uacuten bdquooxigenaacutezrdquodomeacuten mely koumlti a
protoporfirin IX (hem) eacutes tetrahidrobiopterin (THB vagy BH4) kofaktorokat eacutes a
szubsztraacutet L-arginint A C-terminaacutelis domeacuten az uacuten bdquoreduktaacutezrdquo domeacuten mely tartalmazza
az alloszteacuterikus aktivaacutetor Ca2+
-kalmodulin koumltőhelyeacutet valamint az elektron-
transzportlaacutenc elemeit egy NADPH-t egy FAD-ot eacutes keacutet FMN-ot Az NO szinteacutezise
keacutet leacutepeacutesben zajlik az elektron donor a NADPH+H+ mely Ca
2+-kalmodulin
jelenleacuteteacuteben aacutetatadja az elekektronokat a FAD-FMN redox-laacutencnak a reduktaacutez domeacutenen
beluumll majd az FMN-ről aacutetkeruumll az elektron az oxigenaacutez domeacuten hem vas-ionjaacutera
(ferroferri aacutetalakulaacutes) majd a veacutegső elektrontranszport soraacuten egy oxigeacuten molekula
segiacutetseacutegeacutevel az L-arginin pozitiacutev toumllteacutesű guanidil-csoportjaacutenak egyik nitrogeacutenje
hidroxilaacuteloacutedik eacutes N-hidroxi-L-arginin (NHA) aacutetmeneti termeacutek eacutes egy viacutezmolekula
keletkezik A maacutesodik leacutepeacutesben meacuteg egy oxigeacuten molekula eacutes elektron segiacutetseacutegeacutevel
kialakul a citrullin karboxi-csoportja felszabadul a NO eacutes meacuteg egy viacutezmolekula
keletkezik (Alderton et al 2001 Daff 2010 Stuehr et al 2004) Egy egyenletben iacuterva
(1 mol nitrogeacuten-monoxidra szaacutemolva)
C6H14N4O2 + 2 O2 + 15 (NADPH+H+) = C6H13N3O3 + NO + 2H2O + 15 NADP
+
(L-Arg) (citrullin)
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa
Az NO szinteacutezishez szuumlkseacuteges oxigeacuten miatt az nNOS O2-eacuterzeacutekenyseacutege meacuteg a
fizioloacutegiaacutes O2 koncentraacutecioacute mellett is jelentősen kihat a keletkező nitrogeacuten-monoxid
mennyiseacutegeacutere (az agyi [O2]~20 microM az nNOS O2-fuumlggeacutese Km= 350microM) Ennek
43
kiacuteseacuterletes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt hatalmas a jelentősseacutege amikor fizioloacutegiaacutes NO hataacutesokat
szeretneacutenk meacuterni ugyanis a fizioloacutegiaacutes (in vitro) tuacuteleacutelő szeletek karbogeacuten gaacutezzal toumlrteacutenő
O2 ellaacutetaacutesa soraacuten 210microM-1mM [O2] joumln leacutetre raacuteadaacutesul oxigeacuten graacutedienssel kell szaacutemolni
a szelet meacutelyebb reacutetegei feleacute haladva Ezekben a kiacuteseacuterletekben akaacuter tiacutezszeres
mennyiseacutegű NO is keletkezhet a fizioloacutegiaacuteshoz keacutepest amit aacuteltalaacuteban nem vesznek
figyelembe az eredmeacutenyek eacuterteacutekeleacuteseacuteneacutel (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szinteacutezishez
szinteacuten elengedhetetlen a Ca2+
-kalmodulin jelenleacutete (Bredt and Snyder 1990 Lee and
Stull 1998) Az nNOS kalcium-fuumlggeacutese Km=~05 microM Ehhez helyileg
(bdquokompartmentbenrdquo) felszabaduloacute nagyobb kalcium is elegendő nem szuumlkseacuteges
sejtszintű depolarizaacutecioacute azonban kimutattaacutek hogy az nNOS aktivaacutecioacutejaacutehoz szuumlkseacuteges
kalcium extracellulaacuteris forraacutesboacutel szaacutermazik (Alagarsamy et al 1994) Iacutegy a
kalciumforraacuteskeacutent csak a feszuumlltseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes az NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok joumlnnek szoacuteba A glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacutejaacuteban az NMDA receptorok az nNOS eacutes egyeacuteb strukturaacutelis feheacuterjeacutek
makromolekulaacuteris komplexet alkotva lehetőveacute teszik hogy az NMDA receptorokon
keresztuumll beaacuteramloacute kalcium azonnal nNOS aktivaacutecioacutet indukaacuteljon (5 aacutebra) Minden
egyes NMDA-receptor egy nNOS molekulaacuteval van oumlsszekoumltve Az nNOS szaacutemos
foszforilaacutecioacutes hellyel is rendelkezik aminek koumlszoumlnhetően kinaacutezok szabaacutelyozhatjaacutek
aktivitaacutesaacutet A teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll ilyen kinaacutez pl a Ca2+
-kalmodulin-dependens kinaacutez
II (CAMKII) ami mint egy visszacsatoloacute mechanizmus mintegy feleacutere keacutepes
csoumlkkenteni az nNOS aktivitaacutesaacutet
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja
Az NO gaacutez halmazaacutellapotuacute molekula speciaacutelis tulajdonsaacutega a toumlbbi
neurotranszmitterhez keacutepest hogy szabadon diffundaacutel vizes eacutes lipid faacutezisban is kivaacuteloacute a
membraacutenpermeaacutebilitaacutesa tehaacutet szinteacuteziseacutet koumlvetően mind pre- mind posztszinaptikus
hataacutesait figyelembe kell venni Diffuacutezioacuteja meglepően gyors becsleacutesek szerint a szoumlveti
diffuacutezioacutes koefficiense 848microm2s vagyis egy aacutetlagos NO molekula ~08 microm-t tudna
megtenni 100 micros alatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Szerkezete alapjaacuten nagyon
reakcioacutekeacutepes meacutegis keacutemiai tulajdonsaacutegai nagyban fuumlggenek koncentraacutecioacutejaacutetoacutel
44
6 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid hataacutesai a koncentraacutecioacute fuumlggveacutenyeacuteben
A konstitutiacutev moacutedon műkoumldő NO szintaacutezok ndash endoteliaacutelis (eNOS) eacutes neuronaacutelis (nNOS)
ndash eseteacuteben a felszabaduloacute nitrogeacuten-monoxid (NO) a pikomoacutelos tartomaacutenyba esik mely
tartomaacutenyban az NO nem viselkedik szabad gyoumlkkeacutent csak pozitiacutev hataacutesai figyelhetők
meg A patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt aktivaacuteloacutedoacute indukaacutelhatoacute NO szintaacutez (iNOS) eseteacuteben
az NO koncetraacutecioacuteja a mikromoacutelos tartomaacutenyig nyuacutelik iacutegy reaktiacutev oxigeacuten-gyoumlkkeacutent
(ROS) viselkedve sejtkaacuterosiacutetoacute hataacutesai keruumllnek előteacuterbe(Moacutedosiacutetva Eduardo eacutes mtsai
2011)
Az NO viselkedeacuteseacutenek koncentraacutecioacutefuumlggeacuteseacutet a 6 aacutebra mutatja be Miacuteg
patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az indukaacutelhatoacute NOS nitrogeacuten-monoxid termeleacutese eleacuteri
mikomoacutelos tartomaacutenyt eacutes reaktiacutev oxigeacutengyoumlkkeacutent (ROS) viselkedve a toxikus hataacutesai
keruumllnek előteacuterbe addig az utoacutebbi eacutevek legfontosabb felfedezeacutese e teacuteren hogy a
fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neurotranszmisszioacute reacuteveacuten felszabaduloacute NO pikomoacutelos
(legfeljebb 1nM) tartomaacutenyba esik (Hall eacutes Garthwaite 2009 Wood et al 2011) A
nagy neheacutezseacutegeacutet az adja a szoumlveti NO-koncentraacutecioacute meacutereacuteseacutenek hogy a meacuterőelektroacutedaacutek
45
nem voltak eleacuteg specifikusak ezeacutert joacuteval nagyobb koncentraacutecioacutek meruumlltek fel a
szakirodalomban Egy uacutej fejleszteacutesnek koumlszoumlnhetően most maacuter pontosabban meacuterhető az
NO mennyiseacutege Ezen kiacutevuumll egy szaacutemiacutetoacutegeacutepes modell is napvilaacutegot laacutetott amiben egy
glutamaacuteterg szinapszist modellezve hataacuteroztaacutek meg a maximaacutelisan felszabaduloacute NO
mennyiseacutegeacutet Egy 50 NMDA-RnNOS komplexet tartalmazoacute szinapszist vettek alapul
(ami szaacutem kicsit tuacutelbecsuumllt Kennedy 2000) eacutes azt az extreacutem helyzetet felteacutetelezteacutek
hogy az oumlsszes receptor eacutes enzim egyszerre teljes hateacutekonysaacuteggal aktivaacuteloacutedik Ennek
eredmeacutenyekeacuteppen a szinaptikus NO koncetraacutecioacuteja 1 nM lett ami a szoumlveti eacutes
enzimatikus elnyelődeacutest figyelembe veacuteve 1microm taacutevolsaacutegban 250 pM alaacute csoumlkken Ebben
a tartomaacutenyban az NO reaktiacutev szabadgyoumlk tulajdonsaacutega elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű
semleges molekulakeacutent viselkedik (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szakirodalomban
fellelhető toumlbbszaacutez nanomoacutelostoacutel mikromoacutelosig terjedő NO koncentraacutecioacute mellett (pl
NO donorokkal) meacutert bdquofizioloacutegiairdquo hataacutesokat koumlruumlltekinteacutessel kell kezelni Egy maacutesik
fontos koumlvetkezteteacutes a fent leiacutertakboacutel hogy a koumlzponti idegrendszerben nem aacutellja meg a
helyeacutet a NO bdquoteacuterfogati-transzmisszioacuterdquo-jaacutenak az elmeacutelete mivel az NO hatoacutetaacutevolsaacutega
joacuteval kisebb (max1-2 microm) mint koraacutebban gondoltaacutek eacutes valoacutejaacuteban szinapszis specifikus
szabaacutelyozaacutest tesz lehetőveacute
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezok
Az NO receptora a koraacutebban szolubilis guanilaacutet-ciklaacuteznak (sGC) nevezett enzim
Az elnevezeacutes azeacutert nem volt szerencseacutes mert az enzim nem minden formaacuteja
bdquoszolubilisrdquo ezeacutert az uacutej nevezeacutektan szerint NO-szenzitiacutev-guanilaacutet-ciklaacuteznak (NOsGC)
nevezzuumlk megkuumlloumlnboumlztetve a partikulaacuteris GC-toacutel ami az NO-inszezitiacutev GC nevet
kapta tekintettel arra hogy az NO nem csak a pitvari natriuretikus peptid (ANP) ligand
aktivaacutelja (Kobiałka and Gorczyca 2000) Az NOsGC az NO fő receptora (5 aacutebra)
Heterodimer formaacuteban alkot funkcionaacutelis egyseacuteget melyben egy α- eacutes egy β- alegyseacuteg
vesz reacuteszt (Koesling et al 2004 Krumenacker et al 2004 Russwurm eacutes Koesling
2002 Russwurm et al 2001) Az α-alegyseacuteg keacutet fajtaacuteja az α1 eacutes az α2 Kinetikaacutejukban
semmilyen kuumlloumlnbseacuteg nem igazolhatoacute egyetlen ismert fontos tulajdonsaacutega az α2
alegyseacutegnek az α1-hez keacutepest hogy PDZ-koumltő domeacutennel rendelkezik ezaacuteltal keacutepes
szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez koumltődni (membraacuten-asszociaacutelt NOsGC) miacuteg az α1
46
tartalmuacute receptorok ennek hiaacutenyaacuteban valoacuteban bdquoszolubilisekrdquo maradnak A β-alegyseacuteg is
keacutet formaacuteban β1 eacutes β2 alegyseacutegkeacutent leacutetezik A β2-alegyseacuteg azonban csak patholoacutegiaacutes
aacutellapotokban jelenik meg (pl beacutelrendszeri daganatokban a beacutelhaacutemsejtekben) ezeacutert az
NOsGC aacutellandoacute alegyseacutege a β1 alegyseacuteg A β1 alegyseacuteg geacutenjeacutenek kiuumlteacutese letaacutelis
fenotiacutepust eredmeacutenyez (Friebe et al 2007) miacuteg csak az α1 vagy α2 alegyseacutegek kiuumlteacutese
nem okoz letalitaacutest (Mergia et al 2006)
Keacutetfeacutele heterodimer leacutetezik tehaacutet az agyban az α1β1 eacutes az α2β1 alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű receptor A receptor-dimernek haacuterom domeacutenjeacutet kuumlloumlnboumlzetjuumlk meg a
hemkoumltő domeacutent a dimerizaacutecioacutes domeacutent eacutes a katalitikus domeacutent A hemkoumltő domeacuten egy
ugyanolyan hemcsoportot tartalmaz ami a hemoglobin molekulaacuteban az oxigeacutenkoumlteacuteseacutert
felelős meacutegis ahogy a hem-csoport beeacutepuumll a receptorba rendkiacutevuumlli specificitaacutesa lesz a
nitrogeacuten-monoxidra (10000-szer nagyobb az affinitaacutesa) A katalitikus domeacuten felelős a
GTP cGMP aacutetalakiacutetaacuteseacutert Inaktiacutev aacutellapotban a hem-csoport egy hisztidinnel
kapcsoloacutedik a feheacuterjeacutehez a katalitikus egyseacuteg pedig nyitott aacutellapotban van Az NO
koumltődeacuteseacutenek hataacutesaacutera a hisztidin-csoport elmozdul ami konformaacutecioacutes vaacuteltozaacutesokat ideacutez
elő a feheacuterjeszerkezetben ami veacuteguumll a katalitikus egyseacuteg zaacuteroacutedaacutesaacutehoz eacutes a cGMP
szinteacutezis beindulaacutesaacutehoz vezet Az NO koumltődeacuteseacutet koumlvetően keacuteseacutes neacutelkuumll azonnal elindul
a guanilaacutet-ciklaacutez aktivitaacutes az NO eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval pedig 200 ms-on beluumll lecseng a cGMP
termeleacutes (Bellamy et al 2000) Az NOsGC 50-os aktivitaacutesa ~1nM NO koncetraacutecioacute
mellett eacuterhető el Eszerint fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt az NOsGC szubmaximaacutelis
hataacutesfokon műkoumldik meacutegis jelentős hataacutesok meacuterhetők Ez arra vezethető vissza hogy
az NOsGC sokszorosaacutera erősiacuteti a jelet Meacutereacutesek alapjaacuten az enzimet aacutetlagosan eleacuterő 03
nM NO mintegy 04microM cGMP szinteacutezishez vezet vagyis 1000-szereseacutere erősoumldik a
jelaacutetvivő molekulaacutek szaacutema Az NOsGC olyan eacuterzeacutekenyseacutegű hogy maacuter paacuter molekula
NO (kis pikomoacutelos mennyiseacutegben) is keacutepes kivaacuteltani az aktivitaacutesaacutet eacutes az amplifikaacutecioacute
miatt a maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalakat is be tudja indiacutetani (Garthwaite 2008) A
receptor alegyseacutegek sejtszintű elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban mRNS eacutes feheacuterje
szinten vizsgaacuteltaacutek a β1 alegyseacuteget mind interneuronokban mind piramissejtekben az α
alegyseacutegeket pedig az α1 eacutes α2 kuumlloumlnvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll hasonloacute sejtes eloszlaacutesban
mutattaacutek ki (Burgunder eacutes Cheung 1994 Ding et al 2004 Gibb and Garthwaite 2001
Pifarreacute et al 2007) Szubcellulaacuteris szinten az NOsGC elsősorban a glutamaacuteterg
szinapszisok preszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkedik el (Burette et al 2002) Az
47
NOsGC szaacutemos kinaacutez foszforilaacutecioacutes ceacutelpontjai de fizioloacutegiaacutes szabaacutelyozaacutesuk nagy reacutesze
meacuteg felderiacuteteacutesre vaacuter Ismert a cAMP-fuumlggő protien kinaacutez (PKA) guanilaacutet-ciklaacutez
aktivitaacutesra kifejtett noumlvelő hataacutesa eacutes az M2 muszkarinos AchR Src-kinaacutezon keresztuumlli
gaacutetloacute hataacutesa
III55 A nitrogeacuten-monoxid terjedeacuteseacutenek leaacutelliacutetaacutesa szoumlveti elnyelődeacutese
Koraacutebban sokan azzal eacuterveltek hogy az NO-nak nincs szuumlkseacutege lebontoacute
folyamatokra hiszen reaktivitaacutesaacuteboacutel koumlvetkezően uacutegyis roumlvid időn beluumll veacuteges a hataacutesa
A nanomoacutelos eacutes kisebb tartomaacutenyokban amit most fizioloacutegiaacutesnak tekintenek mint maacuter
emliacutetettem az NO hataacuterozottan nem reaktiacutev iacutegy ezzel a keacuterdeacutessel foglalkozni kell
Egyetlen ismert reakcioacuteja van az alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO-nak is ROS termeacutekkel
(keacutemiai NO-elnyelődeacutes) de az is joacuteteacutekony hataacutesuacute a lipid-peroxyl gyoumlkoumlk megkoumlteacuteseacutevel
megaacutelliacutetja a lipid-peroxidaacutecioacutet Az NO enzimatikus elnyelődeacuteseacutenek egyik ismert eleme
az oxi-hemoglobin mely NO hataacutesaacutera nitraacutet keacutepződeacutese mellett methemoglobinnaacute
alakul A folyamat nagyon gyors de az erek taacutevolsaacutega miatt az NO feacutel-eacuteletideje ~1 s
alakulna miacuteg a valoacutesaacutegban enneacutel sokkal hamarabb lecseng az NO-jel (agyszoumlvetben 6-
60 ms alatt (Garthwaite 2008) Mostansaacuteg laacutetott napvilaacutegot hogy a piramissejtek is
tartalmaznak hemoglobint de ennek szerepe eacutes jelentőseacutege az NO megkoumlteacuteseacuteben meacuteg
nem tisztaacutezott (Schelshorn et al 2009) Ezen kiacutevuumll az agyszoumlvet olyan feheacuterjeacuteit hoztaacutek
meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe az NO megkoumlteacuteseacutevel mint a lipooxigenaacutez (LOX) prosztaglandin-H
szintaacutez vagy a citokroacutem-c oxidaacutez illetve egyeacuteb metalloproteinek A pontos
mechanizmus amelyen keresztuumll ezekkel az enzimekkel az NO reagaacutelna nem
egyeacutertelmű (Hall eacutes Garthwaite 2009)
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak
Az NOsGC a hippokampaacutelis neuronokban az egyetlen enzim ami cGMP
termeleacutesre keacutepes iacutegy a keletkező neuronaacutelis cGMP az NO hataacutesaacutenak a koumlvetkezmeacutenye
(5 aacutebra) A cGMP ezt koumlvetően toumlbb maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalat aktivaacutelhat A
cGMP direket hataacutest fejt ki a ciklikus nukleotid-fuumlggő ioncsatornaacutekra (CNG) vagy a
hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-modulaacutelta csatornaacutekra (HCN) A
48
legszeacutelesebb koumlrű hataacutes a cGMP-fuumlggő protein kinaacutezon (PKG) keresztuumll toumlrteacutenik A
PKG enzimek koumlzuumll a PKG1β eacutes a PKG II talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (de Vente
et al 2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKG szubsztraacutetjai koumlzeacute
tartoznak preszinaptikusan a vezikula felszabadulaacutesban szerepet jaacutetszoacute feheacuterjeacutek koumlzuumll a
VASP RhoA eacutes septin3 posztszinaptikusan az LTP eacutes a sejt bdquotuacuteleacuteleacuteseacutet hordozoacute jelrdquo
kialakiacutetaacutesaacuteban reacuteszt vevő IP3R protein-foszfataacutez 1 2 (PP12) CREB Akt stb
(Hardingham eacutes Bading 2003 Schlossmann eacutes Hofmann 2005) A cGMP visszahat
sajaacutet lebontoacuteenzimjeire is a foszfodieacuteszteraacutez (PDE) 2 eacutes 5 aktivitaacutesaacutenak fokozaacutesaacuteval
sajaacutet lebontaacutesaacutet gyorsiacutetja miacuteg a PDE3 gaacutetlaacutesaacuteval a cAMP hidroliacuteziseacutet lassiacutetja noumlvelve a
cAMP szintjeacutet A cAMP-cGMP araacutenyok eltolaacutesa uacutejabb szabaacutelyozaacutesi uacutetvonalakat nyit
meg A cGMP lebontaacutesaacuteban a PDE 12356910 eacutes 11 vehet reacuteszt (Domek-Łopacińska
eacutes Strosznajder 2005 Van Staveren et al 2003) A maacutesodlagos uacutetvonalak hataacutesa
minden esetben attoacutel fuumlgg hogy az adott terminaacutelispopulaacutecioacuteban a repertoaacuter mely
elemei vannak jelen Terminaacutelistoacutel fuumlggően ezen adatok joacute reacutesze azonban meacuteg nem aacutell
rendelkezeacutesre a szakirodalomban
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai
Mivel az NO rendkiacutevuumll gyorsan szabadon diffundaacutel kis taacutevolsaacutegra pre-eacutes
posztszinaptikus hataacutesait egyaraacutent figyelembe kell venni iacutegy a jelaacutetvitel fő
meghataacuterozoacuteja a felszabadulaacutes pontos helye illetve a receptor szubcellulaacuteris
elhelyezkedeacutese A NO koumlzponti idegrendszerben azon beluumll is elsősorban a retrograacuted
jelaacutetvitelben betoumlltoumltt szerepeacuteről esik majd szoacute de nem keveacutesbeacute fontos a NO koumlrnyeacuteki
(autonoacutem) idegrendszerben betoumlltoumltt anterograacuted jelaacutetviteleacutenek szerepe sem (Blottner
1999)
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a
neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
nNOS tartalmuacute interneuronok koumlzeacute tartozik a dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll az
Ivy eacutes a neurogliaform sejt valamint a vetiacutető gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a visszavetiacutető-sejt
49
Morfoloacutegiaacutejuk a III341 eacutes III344 alfejezetben a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
betoumlltoumltt homeosztatikus szerepuumlk pedig a III355 alfejezetben keruumllt taacutergyalaacutesra
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
A nitrogeacuten-monoxid a szinaptikus plaszticitaacutes szaacutemos molekulaacuteris
mechanizmusaacuteban reacuteszt vesz beleeacutertve a hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutest (long-term
potentiation LTP) eacutes a hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus gyenguumlleacutest (long-term depression LTD)
ezaacuteltal keacutepes lehet befolyaacutesolni a tanulaacutesi eacutes memoacuteriafolyamatokat (Bon eacutes Garthwaite
2003 Doyle et al 1996 Edwards eacutes Rickard 2007 Hawkins et al 1998 Prast eacutes
Philippu 2001) Ezen folyamatok neuronaacutelis ceacuteleleme a hippokampaacutelis piramissejtek
haacuteloacutezata A koumlzponti idegrendszerben a nitrogeacuten-monoxid hataacutesa aacuteltalaacutenosan a
glutamaacuteterg szinapszisok retrogaacuted jelaacutetviteleacutehez koumlthető amikor is az NO a
posztszinaptikus oldalon keacutepződik eacutes a preszinaptikus neurotranszmitter felszabadulaacutest
szabaacutelyozza A szinaptikus plaszticitaacutes kialakulaacutesa soraacuten a legtoumlbb esetben pre- eacutes
posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok is veacutegbemennek eacutes az NO adott agyteruumllettől eacutes sejttiacutepustoacutel
fuumlggően mindkeacutet folyamatban reacuteszt vehet Tovaacutebb bonyoliacutetja a helyzetet hogy a
koumlzponti idegrendszerben az elteacuterő szinapszisokban rendelkezeacutesre aacutelloacute kuumlloumlnboumlző
effektor-rendszerek eacutes szabaacutelyozaacutesok miatt ugyanaz az NO-jel ellenteacutetes hataacutest vaacutelthat
ki Peacuteldaacuteul a kiagyban az NO cGMP-PKG1α uacutetvonalon az AMPA-receptorok
hosszuacutetaacutevuacute foszforilaacutecioacutejaacutet ideacutezi elő ami endocitoacutezisukhoz ezaacuteltal posztszinaptikus
LTD-hez vezet Ezzel szemben a hippokampuszban az NO-cGMP-PKGII uacutetvonalon
kersztuumll az AMPA receptorok eacutes horgonyzoacute feheacuterjeacutek foszforilaacutecioacuteja a szinapszis
strukturaacutelis aacutetalakulaacutesaacutehoz eacutes az AMPA receptorok szinapszisba eacutepiacuteteacuteseacutehez vezet ami
nagyobb amplituacutedoacutejuacute glutamaacuteterg aacuteramokhoz koumlvetkezeacuteskeacutepp posztszinaptikus
(NMDAR-fuumlggő) LTP kialakulaacutesaacutehoz vezet A hippokampaacutelis piramissejtekben a
posztszinaptikus LTP hosszuacutetaacutevuacute fenntartaacutesaacutehoz geacutenexpresszioacutes vaacuteltozaacutesok is
szuumlkseacutegesek mely a CREB (ldquocAMP response element binding proteinrdquo) transzkripcioacutes
faktor PKG-n keresztuumlli foszforilaacutecioacute reacuteveacuten valoacutesul meg Az NO preszinaptikus hataacutesait
szinteacuten kettősseacuteg uralja A hippokampaacutelis NMDAR-fuumlggő LTP soraacuten a preszinaptikus
NO-PKG uacutetvonalon a preszinaptikus aktiacutev zoacutena struktuacuteraacutelis feleacutepiacuteteacuteseacuteben reacuteszt vevő
feheacuterjeacutek (VASP RhoA) eacutes a kalcium-csatornaacutek modulaacutecioacuteja a glutamaacutet felszabadulaacutes
50
noumlvekedeacuteseacutehez vezet Ugyanezen szinapszisban az NO a glutamaacutet-uumlriacuteteacutes csoumlkkeneacuteseacutet
preszinaptikus LTD-t is ki tudott vaacuteltani (Zhang et al 2006) Az NMDA-NO indukaacutelta
LTP kivaacuteltaacutesaacuteban valoacutesziacutenűleg mindkeacutet NOsGC heterodimer reacuteszt vesz mert baacutermelyik
receptor genetikai kiuumlteacutese az LTP eltűneacuteseacutet okozta (Garthwaite 2008)
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok
Az NMDA receptorok az ionotroacutep glutamaacutet-receptorok csalaacutedjaacuteba tartoznak
vagyis aktivaacutecioacutejukat (agonista koumltődeacuteseacutet) koumlvetően ioncsatornakeacutent viselkednek A
receptornak toumlbb kuumlloumlnlegesseacutege van Az egyik hogy nagy a kalcium-permeaacutebilitaacutesa
iacutegy naacutetrium eacutes kaacutelium mellett elsősorban kalcium-ionokat enged aacutet a poacuterusaacuten A maacutesik
hogy poacuterusaacutet egy magneacutezium-ion zaacuterja el ami csak megfelelő depolarizaacutecioacute hataacutesaacutera
taacutevozik eacutes csak ezutaacuten indulhat meg az ionaacuteramlaacutes A harmadik hogy keacutet kuumlloumlnboumlző
agonista koumltődeacutese szuumlkseacuteges az aktivaacutecioacutejaacutehoz glicin (vagy D-szerin) eacutes glutamaacutet (vagy
aszpartaacutet) E speciaacutelis tulajdonsaacutegok reacuteveacuten az NMDA receptorok feszuumlltseacuteg- eacutes
ligandfuumlggő kalcium-csatornaacutek amik koincidencia-detektorkeacutent viselkednek hiszen a
pre- eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes aktivitaacutesa erősen noumlveli kinyiacutelaacutesuk valoacutesziacutenűseacutegeacutet
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete
Az NMDA receptoroknak haacuterom alegyseacuteg-csalaacutedja van a GluN1 (koraacutebbi
nevezeacutektan alapjaacuten NR1 vagy δ1) GluN2 (koraacutebban NR2 vagy α) eacutes GluN3 (koraacutebban
NR3) A funkcionaacutelis NMDA receptorok heterotetramert alkotnak mely koumltelezően 2
GluN1 eacutes klasszikusan 2 GluN2 alegyseacutegből aacutellnak (Laube et al 1998 Monyer et al
1992) A GluN2 helyett GluN3 alegyseacuteget tartalmazoacute receptorok egeacuteszen maacutes receptort
hoznak leacutetre (laacutesd alaacutebb) A GluN1 alegyseacutegeket egyetlen geacuten koacutedolja ami viszont 8
lehetseacuteges aacutetiacuteroacutedaacutes utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik (GluN1-1a-4a eacutes
GluN1-1b-4b (Dingledine et al 1999) A neacutegy GluN2 alegyseacuteget (GluN2A-D) neacutegy
kuumlloumln geacuten koacutedolja eacutes az alegyseacutegek teacuterben eacutes időben elteacuterő moacutedon expresszaacuteloacutednak A
keacutet GluN3 alegyseacuteget szinteacuten keacutet kuumlloumln geacuten koacutedolja
51
7 Aacutebra Az NMDA receptor szerkezeti modellaacutebraacuteja
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis hetero-tetramert alkotnak Műkoumldeacutesuumlkhoumlz
neacutelkuumlloumlzhetetlen keacutet GluN1 alegyseacuteg a maacutesik keacutet helyen baacutermilyen GluN2 (vagy GluN3)
alegyseacuteg reacuteszt vehet a receptor alkotaacutesaacuteban Az alegyseacutegek alapszerkezete (domeacutenjei)
rendkiacutevuumll konzervatiacutev (N-terminaacutelis bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera Agonista-koumltő bdquokagyloacuterdquo-
struktuacutera Poacuterus-domeacuten eacutes C-terminaacutelis domeacuten) moacutedon eacutepuumllnek fel Az NMDA
receptorokat jellemző funkcionaacutelis heterogenitaacutes az alegyseacutegek feheacuterjeszerkezeteacuteben
kiemelt helyeken toumlrteacutenő vaacuteltozaacutesokra vezethető vissza a receptorok affinitaacutesaacutenak eacutes
kinetikaacutejaacutenak vaacuteltozaacutesait eredmeacutenyezve A keacutet bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera zaacuteroacutedaacutesaacutenak-
nyitoacutedaacutesaacutenak koumlvetkezteacuteben leacutetrejoumlvő molekulaacuteris feszuumlltseacuteg huacutezoacuteerő hataacuterozza meg a
poacuterus aacutellapotaacutet (Moacutedosiacutetva Paoletti eacutes Neyton 2007)
52
A heterodimerek oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacuteban kuumlloumlnboumlző GluN1 izoformaacutek (de bdquoardquo eacutes bdquobrdquo
tiacutepus egyszerre nem (Blahos eacutes Wenthold 1996 Chazot eacutes Stephenson 1997) eacutes
kuumlloumlnboumlző GluN2 alegyseacutegek is reacuteszt vehetnek melyek ezt koumlvetően heterotetramert
alkotnak A molekulaacuteris komplex kapcsoloacutedaacutesa keacutetfeacutele keacuteppen is leacutetrejoumlhet a bdquonem
alternaacuteloacuterdquo esetben a keacutet GluN1 eacutes GluN2 egymaacutes mellett helyezkedik el (GluN1
GluN1 GluN2 GluN2) az bdquoalternaacuteloacuterdquo modellben pedig felvaacuteltva (GluN1 GluN2
GluN1 GluN2) azonban a funkcionaacutelis receptorban az alegyseacutegek alternaacutelva
helyezkednek el (Riou et al 2012 Sobolevsky et al 2009)
Az alegyseacutegek modulaacuteris feleacutepiacuteteacutese megegyezik neacutegy domeacuten vesz reacuteszt az
alkotaacutesukban (7 aacutebra) az extracellulaacuteris N-terminaacutelis domeacuten (NTD) az agonista-koumltő
domeacuten (AKD) a poacuterus-domeacuten eacutes az intracellulaacuteris C-terminaacutelis domeacuten Az NTD nagy
vaacuteltozatossaacutegot mutat eacutes az egyes alegyseacutegek tulajdonsaacutegainak meghataacuterozaacutesaacuteban
komoly szerepet jaacutetszik Az alloszteacuterikus modulaacutetorok koumltőhelye talaacutelhatoacute a domeacuten
bdquomeacutelyeacutenrdquo mely koumltődeacutes hataacutesaacutera kagyloacuteszerű feleacutepiacuteteacutese nyiacutelt-zaacutert aacutellapotok koumlzt
vaacuteltozik Az AKD hasonloacutean kagyloacuteszerű szerkezettel rendelkezik aminek a meacutelyeacuten az
egyes agonista-koumltő helyek talaacutelhatoacutek (A GluN1 eseteacuteben glicinD-szerin a GluN2
eseteacuteben glutamaacutetaszpartaacutet a GluN3 eseteacuteben szinteacuten glicin) A poacuterus domeacutent haacuterom
transzmembraacuten szegmens (M1-M3-M4) eacutes egy intracellulaacuteris hurok (M2) alkotja ami a
csatorna kialakiacutetaacutesaacuteban vesz reacuteszt Az intracellulaacuteris domeacuten a legvaacuteltozeacutekonyabb
hosszaacutet tekintve eacutes elsősorban a membraacutenba szaacutelliacutetaacutesban a lehorgonyzaacutesban eacutes a
jelaacutetvivő-komplexekhez valoacute csatlakozaacutesban jaacutetszik szerepet (Lau eacutes Zukin 2007 Ryan
et al 2008)
A csatorna nyitaacutesa a koumlvetkezőkeacuteppen megy veacutegbe mindkeacutet agonista bekoumltődik
az AKD koumltőhelyekre melynek hataacutesaacutera a bdquokagyloacutekrdquo bezaacuteroacutednak Ez olyan molekulaacuteris
feszuumlltseacuteget okoz a receptorszerkezetben hogy gyakorlatilag bdquoszeacutethuacutezzardquo a poacuterus
domeacutent eacutes megnyitja a csatornaacutet Amikor alloszteacuterikus gaacutetloacuteszerek kapcsoloacutednak az
NTD-hez annak zaacuteroacutedaacutesaacutet okozva akkor az NTD-AKD koumlzoumltti aacutethidaloacute szekvencia
megfeszuumll eacutes nem engedi becsukoacutedni az AKD struktuacuteraacutejaacutet megakadaacutelyozva ezzel a
csatorna megnyiacutelaacutesaacutet (Ryan et al 2008)
53
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesaacutet elsősorban a GluN2
alegyseacutegek vaacuteltozatossaacutega adja Habaacuter elmeacuteletileg 8-feacutele GluN1 alegyseacuteg leacutetezhet az
izoformaacutek előfordulaacutesi gyakorisaacutega nem egyforma az bdquoardquo dominaacutel a bdquobrdquo-formaacuteval (ami
egy hozzaacuteadott N1 kazettaacuteval rendelkezik) szemben a GluN1-1 a rosztraacutelis (agykeacutereg
hippokampusz) a GluN1-4 a kaudaacutelis (agytoumlrzs kisagy) agyteruumlleteken van tuacutelsuacutelyban
(a GluN1-2 eacutes 1-3 nagyon ritkaacutek) Mivel a GluN1 alegyseacuteg elengedhetetlen az NMDA
receptor műkoumldeacuteseacutehez (a teljes GluN1 geacutenkiuumltoumltt aacutellat eacuteletkeacuteptelen) maacuter embrionaacutelis
kortoacutel megfigyelhető kifejeződeacutese A GluN2 alegyseacuteg neacutegy izoformaacuteja (GluN2A-2D)
egyreacuteszt elteacuterő teacuterbeli eacutes időbeli expresszioacutejaacuteval maacutesreacuteszt elteacuterő kinetikai
parameacutetereivel jaacuterul hozzaacute az NMDA receptorok vaacuteltozatossaacutegaacutehoz Az embrionaacutelis
fejlődeacutes soraacuten a GluN2B eacutes 2D vesz reacuteszt a receptoralkotaacutesban majd a posztnataacutelis
első-maacutesodik heacuteten (eacuteppen mikor a serkentő GABA-gaacutetloacute GABA aacutetalakulaacutes is zajlik) a
GluN2D nagymeacuterteacutekben a GluN2B kismeacuterteacutekben csoumlkken eacutes ezzel paacuterhuzamosan
megnő a GluN2A szintje A GluN2C szinteacuten a posztnataacutelis fejlődeacutes 2 heteacuteben vaacutelik
jelentősseacute expresszioacuteja a felnőtt aacutellatban a kisagyra eacutes a szagloacutegumoacutera koncentraacuteloacutedik
A GluN2D felnőttben maacuter csak szubkortikaacutelis teruumlleteken illetve interneuronokban
fejeződik ki (Paoletti 2011 Watanabe et al 1993) A GluN2 alegyseacutegek kinetikaacuteja eacutes
alloszteacuterikus modulaacutecioacuteja is igen elteacuterő A GluN2A alegyseacuteg gyors kinetikaacuteval
rendelkezik glutamaacutet aktivaacutecioacutejaacutet koumlvetően nagy amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes gyors lecsengeacutes
figyelhető meg ezt koumlveti a GluN2B majd GluN2C miacuteg a GluN2D-t maacuter kis
amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes hosszuacute lecsengeacutesi idő jellemzi Elteacuterő a alegyseacutegek glutamaacutet-
eacuterzeacutekenyseacutege konduktanciaacuteja eacutes magneacutezium-szenzitivitaacutesa is Miacuteg a GluN2A eacutes 2B
poacuterusaacutet jelentősen gaacutetolja a magneacutezium-ion addig a maacutesik keacutet alegyseacuteg eseteacuteben ez
elenyeacutesző (Dingledine et al 1999 Paoletti 2011) A GluN2A termeacuteszetes specifikus
alloszteacuterikus modulaacutetora a cink-ion mely szinaptikusan vezikulaacuterisan uumlruumll a glutamaacutet
mellett szaacutemos esetben eacutes keacutepes az NTD-hez koumltődve annak zaacuteroacutedaacutesaacutet előideacutezni
(Paoletti 2011) A GluN2B cink-eacuterzeacutekenyseacutege elenyeacutesző mesterseacuteges gaacutetloacuteszere az
ifenprodil mely hasonloacute mechanizmussal hat az NTD-n A keacutet alloszteacuterikus gaacutetloacuteszer
annyira specifikus erre a keacutet alegyseacutegre hogy fizioloacutegiai kiacuteseacuterletekben egyeacutertelműen
meghataacuterozhatoacute az alegyseacutegek araacutenya A GluN2C eacutes 2D egyik modulaacutetorral szemben
54
sem mutat megfelelő affinitaacutest eacutes nem rendelkezik sajaacutet specikifkus
szabaacutelyozoacutemolekulaacuteval sem (Paoletti 2011)
A GluN3 alegyseacutegek pedig valoacutesziacutenűleg nem is glutamaacutet receptort formaacutelnak-
hiszen nincs glutamaacutet koumltőhelyuumlk- inkaacutebb glicin receptoroknak lenneacutenek tekinthetők
(laacutesd meacuteg III61 alfejezetben) ezen kiacutevuumll in vivo kifejeződeacutese eacutes műkoumldeacutese meacuteg
keacuterdeacuteses iacutegy a tovaacutebbiakban ezen alegyseacutegek alkotta receptorokroacutel nem esik szoacute
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutese
Az NMDA receptorok az endoplazmatikus retikulumban (ER) toumlrteacutenő szinteacutezist
koumlvetően a sejtek plazmamembraacutenjaacuteba eacutepuumllnek be A membraacutenba szaacutelliacutetaacuteseacutert
lehorgonyzaacuteseacutert a receptor C-terminaacutelis domeacutenje felelős (Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004
Ryan et al 2008) A megfelelő membraacutentranszporthoz mind a GluN1 mind a GluN2
alegyseacutegre szuumlkseacuteg van GluN1 hiaacutenyaacuteban laacutetszoacutelag nem vaacuteltozik a GluN2 alegyseacutegek
mennyiseacutege lokalizaacutecioacuteja annaacutel inkaacutebb nem tudnak kileacutepni az ER-ből iacutegy abban
elektron-denz granulumokat keacutepeznek a membraacutenjeloumlleacutes megszűnik (Fukaya et al
2003) A GluN2 alegyseacuteg hiaacutenyaacuteban a receptorok szinaptikus beeacutepuumlleacutese seacuteruumllt valamint
a GluN1 alegyseacutegek gyors proteoliacutezise figyelhető meg (Abe et al 2004) Tehaacutet a
GluN1 C-terminaacutelisa elsősorban az ERmembraacuten iraacutenyuacute szaacutelliacutetaacuteseacutert a GluN2
alegyseacutegek C-terminaacutelisa pedig ndash PDZ koumltőhelyuumlk reacuteveacuten ndash a szinapszisba eacutepuumlleacuteseacutert eacutes a
GluN1 alegyseacuteg (eacutes ezaacuteltal a heterodimer majd a heterotertramer) stabilitaacutesaacuteeacutert felelős
NMDA receptorok nemcsak szinaptikusan de extraszinaptikusan is megfigyelhetők
ahol elteacuterő feladatokat laacutetnak el
III631 Szinaptikus NMDA receptorok
Az NMDA receptorok nagy reacutesze szinaptikusan a glutamaacuteterg szinapszisok
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkenek el Ahogy azt maacuter koraacutebban is
emliacutetettem a GluN1 eacutes GluN2 alegyseacutegek C-terminaacutelis domeacutenje bdquoiraacutenyiacutetjardquo az NMDA
receptorokat a posztszinaptikus denzitaacutesba ahol a szinapszis strukturaacutelis eacutes jelaacutetviteli
feheacuterjeacuteiből leacutetrejoumlvő molekulaacuteris komplexhez koumltődnek A GluN2 alegyseacuteg PDZ
koumltőhelyeacuten keresztuumll koumltődik az NMDA receptor a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez
55
(PSD-95 PSD-93 SAP-102 GRIP1 SSCAM) Ezek a feheacuterjeacutek szaacutemos PDZ domeacutennel
rendelkeznek amivel toumlbb feheacuterjeacutet szoros kapcsolatba hoznak A PSD-95 olyan
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteket koumlt a komplexbe (CRIP GKAP dinein koumlnnyű-laacutenc-DLC
neuroliginek stb) melyek a szinapszis strukturaacutelis eacutepuumlleacuteseacutet teszik lehetőveacute A maacutesik
fontos molekulacsoport amit a komplexhez koumltnek az NMDA-receptorok jelaacutetviteleacuteeacutert
felelős apparaacutetus az nNOS kalmodulin CaMKII stb (Valtschanoff eacutes Weinberg
2001) A jelaacutetvitel ceacutelelemeinek kompartmentalizaacutecioacutejaacuteval gyors eacutes hateacutekony jelaacutetvitel
eacutes szabaacutelyozaacutes joumln leacutetre A legelterjedtebb szinaptikus NMDA receptorok a
GluN1GluN2A eacutesvagy GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok A felnőtt
hippokampusz piramissejtjeiben is csak ezek az alegyseacutegek fordulnak elő (Ito et al
1997 Watanabe et al 1993) A kisagyban emellett meacuteg a GluN1GluN2C
alegyseacutegkompoziacutecioacute is jelentős A hippokampuszban a GluN1GluN2D kizaacuteroacutelag
interneuronokban az azokra eacuterkező serkentő szinapszisokban talaacutelhatoacute (Standaert et al
1996)
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorok
Extraszinaptikus NMDA receptoroknak nevezzuumlk a glutamaacuteterg szinapszisoktoacutel
taacutevolabb a dendrittuumlskeacuteken kiacutevuumll eső dendritikus eacutes szomatikus NMDA receptorokat A
denrittuumlskeacuteken periszinaptikusan elhelyezkedő NMDA receptorok (~5) ugyanis a
glutamaacutet bdquotuacutelcsordulaacutesrdquo reacuteveacuten meacuteg koumlnnyen aktivaacuteloacutedhatnak szemben a valoacutedi
extraszinaptikus receptorokkal (Koumlhr 2006) Hippokampaacutelis piramissejtekben meacuterve az
extraszinaptikus NMDA receptorok araacutenya az oumlsszes NMDA receptor mintegy 36-a
(Harris and Pettit 2007) Koraacutebban azt gondoltaacutek hogy a szinaptikus-extraszinaptikus
receptorok alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlkben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel a GluN2A tartalmuacuteak a
szinapszisban a GluN2B tartalmuacuteak azon kiacutevuumll helyezkedneacutenek el Meacuteg funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteggel is ellaacutettaacutek ezt a szeparaacutecioacutet a szinaptikus GluN2A felelne a plasztikus
folyamatokeacutert a GluN2B pedig a sejt halaacutelaacutehoz vezető tuacutelserkenteacuteseacutert
(ldquoexcitotoxicitaacutesrdquo) Mindkeacutet paradigmaacutet sokszorosan caacutefoltaacutek azoacuteta GluN2B tartalmuacute
receptorok jelen vannak a szinapszisban eacutes fontos szerepet jaacutetszanak az LTP
kialakulaacutesaacuteban eacutes a GluN2A tartalmuacute receptorok is jelentős mennyiseacutegben vannak
extraszinaptikusan (Koumlhr 2006) Araacutenyaikat tekintve nagyjaacuteboacutel 50-50 az eloszlaacutesa
56
mindkeacutet alegyseacutegnek mindkeacutet kompartmentben sőt meacuteg heterotrimer
(GluN1GluN2AGluN2B) receptrokat is kimutattak (Harris eacutes Pettit 2007) Ezenkiacutevuumll
a szinaptikus receptorok is keacutepesek reacuteszt venni a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (Koumlhr 2006)
Magyaraacutezatkeacutent laacutetott napvilaacutegot az NMDA receptorok mobilis termeacuteszete miszerint
vaacutendorolnak a keacutet kompartment koumlzoumltt (Tovar eacutes Westbrook 2002) amit szinteacuten
caacutefoltak Az NMDA receptorok viszonylag stabil reacuteszei a membraacutennak
szinaptikusextraszinaptikus elhelyezkedeacutesuumlkeacutert sokkal inkaacutebb a C-terminaacutelisukat
szabaacutelyozoacute mechanizmusok mintsem alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlk felelős (Harris eacutes Pettit
2007 Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004) A GluN2 alegyseacuteg kuumlloumlnboumlző tirozinjainak
(Tyr1472Tyr1336) foszforilaacutecioacutejaacuteval specifikusan tudtaacutek az NMDA receptorok
szinaptikusextraszinaptikus szaacutelliacutetaacutesaacutet előideacutezni (Goebel-Goody et al 2009) Az
extraszinaptikus NMDA receptorokat jelenleg a gliaacutelis eredetű glutamaacutet eacuterzeacutekeleacuteseacuteben
tartjaacutek fontosnak Az asztroglia sejtek a szinapszisokat (serkentőt eacutes gaacutetloacutet egyaraacutent)
koumlrbefogva pontosan eacuterzeacutekelik a haacuteloacutezati aktivitaacutesokat eacutes szinciacuteciumuk reacuteveacuten ezt
koumlzvetiacutetik is a piramissejt haacuteloacutezatra A piramissejtekben kialakuloacute kismeacuterteacutekű kalcium-
aacuteram extraszinaptikus eredetű eacutes NMDA receptor fuumlggő mechanizmus eacutes reacuteszt vesz a
piramissejtek szinkronizaacutecioacutejaacuteban eacutes segiacuteti a plasztikus folyamatokat is (Auld eacutes
Robitaille 2003 Fellin et al 2004)
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesai
Az NMDA receptorok szaacutemos fizioloacutegiaacutes eacutes patoloacutegiaacutes folyamatban reacuteszt
vesznek iacutegy hataacutesaik ismerete neacutelkuumlloumlzhetetlen teraacutepiaacutes ceacutelpontkeacutent valoacute
alkalmazaacutesukban Klinikai kutataacutesok koumlzpontjaacuteban aacutell a kognitiacutev folyamatok
helyreaacutelliacutetaacutesaacutet ceacutelzoacute NMDA receptor-aktivaacutecioacute Alzheimer-demenciaacuteban eacutes
szkizofreacuteniaacuteban (a szkizofreacutenia kognitiacutev tuumlneteieacutert az NMDA receptor alulműkoumldeacutest
teszik felelősseacute) illetve az NMDA-receptorok gaacutetlaacutesa az iszkeacutemiaacuteshipoxiaacutes kaacuterosodaacutes
okozta koacuteros tuacutelserkenteacutesben
57
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus vaacuteltozaacutesokban
Az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja feszuumlltseacuteg- eacutes ligandfuumlggeacutesuumlk miatt a glutamaacutet
(eacutes glicin) koumlteacuteseacutetől oumlnmagaacuteban nem koumlvetkezik be Előszoumlr az AMPA receptorok
aktivaacutecioacuteja megy veacutegbe ez biztosiacutetja a kellő depolarizaacutecioacutet az NMDA receptorok Mg2+
-
blokkjaacutenak kiloumlkődeacuteseacutehez A depolarizaacutecioacute maacutes tuumlskeszinapszis ingeruumlleteacuteből eacutes
visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelboacutel is szaacutermazhat (ldquocsendesrdquo szinapszisok eseteacuteben
AMPA receptorok szinaptikus hiaacutenyaacuteban kizaacuteroacutelag ez a mechanizmus eacuterveacutenyesuumll) Az
időbeliseacuteg rendkiacutevuumll fontos annak meghataacuterozaacutesaacuteban hogy hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutes
(LTP) vagy gaacutetlaacutes (LTD) alakul ki nagy frekvenciaacutes stimulaacutecioacute megerősoumldeacutest alacsony
frekvenciaacutes ingerleacutes gaacutetlaacutest vaacutelt ki Toumlbb ezer molekulaacutet azonosiacutetottak maacuter aminek koumlze
lehet ezen folyamatok kialakiacutetaacutesaacutehoz eacuteppen ezeacutert nagyon neheacutez meghataacuterozni mi az
ami teacutenyleg neacutelkuumlloumlzhetetlen eacutes mi tekinthető ldquocsakrdquo szabaacutelyozoacute folyamatnak (Nicoll
eacutes Roche 2013) Megproacutebaacutelok kiemelni egy-keacutet aacuteltalaacutenosan elfogadott mechanizmust
amit szorosan kapcsolnak az LTPLTD-hez Az NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis
kalcium beaacuteramlaacutes NO termelődeacutest vaacutelt ki ami ezt koumlvetően cGMP termelődeacuteseacutehez
vezet a hippokampuszban (East eacutes Garthwaite 1991) Az NO hataacutesaacutera bekoumlvetkező
hosszuacutetaacutevuacute vaacuteltozaacutesokat maacuter a III572 alfejezetben is ismertettem Az NO hataacutesain
kiacutevuumll posztszinaptikusan a kalcium-kalmodulin koumltődeacutes koumlvetkezteacuteben aktivaacuteloacutedik a
kalcium-kalmodulin kinaacutez II (CaMKII) mely autofoszforilaacutecioacuteval jaacuter eacutes ezt koumlvetően
kalcium-fuumlggetlen konstitutiacutev aktivitaacutesra tesz szert Szubsztraacutetjainak foszforilaacutecioacuteja
(valoacutesziacutenűleg a RhoA jaacutetsza a főszerepet) az AMPA receptorok exocitoacutezisaacutet okozza
maacuteig feltaacuteratlan mechanizmus alapjaacuten (Nicoll eacutes Roche 2013)
Ezen kiacutevuumll megfigyelhető a szinapszis aacuteteacutepuumlleacutese is a szorosan koumltoumltt
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteknek koumlszoumlnhetően Ennek eredmeacutenyekeacuteppen nemcsak a
posztszinaptikus receptorok dokkolaacutesa (AMPA NMDA) koumlnnyebb de a szinapszis
teacutenyleges megnagyobbodaacutesa megerősoumldeacutese is leacutetrejoumln pl az SSCAM aacuteltal a komplexbe
koumltoumltt neuroliginek reacuteveacuten ami oumlnmagaacuteban a szinapszis meacutereteacutet keacutepes szabaacutelyozni a
preszinaptikus neurexin-β-val pedig struktuacuteraacutelisan ldquotartja oumlsszerdquo a szinapszist (Bang eacutes
Owczarek 2013) A neuroligin-neurexin kapcsolat seacuteruumlleacutese az LTP gyenguumlleacuteseacutehez
vezet (laacutesd III412 alfejezetben) Az LTD kialakulaacutesaacuteban a magas intracellulaacuteris
kalcium aktin depolimerizaacutecioacutera kifejtett hataacutesaacutet veszik alapul ami a szinapszis
58
strukturaacutelis gyenguumlleacuteseacutehez eacutes az NMDA receptorok eltaacutevoliacutetaacutesaacutehoz vezet Ez a kalcium
aacuteltalaacuteban nemcsak NMDA receptoroktoacutel szaacutermazik hanem belső raktaacuterakboacutel is
metabotroacutep receptorok paacuterhuzamos aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten (mAchR mGluRI-csoport Hunt
eacutes Castillo 2012)
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (excitotoxicitaacutes)
Az NMDA receptorok tuacutelzott aktivaacutecioacuteja fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt nem
joumln leacutetre a glutamaacutet visszaveacutetel eacutes a jelaacutetvitelt posztszinaptikusan szabaacutelyozoacute negatiacutev
visszacsatolaacutessal műkoumldő enzimrendszerek miatt Patholoacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt ndash
oxigeacutenhiaacuteny (hipoxia) vagy oxigeacuten- eacutes veacuterellaacutetaacutes hiaacutenya (iszkeacutemia) miatt- azonban a joacutel
szabaacutelyozott rendszerek felborulnak A glutamaacutet felhalmozoacutedaacutesa reacuteszben a transzporter
mechnizmusok gaacutetlaacutesaacutenak reacuteszben ellenteacutetes műkoumldeacutesuumlknek (kifeleacute pumpaacuteljaacutek a
glutamaacutetot) koumlszoumlnhető mely az NMDA receptorok (szinaptikus eacutes extraszinaptikus
receptorok egyaraacutent) permanens aktivaacutecioacutejaacutehoz eacutes koumlvetkezmeacutenyes kalcium
beaacuteramlaacuteshoz vezet Miacuteg a fizioloacutegiaacutes kalcium mindig Ca2+
-kalmodulin kapcsoloacutedaacuteson
keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet ilyenkor a tuacutelzott mennyiseacutegű kalcium direkt hataacutesai
dominaacutelnak Az nNOS-NO rendszer folyamatos aktivaacutelaacutesa tuacutelzott NO termelődeacuteshez
vezet Az NMDA receptorok eacutes nNOS negatiacutev visszacsatoloacute szabaacutelyozaacutesa a magas
kalcium-szint miatt nem műkoumldnek A magas intracellulaacuteris kalcium koncetraacutecioacute
koumlvetkezteacuteben a mitokondrium kalcium felveacutetele fokozoacutedik csoumlkken a
membraacutenpotenciaacutel-kuumlloumlnbseacutege ezzel leaacutell az ATP-szinteacutezis sőt meg is fordulhat a
folyamat a maacuter megleacutevő ATP molekulaacutek bontaacutesaacuteval Az elektrontranszport-laacutenc
kisiklaacutesaacuteval megnő a reaktiacutev oxigeacutengyoumlkoumlk (ROS) termeleacutese ami a maacuter jelentős
mennyiseacutegű NO-dal koumllcsoumlnhatva peroxi-nitritteacute alakul tovaacutebbi sejtkaacuterosodaacutest ideacutezve
elő Egyuumlttesen ezek a folyamatok irreverzibilis vaacuteltozaacutest eacutes az apoptoacutezis beindiacutetaacutesaacutet
(kaszpaacutez-kaszkaacuted) eredmeacutenyezik a sejt halaacutelaacutehoz vezetve (Hardingham eacutes Bading
2003 Papadia eacutes Hardingham 2007)
59
IV CEacuteLKITŰZEacuteSEK
A piramissejtekre eacuterkező gaacutetlaacutes alapvető fontossaacuteguacute a haacuteloacutezati szinkron-
műkoumldeacutesekhez (pl theacuteta-oszcillaacutecioacute) Ha egy piramissejt valoacutes informaacutecioacutet koacutedol (pl
teacuter-informaacutecioacute) az erős periszomatikus gaacutetlaacutes elleneacutere is keacutepes a tuumlzeleacutesre a populaacutecioacutes
szinkron kisuumlleacuteshez keacutepest a theacuteta koraacutebbi faacutezisaacuteban (faacutezis-előretoloacutedaacutes) ezaacuteltal a
koacutedolt informaacutecioacute bdquobeeacuteg a haacuteloacutezatbardquo hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus vaacuteltozaacutesok joumlhetnek leacutetre
A faacutezis-előretoloacutedaacutes molekulaacuteris haacutettereacuteben olyan folyamatok valoacutesziacutenűsiacutethetők
melyek a piramissejt aktivitaacutesaacutetoacutel fuumlggően retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonalak beindiacutetaacutesaacuteval
jaacuter mely felszabadiacutetja a piramissejtet az erős periszomatikus gaacutetlaacutes aloacutel Ilyen a
GABAerg szinapszisokban is joacutel felteacuterkeacutepezett retrograacuted rendszer az endokannabinoid
rendszer ami a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll csak a kolecisztokinin (CCK)
tartalmuacuteak szinapszisaiban talaacutelhatoacute meg Egy maacutesik a serkentő szinapszisok
plaszticitaacutesaacuteban jelentős szereppel biacuteroacute retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonal a nitrogeacuten-monoxid
jelpaacutelya Miacuteg a serkentő (glutamaacuteterg) szinapszisokban betoumlltoumltt szerepeacuteről hatalmas
szakirodalom talaacutelhatoacute mindezidaacuteig nem vizsgaacuteltaacutek gaacutetloacute (GABAerg) szinapszisokban
valoacute előfordulaacutesaacutet Fő keacuterdeacutesuumlnk tehaacutet az volt megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid
rendszer az oly fontos periszomatikus gaacutetloacutesejtek szinapszisaiban mutat-e sejtspecikus
eloszlaacutest mint az endokannabinoid rendszer vagy eacuteppen ellenkezőleg egy aacuteltalaacutenos
retrograacuted uacutetvonalat keacutepvisel
Az alaacutebbi keacuterdeacuteseket tettuumlk fel
- megtalaacutelhatoacute-e a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten
- mely periszomatikus szinapszispoulaacutecioacute (CCKPV) fejez ki nNOS-t
- megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid receptora a GABAerg terminaacutelisokban
- mely GABAerg alpopulaacutecioacutek fejezik ki a receptort eacutes
- milyen alegyseacuteg-oumlsszeteacutetellel rendelkezik az NO receptor ezekben a sejtekben
A nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya aktivaacutelaacutesa az intracellulaacuteris kalcium-koncentraacutecioacute
fuumlggveacutenye A tovaacutebbiakban arra kerestuumlk a vaacutelaszt milyen kalcium forraacutesok
60
vezethetnek NO szinteacutezishez A serkentő szinapszisokban az nNOS aktivaacutelaacutesa NMDA
receptorokon keresztuumll az extracellulaacuteris teacuterből lokaacutelisan beaacuteramloacute kalcium
kalmodulinhoz valoacute koumltődeacuteseacutevel toumlrteacutenik
A maacutesodik kiacuteseacuterletsorozatban arra voltunk kiacutevaacutencsiak a GABAerg szinapszisokban
is keacutepes-e betoumllteni az NMDA receptor ezt a szerepet
Keacuterdeacuteseink az alaacutebbiak voltak
- fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletben NMDA adagolaacutes keacutepes-e beindiacutetani az NO-rendszert
a GABAerg szinapszisokban
- anatoacutemiai moacutedszerekkel kimutathatoacute-e az NMDA receptor a piramissejtek
periszomatikus GABAerg szinapszisaiban posztszinaptikusan
- milyen alegyseacutegek vesznek reacuteszt ezen receptorok alkotaacutesaacuteban
- kvantitatiacutev moacutedon a periszomatikus szinapszisok mekkora haacutenyada rendelkezik
NMDA receptorokkal
- interneuron specifikus-e az NMDA receptorok GABAerg szinapszisokban valoacute
megjeleneacutese vagy aacuteltalaacutenos mechanizmusroacutel van szoacute
Keacuterdeacuteseink megvaacutelaszolaacutesaacutehoz kvalitatiacutev (beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes
immunperoxidaacutez moacutedszer) eacutes kvantitatiacutev ( beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany eacutes fagyasztva
toumlrt replika immunarany moacutedszer) anatoacutemiai moacutedszereket molekulaacuteris bioloacutegiai
moacutedszert (in situ hibridizaacutecioacute) eacutes farmakoloacutegiai (in vitro fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletek drog-
kezeleacutese) kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk
61
V KIacuteSEacuteRLETI MOacuteDSZEREK
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok
A kiacuteseacuterleti aacutellatok felhasznaacutelaacutesa minden esetben az Inteacutezet Etikai Koacutedexeacutenek a
magyarorszaacutegi 1998 eacutevi XXVIII toumlrveacutenynek (az ldquoaacutellatok veacutedelmeacuteről eacutes kiacutemeacuteleteacuterőlrdquo)
illetve annak 2002 eacutevi moacutedosiacutetaacutesaacutenak (LXVIII aacutetv) eacutes a 2431998 (XII31)
Kormaacutenyrendeletnek megfelelően toumlrteacutent ami elveiben megegyezik az Euroacutepai
Koumlzoumlsseacutegek Tanaacutecsaacutenak EEC 609 szaacutemuacute Utasiacutetaacutesaacuteval (86609EEC ldquoUtasiacutetaacutes a
kiacuteseacuterleti eacutes maacutes tudomaacutenyos ceacutelra hasznaacutelt gerinces aacutellatok oltalmaacuterardquo 1986 November
24) A kiacuteseacuterletek soraacuten fiatal felnőtt hiacutem Wistar patkaacutenyokat (Charles River Budapest)
eacutes 30-60 nap koumlzoumltti fiatal felnőtt hiacutem C57BL6 egereket (MTA-KOKI Orvosi
Geacutentechnoloacutegiai Reacuteszleg) hasznaacuteltunk A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS)
geacutenkiuumltoumltt egerek a Jackson Laboratoacuteriumboacutel szaacutermaztak (Jax mice The Jackson
Laboratory Maine USA) A sejttiacutepus specifikus NMDA receptor 1 alegyseacuteg (GluN1)
geacutenkiuumltoumltt egeret melynek kizaacuteroacutelag az agykeacutergi serkentő sejteiből hiaacutenyzott a GluN1
alegyseacuteg (cxGluN1KO) maacuter koraacutebban jellemezteacutek (Iwasato et al 2000)
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek
Az aacuteltalaacutenos aneszteacuteziaacutet a replika kiacuteseacuterleteket kiveacuteve altatoacute kokteacutellal eacutertuumlk el
mely 25 ketamint 05xilazin-hidrokloridot 025 promethazinium-kloridot
00025 benzetonium-kloridot eacutes 0002 hydrochinonumot tartalmazott A kokteacutelt
intraperitoneaacutelisan alkalmaztuk 02 ml100 g testtoumlmeg araacutenyban A replika kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az aacutellatok altataacutesa naacutetrium-pentobarbitaacutel (50 mgkg) intraperitoneaacutelis
injektaacutelaacutesaacuteval toumlrteacutent Az aacutellatok transzkardiaacutelis fixaacutelaacutesaacutet fizioloacutegiaacutes soacuteoldattal toumlrteacutenő
gyors aacutetmosaacutes előzte meg (1-2 percig) majd ezt koumlvette a fixaacuteloacute oldattal valoacute perfuacutezioacute
A fixaacuteloacute oldat oumlsszeteacutetele az alaacutebbiak szerint vaacuteltozott a kuumlloumlnboumlző immunreakcioacutek
eseteacuteben a beaacutegyazaacutes előtti nNOS-immunarany reakcioacutehoz az egereket 1
paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M foszfaacutet-puffer (PB) oldattal (pH 74) perfundaacuteltuk
60 percig a beaacutegyazaacutes előtti ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez az immunfluoreszcens a
beaacutegyazaacutes előtti eacutes utaacuteni NMDA-R immunarany reakcioacutekhoz eacutes az in situ
62
hibridizaacutecioacutehoz 4 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M PB oldattal (pH 74)
perfundaacuteltunk 30 percig Az in situ hibridizaacutecioacutehoz hasznaacutelt oumlsszes oldat 01
diethylpyrocarbonate (DEPC)-tal lett kezelve 1 oacuteraacuten aacutet majd autoklaacutevozva lett A
beaacutegyazaacutes előtti NOsGCα1 alegyseacuteg immunperoxidaacutez jeloumlleacutes elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelataacutehoz előszoumlr 4 paraformaldehidet tartalmazoacute naacutetrium-acetaacutet pufferrel
(pH=60) perfundaacuteltunk 2 percig majd ezt koumlvette a 4 paraformaldehidet tartalmazoacute
Borax-puffer (pH=85) 40 percig A replika kiacuteseacuterletek eseteacuteben az eacuterrendszer aacutetmosaacutesa
09 naacutetrium-kloridot tartalmazoacute 25mM foszfaacutet-pufferrel (PBS) toumlrteacutent 1 percen
keresztuumll majd 2 paraformaldehidet eacutes 15 teliacutetett pikrinsavat tartalmazoacute 01 M PB
oldattal fixaacuteltuk az egereket 12 percen aacutet A replika kiacuteseacuterletek kiveacuteteleacutevel a fixaacuteloacute oldat
utaacuten 01 M PB oldattal perfundaacuteltuk aacutet az eacuterrendszert 10 percig Ezt koumlvetően az agy
eltaacutevoliacutetaacutesra keruumllt a koponyaacuteboacutel eacutes ezt utoacutelagos immerzioacutes fixaacutelaacutes neacutelkuumll koumlvette a
vibratoacutemos metszetkeacutesziacuteteacutes
V3 Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata
A kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepusok megjeloumlleacuteseacutere hasznaacutelt elsődleges antitesteket
(kolecisztokinin parvalbumin szomatosztatin P-anyag receptor kannabinoid 1
receptor) a gyaacutertoacute laboratoacuteriumokban maacuter koraacutebban tesztelteacutek azok specifikusnak
bizonyultak eacutes munkaacutenk soraacuten mi is a vaacutert festődeacutesi mintaacutezatot kaptunk a
hippokampuszban Az nNOS antitestet nNOS geacutenkiuumltoumltt egereken teszteltuumlk eacutes nem
kaptunk jeloumlleacutest ezekben az aacutellatokban (9 aacutebra) A nitrogeacuten-monoxid szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutez (NOsGC) ellen keacuteszuumllt antitestek specificitaacutesaacutet szinteacuten teszteltuumlk (Reacuteszletes leiacuteraacutes
a VI3 fejezetben talaacutelhatoacute) A cGMP eacutes a glutaminsav-dekarboxilaacutez 65 (GAD65)
antitestek specificitaacutesaacutet koraacutebban maacuter alaposan megvizsgaacuteltaacutek (Chang and Gottlieb
1988 de Vente et al 1987 Tanaka et al 1997) A vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3
(vGluT3) antitest specificitaacutesaacutet vGluT3 geacutenkiuumltoumltt aacutellat felhasznaacutelaacutesaacuteval bizonyiacutetottuk
A GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg ellen keacuteszuumllt antitest szinteacuten specifikusan
jeloumllte meg a piramissejtek sejttesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisokat (Kasugai et al
2010)) Az NMDA receptor 1 (GluN1) 2A (GluN2A) eacutes 2B (GluN2B) alegyseacutegeacutenek C-
terminaacutelisa ellen termeltetett antitesteket koraacutebban maacuter alaposan tesztelteacutek immunoblot
antigeacuten-peptid teljes eacutesvagy reacutegioacute-specifikus geacutenkiuumltoumltt egerek segiacutetseacutegeacutevel mind
beaacutegyazaacutes előtti mind beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben (Abe et
63
al 2004 Akashi et al 2009 Fukaya et al 2003 Watanabe et al 1998) A beaacutegyazaacutes
előtti NMDA receptor immunarany kiacuteseacuterletekben ugyanazt az emeacuteszteacutesi protokolt
hasznaacuteltuk amit az antitestek teszteleacuteseacuteneacutel is hasznaacuteltak (Watanabe et al 1998)
Tovaacutebbi kontroll kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk hogy bizonyiacutetsuk hogy pontosan a mi kiacuteseacuterleti
koumlruumllmeacutenyeink koumlzt specifikus festődeacutest adnak-e az NMDA receptor antitestek
Fagyasztva-toumlreacuteses replikaacutekat keacutesziacutetettuumlnk vad tiacutepusuacute eacutes cxGluN1KO egerek
hippokampuszaiboacutel hogy a replika immunarany kiacuteseacuterletekben is bizonyiacutetsuk a GluN1
antitest specificitaacutesaacutet Nem talaacuteltunk szinaptikus aranyszemcseacuteket a piramissejteken eacutes
elhanyagolhatoacute mennyiseacutegű haacutetteacuter aranyszemcseacutet talaacuteltunk a piramissejtek sejttesteacuten
(15 aacutebra) Ezen kiacutevuumll a GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany jeloumlleacutes ugyanazt a
mintaacutezatot eacutes eloszlaacutest mutatta a szoumlvetben mindhaacuterom anatoacutemiai kiacuteseacuterletsorozatban
Tovaacutebbaacute a beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben uacutegynevezett
bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterleteket is veacutegeztuumlnk ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető metszetein
kuumlloumln-kuumlloumln keacutesziacutetettuumlnk GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany festeacutest Amennyiben
egy szinapszis pozitiacutevnak bizonyult valamelyik alegyseacutegre azt a szinapszist
megvizsgaacuteltuk a maacutesik alegyseacuteg jeloumlleacutesre a szomszeacutedos metszeteken Habaacuter
meglehetősen valoacutesziacutenűtlen hogy ezzel a moacutedszerrel ugyanazon receptor molekula keacutet
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeacutet megjeloumlljuumlk arra meacutegis alkalmas hogy a kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeket
egyazon szinapszisban kimutassuk Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a GluN2 jeloumllt
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben megtalaacutelhatoacute volt a GluN1 alegyseacuteg is a szomszeacutedos
metszetek egyikeacuten (16 aacutebra E 23 szinapszisboacutel 12 pozitiacutev 2 egeacuter) vagyis a haacuterom
antitest ugyanazt a sejtmembraacuten domeacutent jeloumlli ami tovaacutebb bizonyiacutetja az antitestek
specificitaacutesaacutet
Vizsgaacuteltuk tovaacutebbaacute a fluoreszcens eacutes arany-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
lehetseacuteges keresztreakcioacuteit egymaacutessal vagy a maacutesik elsődleges antitesttel a kettős
jeloumlleacuteses kiacuteseacuterletekben Egyik esetben sem talaacuteltunk keresztreakcioacuteit Az antitestekkel
kapott specifikus jeloumlleacutes nem volt megfigyelhető az elsődleges antitestek hiaacutenyaacuteban
illetve a fluoreszcens kiacuteseacuterletek eseteacuteben meacuteg az autofluoreszcencia jelenseacutege is
kizaacuterhatoacute volt
64
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok
A tuacuteleacutelő hippokampusz szeletek farmakoloacutegiai befolyaacutesolaacutesaacutehoz a koumlvetkező
hatoacuteanyagokat hasznaacuteltuk az IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthine) BAY-736691 L-
arginine L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl-ester-hydrochloride) eacutes az MK801 a
Sigma-Aldrich termeacuteke Az NMDA D-AP5 (D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic
acid) ODQ (1H-[124]Oxadiazolo[43-a]quinoxalin-1-one) nifedipin eacutes az SNX482 a
Tocris Bioscience-toacutel szaacutermazott A tetrodotoxin (TTX) az Alomone Labs-től a
nitroprusszid-naacutetrium (SNP) a Flukatoacutel lett rendelve
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek szinteacutezise (taacuters-
munkacsoport munkaacuteja)
Riboproacutebaacutek keacutesziacuteteacuteseacutehez patkaacuteny NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek alapvetően nem
aacutetfedő (kevesebb mint 50-os egyezeacutes) koacutedoloacute szekvenciaacuteit (GenBank hozzaacutefeacutereacutesi
szaacutem gi1655846 az α1 eacutes gi13027399 az α2 alegyseacuteg eseteacuteben) sokszorosiacutetottaacutek
Wistar patkaacuteny teljes hippokampaacutelis mRNS mintaacuteboacutel kinyert cDNS-ből reverz-
transzkriptaacutez polimeraacutez-laacutencreakcioacute (PCR) segiacutetseacutegeacutevel A primerek hossza eacutes
szekvenciaacuteja a koumlvetkező volt (a nukleotidok szaacutemozaacutesa a nyiacutelt olvasaacutesi keret kezdeteacutetől
indul) α1 alegyseacuteg 800 baacutezispaacuter 481-től 1280-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC
ACG GGG GAG T reverz primer 5rsquo-ACT AGC GAG GAC TGG GGT TT α2
alegyseacuteg 903 baacutezispaacuter 444-től 1346-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC ACG
GGG GAG T reverz primer 5rsquo-TGG GAA GTA CCT TGT GGA ATG A primereket
Primer3 szoftver (Rozen eacutes Skaletsky 2000) segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetetteacutek el A PCR
termeacutekeket pBluescript II SKndash (Fermentas Vilnius Litvaacutenia) SmaI helyeacutere kloacutenoztaacutek
A kloacutenok megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes iraacutenyultsaacutegaacutet szekvenaacutelaacutes soraacuten igazoltaacutek Az α1 alegyseacuteg
elleni egyszaacuteluacute sense proacutebaacutet PstI az antisense proacutebaacutet XbaI emeacuteszteacutessel miacuteg az α2
alegyseacuteg elleni sense proacutebaacutet HindIII az antisense proacutebaacutet NotI emeacuteszteacutessel keacutesziacutetetteacutek el
Az egyszaacuteluacute minta DNS-eket geacutelkivonaacutes utaacuten 1microgmicrol koncetraacutecioacuteban DEPC-kezelt
65
desztillaacutelt viacutezben higiacutetva taacuteroltaacutek -20 oC-on Az in vitro aacutetiacuteraacutest 2 oacuteraacutes 37
oC-on toumlrteacutenő
inkubaacutelaacutes soraacuten veacutegezteacutek 20microl teljes teacuterfogatban mely 1 microg minta-DNS-t 1 egyseacuteg
aacutetiacuteroacute-puffert 1 egyseacuteg Digoxigenin RNS-jeloumllő kevereacuteket 40U Rnaacutez gaacutetloacutet eacutes 20U T3
vagy T7 RNS-polimeraacutezt tartalmazott DEPC-kezelt keacutetszer desztillaacutelt viacutezben Minden
hozzaacutevaloacutet a Roche Molecular Diagnostics-toacutel (Mannheim Neacutemetorszaacuteg) szereztek be
A digoxigeninnel jeloumllt riboproacutebaacutekat Dnaacutezzal kezelteacutek majd az RNeasy MinElute
Cleanup kit (Qiagen Hilden Neacutemetorszaacuteg) segiacutetseacutegeacutevel tisztiacutetottaacutek Ezutaacuten geacutel-
elektroforeacutezis hasznaacutelataacuteval hataacuteroztaacutek meg a riboproacutebaacutek megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes
mennyiseacutegeacutet
V52 In situ hibridizaacutecioacute (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
A hibridizaacutecioacute soraacuten hasznaacutelt oumlsszes oldatot 01 DEPC-cel kezelteacutek majd
autoklaacutevoztak A vegyszereket a Sigmaacutetoacutel (Budapest Magyarorszaacuteg) szerezteacutek be Az
50 microm vastag patkaacuteny vagy egeacuter agyszeletek inkubaacutelaacutesaacutet Rnaacutez-mentes steril
sejtkultuacutera-taacutel kamraacuteiban veacutegezteacutek A metszeteket előszőr 3x20 percig soacutes foszfaacutet-
pufferben (PBST mM-ban 137 NaCl 27 KCl 10 Na2HPO4 2 KH2PO4 eacutes 01
Tween 20 pH 74) mostaacutek majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltaacutek hibridizaacutecioacutes pufferben
mely 12 microgml digoxigeninnel-jeloumllt riboproacutebaacutet 50 formamidot 5 egyseacuteg SSC-t 1
SDS-t 50microgml eacutelesztő tRNS-t eacutes 50microgml heparint tartalmazott DEPC-el kezelt
desztillaacutelt viacutezben A mosaacutesok eacutes az inkubaacutecioacutek alatt a meszeteket tartalmazoacute sejtkultuacutera-
taacutelat egy nedvesiacutetett kamraacuteban raacutezoacutegeacutepen tartottaacutek Az inkubaacutecioacute utaacuten a metszeteket 30
percig mostaacutek első mosoacuteoldattal (50 formamid 5 egyseacuteg SSC eacutes 1 SDS DEPC-
kezelt desztillaacutelt viacutezben) 60degC-on majd 45 percig maacutesodik mosoacuteoldattal (50
formamid eacutes 2 egyseacuteg SSC DEPC-kezelt desztillaacutelt viacutezben) ugyancsak 60degC-on A
metszeteket ezt koumlvetően 5 percig mostaacutek 76 pH-juacute soacutes Tris-pufferben melyhez 01
Tween 20-at adtak (TBST) Ezutaacuten 10 normaacutel kecske szeacuterumot tartalmazoacute TBST-ben
(TBSTN) blokkoltaacutek a metszeteket egy oacuteraacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten majd egy eacutejszakaacuten
aacutet 4 degC-on inkubaacuteltaacutek őket TBSTN-ben mely 11000-re kihigiacutetott alkalikus-
foszfataacutezzal jeloumllt juh-anti-digoxigenin Fab IgG-fragmentumot tartalmazott (Roche
Molecular Diagnostics Neacutemetorszaacuteg) Ezutaacuten a metszeteket 3x20 percen keresztuumll
mostaacutek TBST-vel majd előhiacutevtaacutek a reakcioacutet 35microl 5-bromo-4-kloro-3-indolilfoszfaacutet-ot
66
eacutes 35 microl nitro blue tetrazolium kloridot tartalmazoacute friss kromogeacuten oldatban (mM-ban
100 NaCl 100 Tris-Cl pH 95 20 MgCl2 2 (ndash) tetramizol hidroklorid eacutes 01 Tween
20) A metszeteket az előhiacutevoacute oldat 1 ml-jeacuteben inkubaacuteltaacutek 6-8 oacuteraacuten aacutet soumlteacutetben majd a
reakcioacutet PBST-vel aacutelliacutetottaacutek le Veacuteguumll 3x10 percig mostaacutek a metszeteket 01 M foszfaacutet-
pufferben majd uumlveg taacutergylemezekre kiszedteacutek eacutes Vectashield-del (Vector
Laboratories) fedteacutek le
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletek
Miutaacuten 40 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica
VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon eacutes alaposan kimostuk a maradeacutek fixaacuteloacutet a szoumlvetből a
metszeteket 1 humaacuten szeacuterum albumin (HSA) oldatban majd az alaacutebbi molekulaacutek
ellen keacuteszuumllt elsődleges antitest kevereacutekek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig TBS-ben
hiacutegiacutetva NOsGCα1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 11000 Sigma) eacutes kolecisztokinin
(egeacuter monoklonaacutelis anti-CCK 13000 CURE) vagy NOsGCα1 eacutes parvalbumin (egeacuter
monoklonaacutelis anti-PV 11000 Swant) vagy NOsGCα1 eacutes nNOS (egeacuter monoklonaacutelis
anti-nNOS N2280 1500 Sigma) vagy NOsGCα1 eacutes szomatosztatin (patkaacuteny
monoklonaacutelis anti-SOM MAB354 170 Chemicon) vagy nNOS eacutes kannabinoid
receptor 1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-CB1 1500 Haacutejos et al 2000) vagy nNOS eacutes P-
anyag receptor (nyuacutel poliklonaacutelis anti-SPR AB5060 15000 Chemicon) Alapos TBS
mosaacutes utaacuten a metszeteket fluoreszcens festeacutekkel jeloumllt maacutesodlagos antitestek
kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk 5 oacuteraacuten keresztuumll A CCK PV eacutes nNOS megjeloumlleacuteseacutere voumlroumls
fluoreszcens Alexa594 egeacuter ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a CB1eacutes SPR
festeacuteseacutehez zoumlld fluoreszcens Alexa488 nyuacutel ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a
SOM jeloumlleacuteseacutehez pedig FITC patkaacuteny ellen keacuteszuumllt IgG-t (150 Jackson
ImmunoResearch) hasznaacuteltunk Az NOsGCα1 jeloumlleacutes eseteacuteben vagy zoumlld fluoreszcens
Alexa488 nyuacutel ellenes IgG-t vagy voumlroumls fluoreszcens Alexa594 nyuacutel ellenes IgG-t
(mindkettő 1200 Invitrogen) hasznaacuteltunk Az immunfesteacutes soraacuten nem hasznaacuteltunk
detergenseket A metszeteket 0025-os reacutez-szulfaacutet oldattal kezeltuumlk 30 percig hogy
csoumlkkentsuumlk a metszek autofluoreszcenciaacutejaacutet (Schnell et al 1999) majd TBS mosaacutest
koumlvetően mikroszkoacutepos taacutergylemezre szedtuumlk ki a metszeteket eacutes Vectashield (Vector
67
Laboratories) felhasznaacutelaacutesaacuteval fedtuumlk le fedőlemezzel Az immunreakcioacutekat Zeiss
Axioplan2 fluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk ki
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek
A dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon 60 microm-es
metszeteket keacutesziacutetettuumlnk eacutes alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket 1 humaacuten
szeacuterum albumint (HSA) tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk majd 2 napon aacutet
inkubaacuteltuk a NOsGC α1 eacutes β1 alegyseacuteg ellen termeltetett elsődleges antitesttel (nyuacutel
poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 Sigma kataloacutegusszaacutem G4280 sorozatszaacutem 011K4888
110000 a tuumlkoumlrkeacutep-kiacuteseacuterletek eseteacuteben eacutes 11000 az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatoknaacutel nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGC β1 Cayman Chemical
kataloacutegusszaacutem160897 sorozatszaacutem 13452114000) TBS pufferben oldva Alapos
TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben hiacutegiacutetott biotin-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestekkel (kecskeacuteben termelt poliklonaacutelis nyuacutel ellenes IgG Vector Laboratories
1200) majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldattal (Elite ABC
1300 Vector Laboratories) kezeltuumlk Az immunperoxidaacutez reakcioacute megjeleniacuteteacuteseacutehez
33-diaminobenzidin (DAB Sigma) kromogeacutent hasznaacuteltunk A bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek
eseteacuteben a DAB csapadeacutekot nikkel-ammoacutenium-szulfaacutet hozzaacuteadasaacuteval erősiacutetettuumlk (DAB-
Ni) A metszeteket ezt koumlvetően ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk kiveacuteve a bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo
kiacuteseacuterletek eseteacuten majd mindet viacutezteleniacutetettuumlk felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-
oxidban veacuteguumll epoxi-alapuacute gyantaacuteba aacutegyaztuk (Durcupan ACM Fluka) A viacutezteleniacuteteacutesi
eljaacuteraacutes soraacuten a metszeteket 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal
kezeltuumlk 30 percig
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletek
Az nNOS lokalizaacutecioacutejaacutehoz az egereket 1 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M
PB oldattal perfundaacuteltuk majd 60 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis
hippokampuszokboacutel Alapos PB eacutes TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben oldott
1 HSA oldatban majd az elsődleges antitestek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig nNOS
68
(nyuacutel poliklonaacutelis anti-nNOS 1500 Zymed Laboratories) illetve a kettős festeacutesek
eseteacuteben nNOS eacutes CCK (15000) vagy nNOS eacutes PV (17000) TBS-ben hiacutegiacutetva (GelBS)
Szaacutemos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 05 halbőr-zselatint (GE Healthcare) eacutes 05
HSA-t tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk 1 oacuteraacuten aacutet Ezt koumlvette az arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitestek oldata 1nm-es arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt (kecske
poliklonaacutelis antitest 180 GE Healthcare) vagy 08 nm arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt
(kecske poliklonaacutelis antitest 180 Aurion) antitesteket higiacutetottuk GelBS-ben eacutes
inkubaacuteltuk 1 napig Alapos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez PB mosaacutesokat koumlvetően intenzifikaacutelaacutest elősegiacutető pufferben (ECS Aurion)
majd ezuumlst-intenzifikaacuteloacute (SE-EM Aurion) oldatban inkubaacuteltuk a metszeteket 60 percig
Ezt ECS majd PB mosaacutes koumlvette A kizaacuteroacutelag immunarany reakcioacuteban reacutesztvevő
metszetek ezutaacuten ozmium-tetroxid kezeleacutesben reacuteszesuumlltek majd viacutezteleniacutetettuumlk őket Az
immunarany-immunperoxidaacutez kettős festeacutesek eseteacuteben a metszeteket a tovaacutebbiakban
biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitest-oldatban inkubaacuteltuk (egeacuter elleni loacute poliklonaacutelis
antitest 1200 Vector Laboratories) 24 oacuteraacutera majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt
torma-peroxidaacutezt (Elite ABC 1300 Vector Laboratories) tartalmazoacute TBS oldatban
inkubaacuteltuk a metszeteket 3 oacuteraacuteig Az immunperoxidaacutez reakcioacutet 33-diamino-benzidin
(DAB Sigma) segiacutetseacutegeacutevel tettuumlk laacutethatoacutevaacute A metszeteket ozmium-tetroxiddal
kezeltuumlk majd felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-
alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-
alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal 30 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az
elektronmikroszkoacutepos vizsgaacutelatokhoz kis gyantaacuteba aacutegyazott szoumlvetmintaacutekat vaacutegtunk ki
eacutes ragasztottuk Durcupan blokkokra majd 70 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket
keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute ultramikrotoacutemon A metszeteket pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektron-
mikroszkoacutepon veacutegeztuumlk Az nNOS immunarany kiacuteseacuterletekneacutel az aranyszemcseacuteket az
anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus plazmamembraacuten
menteacuten meacutertuumlk A plazmamembraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 40 nm-es taacutevolsaacutegon beluumll
elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
Az NMDA receptorok szinaptikus detektaacutelaacutesaacutehoz elengedhetetlen az
immunreakcioacute előtti pepszines emeacuteszteacutes (Watanabe et al 1998) ezeacutert 1mgml pepszin
69
(DAKO) tartalmuacute 02 M soacutesav-oldattal kezeltuumlk a metszeteket 10 percig 37 Cordm-on Ezt
koumlvetően a paraformaldehid fixaacutelaacutes koumlvetkezteacuteben a szoumlvetben leacutetrejoumlvő szabad oxo-
csoportokat TBS-ben oldott 50 mM glicin (Sigma-Aldrich) segiacutetseacutegeacutevel koumltoumlttuumlk meg
majd 1 HSA oldatban blokkoltunk Ezt koumlvetően vagy csak az NMDA-R alegyseacutegek
(nyuacutel poliklonaacutelis antitestek GluN1 18 μgml GluN2A 18 μgml GluN2B 13 μgml)
ellen termelt elsődleges antitesteket vagy az NMDA-R alegyseacutegek vGluT3
(tengerimalac poliklonaacutelis anti-vGluT3 13000 Chemicon AB5421) eacutes NMDA-R
alegyseacutegek PV (egeacuter monoklonaacutelis anti-PV 17000 Swant) ellenes elsődleges
antitestek kevereacutekeacutet hiacutegiacutetottuk 01 BSA-c trade (Aurion TBS-BSA-c) tartalmuacute TBS
oldatban eacutes 3 napig inkubaacuteltuk benne a metszeteket Szaacutemos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten
14 nm meacuteretű aranyszemcseacutevel koumltoumltt maacutesodlagos nyuacutel ellenes antitesttel inkubaacuteltuk 1
napig a metszeteket (Nanogold Fabrsquo konjugaacutelt antitest NanoProbes 1100 TBS-BSA-
c oldatban hiacutegiacutetva) Alapos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez Ezt koumlvette az ezuumlst-intenzifikaacutelaacutes (SE-EM Aurion 40 perc)
szobahőmeacuterseacutekleten A kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek eseteacuteben a
metszetek a tovaacutebbiakban 1 napig inkubaacuteloacutedtak biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
(tengerimalac elleni kecske IgG 1200 Vector Laboratories egeacuter elleni szamaacuter IgG
11000 Jackson Laboratories) oldataacuteban Ezt koumlvette a TBS-ben hiacutegiacutetott avidin-biotin
komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldat 3 oacuteraacutera majd DAB kromogeacuten segiacutetseacutegeacutevel
tettuumlk laacutethatoacuteva a jeloumlleacutest A metszeteket ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk majd felszaacutelloacute
alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba
aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet
oldattal 20 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatokhoz a hippokampaacutelis szoumlvetmintaacutekat kis Durcupanreg tartalmuacute oumlntőformaacuteba
aacutegyztuk majd 60 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute
ultramikrotoacutemon A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk
A szemikvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuteben az aranyszemcseacutek
sűrűseacutegeacutet az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus
plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 50 nm-es taacutevolsaacutegon
beluumll elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
70
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletek
Fixaacutelaacutest koumlvetően 300 microm vastagsaacuteguacute metszeket keacutesziacutetettuumlnk Leica VT1200S
tiacutepusuacute vibratoacutemmal majd alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket noumlvekvő
koncetraacutecioacutejuacute szaharoacutez-oldatban (05 1 eacutes 2M szaharoacutez 01 M PB-ben oldva)
inkubaacuteltuk A metszeteket Leica CPC segiacutetseacutegeacutevel folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre
hűtoumltt arannyal bevont reacutez korongokra csaptuk hogy gyors eacutes egyenletes fagyaacutest eacuterjuumlnk
el majd a fagyott metszeteket aacutetszaacutelliacutetottuk Leica AFS-be amiben az alacsony
hőmeacuterseacutekletű viacutezteleniacuteteacutest eacutes a Lowicryl HM20 (Chemische Werke Lowi) gyantaacuteba
toumlrteacutenő fagyasztva beaacutegyazaacutest veacutegeztuumlk A hippokampuszokboacutel 50 eacutes 70 nm vastagsaacuteguacute
sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk A sorozatmetszeteket vagy pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute nikkel gridekre szedtuumlk fel ami csak egyoldali immunreakcioacutet tesz lehetőveacute
(egyoldali kiacuteseacuterletek) vagy haacuteloacutes nikkel gridekre szedtuumlk fel mely esetben a
metszeteknek mindkeacutet oldala egyszerre reacuteszt vesz az immunreakcioacuteban (keacutetoldali
kiacuteseacuterletek) Egyoldali kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk az uacuten ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez melyek
soraacuten tovaacutebb bizonyiacutetottuk antitestjeink specificitaacutesaacutet azzal hogy az NMDA-R
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeit egyazon szinapszisban azonosiacutetottuk A keacutetoldali kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az immunarany jel sokkal erősebb de a szinaptizaacuteloacute terminaacutelisok
rekonstrukcioacuteja nem lehetseacuteges Ezen reakcioacutekban a haacuteloacutes grideket előszoumlr 2-3
maacutesodpercig marattuk teliacutetett naacutetrium-etanolaacutet oldatban majd alaposan lemostuk őket
desztillaacutelt viacutezben Ezt koumlvetően minden gridet blokkoloacute oldat cseppjeiben inkubaacuteltuk 1
oacuteraacuten aacutet majd eacutejszakaacutera elsődleges antitesteket tartalmazoacute cseppekben inkubaacuteltunk A
blokkoloacute oldat amit az elsődleges eacutes maacutesodlagos antitestek hiacutegiacutetaacutesaacutehoz is hasznaacuteltunk
TBS-ben oldott 2 human szeacuterum albumint tartalmazott Az NMDA-R alegyseacutegek
elleni elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel
GluN1 24 μgml GluN2A 20 μgml GluN2B 18 μgml) 18 oacuteraacutes inkubaacutelaacutesa utaacuten TBS-
ben mostuk a grideket majd 5 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 5nm arany-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestek oldataacuteboacutel keacuteszuumllt cseppekben (nyuacutel elleni kecske IgG 1100 British Biocell
International) A ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek eseteacuteben 08 nm nagysaacuteguacute arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitesteket hasznaacuteltunk (1100 nyuacutel elleni szamaacuter IgG Aurion) majd az
aranyszemcseacutek meacutereteacutet ezuumlst intenzifikaacuteloacuteval (SE-EM 40 percig szobahőmeacuterseacutekleten
Aurion) noumlveltuumlk meg Szaacutemos mosaacutest koumlvetően veacuteguumll desztillaacutelt viacutezben oumlbliacutetettuumlk le a
71
metszeteket eacutes teliacutetett uranil-acetaacutet vizes oldataacuteval majd oacutelom-citraacutettal kontrasztoztuk
meg őket A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A
keacutetoldali kvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuten az aranyszemcseacutek sűrűseacutegeacutet
az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg eacutes glutamaacuteterg szinapszis eacutes a nem-
szinaptikus plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott keacutetszer 45
nm-es taacutevolsaacutegon (a membraacuten egyik ill maacutesik oldala feleacute) beluumll elhelyezkedő
aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletek
A perfuacutezioacutet koumlvetően 130microm vastag koronaacutelis hippokampusz szeleteket
metszettuumlnk Dosaka tiacutepusuacute vibratoacutemon majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltuk a szeleteket
30-os glicerolt tartalmazoacute PB oldatban 4 Cordm-on A metszetekből kivaacutegtuk a
hippokampuszt majd ezt koumlvetően joacute hővezető reacutez-korongok koumlzeacute szoriacutetva
nagynyomaacutesuacute fagyasztoacutegeacuteppel (high-pressure freezing machine HPM 100 BAL-TEC
Balzers Lichtenstein) folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre hűtoumlttuumlk majd a fagyott
metszeteket kettős replika asztalba helyeztuumlk eacutes -140 Cordm-on ketteacutetoumlrtuumlk A fagyasztva
toumlrt felsziacuteneket 8 nm vastag szeacuten 2 nm vastag platina veacuteguumll 15 nm vastag szeacuten
depoziacutecioacutejaacuteval replikaacuteltuk a fagyasztva-toumlrő replika geacutepben (freezendashfracture replica
machine BAF 060 BAL-TEC) A mintaacutekat 20 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 25 naacutetrium-
dodecil-szulfaacutetot (SDS) eacutes 20 szaharoacutezt tartalmazoacute 15 mM koncentraacutecioacutejuacute Tris
pufferben (pH=83) 80 Cordm-on hogy eltaacutevoliacutetsuk a szoumlvetet a replikaacutekroacutel A replikaacutekat
ezutaacuten 005 szarvasmarha szeacuterum albumint (BSA Nacalai Tesque Kyoto Japan)
tartalmazoacute 25mM-os TBS-ben mostuk majd 1 oacuteraacuten aacutet blokkoloacute oldatba tettuumlk (5BSA
25mM-os TBS-ben) A replikaacutekat előszoumlr csak az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő
elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel GluN1
6 μgml GluN2A 10 μgml GluN2B 8 μgml blokkoloacute oldatban hiacutegiacutetva) oldataacuteban
inkubaacuteltuk egy eacutejszakaacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten TBS mosaacutesokat koumlvetően a GABAAR
β3 alegyseacuteg elleni (125 tengerimalac szeacuterum Prof Shigemoto R laborjaacuteboacutel (Kasugai
et al 2010) elsődleges eacutes az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő arany-koumltoumltt nyuacutel ellenes
maacutesodlagos (5nm kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) antitestek kevereacutekeacuteben
inkubaacuteltuk a replikaacutekat egeacutesz eacutejszaka szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvette a GABAAR
megjeloumlleacuteseacutere szolgaacuteloacute arany-koumltoumltt tengerimalac ellenes maacutesodlagos antitest (10nm
72
kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) TBS eacutes desztillaacutelt vizes mosaacutes utaacuten a replikaacutekat
pioloformmal fedett parallel saacutevos reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Philips
Tecnai 10 eacutes Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A replika mintaacutek
eseteacuteben a membraacuten ketteacutetoumlreacuteseacuteből kifolyoacutelag megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a citoplazmatikus (P)
oldal feleacute tekintő eacutes az extracellulaacuteris teacuter (E) feleacute tekintő toumlreacutesi felsziacutent Ebből kifolyoacutelag
C-terminaacutelis antitesttel keacuteszuumllt immunarany jeloumlleacutest a P-oldalon N-terminaacutelis antitesttel
keacuteszuumllt reakcioacutet az E-oldalon lehet detektaacutelni A membraacutenba aacutegyazott feheacuterjeacutek (IMP)
jellegzetes keacutepet adnak a replikaacutenak (laacutesd 8aacutebra)
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek felsziacuteneacuten
A replika jeloumlleacutes egyik nagy előnye hogy a szinapszisokat nem kell szaacutemos
metszetből rekonstruaacutelni mert egyből laacutethatoacute az egeacutesz szinapszis a replikaacutelt piramissejt
felsziacuteneacuten (8 aacutebra) A fagyasztott metszetek gyakran toumlrnek a szomatikus membraacuten
menteacuten feltaacuterva ezzel a membraacutenban elhelyezkedő feheacuterjeacuteket A GABAAR jeloumlleacutes
beduacutesulaacutesa alapvető jellegzetesseacutege a GABAerg szinapszisoknak (8 aacutebra)
A klasszikus immunhisztokeacutemiai moacutedszerek eseteacuteben a szoumlvetminta gyantaacuteba
van aacutegyazva eacutes a szinapszisok azonosiacutetaacutesa legtoumlbbszoumlr a szinaptikus reacutesre merőleges
metszeacutesi siacutekből toumlrteacutenik A pre- eacutes posztszinaptikus struktuacuteraacutek joacutel laacutethatoacuteak a szinapszis
szeacuteleinek megaacutellapiacutetaacutesa joacutel meghataacuterozott A replikaacutelt szinapszisok viszont maacutesok A
fagyasztva toumlrt replikaacutek felsziacuteneacuten a transzmembraacuten feheacuterjeacutek (intramembrane particles
IMP-k) sűrűseacutege valamivel nagyobb a felteacutetelezhetően GABAerg szinapszisokban mint
az extraszinaptikus membraacutenfelsziacuteneken Mivel azonban nem minden IMP
csoportosulaacutes jelent GABAerg szinapszist mi kizaacuteroacutelag a GABAAR jeloumlleacutes lokaacutelis
sűrűseacutegeacutet hasznaacuteltuk a GABAerg szinapszisok hataacuterainak meghuacutezaacutesaacutehoz (8 aacutebra)
Roumlviden a kettős immunarany reakcioacute utaacuten hatalmas piramissejt felsziacuteneket (koumlruumll-
beluumll 60 microm2 teruumlletet minden neuronboacutel) rekonstruaacuteltunk nagy nagyiacutetaacuteson 100-200
elektronmikoszkoacutepos keacutepet keacutesziacutetve sejtfelsziacutenenkeacutent Abobe Photoshop CS4 Extended
program felhasznaacutelaacutesaacuteval egy sugaacuteriraacutenyuacute szuumlrkeseacutegi gradienst fektettuumlnk minden egyes
GABAAR immunarany reacuteszecskeacutere (ez a gradiens olyan mint egy korong) A GABAAR
immunarany reacuteszecske pontosan a koumlzeacuteppontjaacuteban helyezkedett el ennek a gradiens-
korongnak
73
8 aacutebra A piramissejtek sejttesteacutenek felsziacuteneacuten leacutevő GABAerg szinapszisok
meghataacuterozaacutesa fagyasztva-toumlrt replika mintaacutekon
A Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten immunarany kiacuteseacuterletből szaacutermazoacute piramissejtek
sejttest-membraacutenjaacutenak sejtplazma felőli oldala (P-oldal) laacutethatoacute A GABAA receptor β3
alegyseacutegeacutenek immunarany jeloumlleacuteseacuteből szaacutermazoacute aranyszemcse-csoportok (10
nanomeacuteteres fekete szemcseacutek fekete nyiacutellal jeloumllve) joacutel illeszkednek a membraacutenba
aacutegyazott reacuteszecskeacutek (IMP intramembraacuten partikulum) csoportosulaacutesaival (nyiacutelhegyek)
Az NMDA receptor jeloumlleacutes (ez esetben GluN2A 5 nanomeacuteteres fekete szemcseacutek feheacuter
nyiacutellal jeloumllve) szinteacuten asszociaacuteloacutedott a GABAA receptor jeloumlleacutessel
B Mivel IMP csoportosulaacutesok GABAAR jeloumlleacutes neacutelkuumll is vannak a sejttestek felsziacuteneacuten
ezeacutert a szinaptikus teruumllet meghataacuterozaacutesaacutenak alapjaacutet a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes
keacutepezte A B aacutebraacuten piros jeloumlleacutessel laacutethatoacute a GABAAR immunarannyal jeloumllt helyzete
Fekete-feheacuter gradienssel tettuumlk laacutethatoacutevaacute a GABAAR helyi sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet Egy adott
sűrűseacuteg-eacuterteacuteket meghataacuterozva huacuteztuk meg az aacuteltalunk szinapszisnak vett teruumllet hataacuteraacutet
(feheacuter vonallal jeloumllve az aacutebraacuten) Mivel replika mintaacutekon nem hasznaacutelhatoacutek a szinapszis
meghataacuterozaacutes klasszikus morfoloacutegiai kriteacuteriumai ez az elfogultsaacuteg neacutelkuumlli sűrűseacuteg-
74
kriteacuterium keruumllt alkalmazaacutesra a kiacuteseacuterletsorozatban Mivel azonban ez feltehetőleg nem
egyezik meg a klasszikus szinaptikus teruumllettel ezeacutert megkuumlloumlnboumlzteteacuteskeacuteppen
szinapszis-asszociaacutelt teruumlletnek neveztuumlk Ezzel a moacutedszerrel az NMDA-receptor jeloumlleacutes
elhelyezkedeacutese semmilyen moacutedon nem tudta befolyaacutesolni a szinaptikus teruumllet
meghataacuterozaacutesaacutet
C A szinapszis-asszociaacutelt teruumllet meghataacuterozaacutesa (feheacuter vonallal jeloumllve) utaacuten az aacutebraacuten
saacuterga sziacutennel jeloumlltuumlk meg az NMDA receptort jeloumllő aranyszemcseacutek helyzeteacutet
D Ezt koumlvetően veacutegeztuumlk el az NMDA-receptorok (saacuterga jel) mennyiseacutegi vizsgaacutelataacutet a
szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten beluumll eacutes kiacutevuumll Leacutepteacutek 100 nm
A gradiens kiterjedeacutese a 10 nm-es aranyszemcse szeacuteleacutetől szaacutemiacutetva 200 nm
hosszuacutesaacutegig terjedt A szuumlrkeseacutegi skaacutela maximaacutelis eacuterteacuteket vett fel az arany szemcse
felett eacutes nulla eacuterteacuteket 200nm taacutevolsaacutegra (a korong szeacuteleacuten) A szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei
lineaacuterisan csoumlkkentek a korong szeacutele feleacute haladva Tekintve hogy ezek a szuumlrkeseacutegi
gradiensek minden egyes arany szemcse foumlleacute lettek helyezve nagy reacuteszuumlk aacutetlapoloacutedott
egymaacutessal főleg a szinapszisokban Az aacutetlapoloacutedott szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekek a sejtfelsziacutenről
keacuteszuumllt fotoacute minden adott pixeleacutenek eseteacuteben oumlsszegezve lett ami egy uacutej szuumlrkeseacutegi
teacuterkeacutepet hozott leacutetre a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutegeacutenek fuumlggveacutenyeacuteben (8 aacutebra a koumlnnyebb
bemutathatoacutesaacuteg kedveacuteeacutert a folyamatos szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei szuumlrkeseacutegi leacutepeacutesekbe
lettek aacutetvaacuteltva) A oumlsszegzet szuumlrkeseacutegi intenzitaacutesok kirajzoltak sejtfelsziacuteni teruumlleteket
melyeknek magas a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege Miutaacuten meghataacuteroztunk egy megfelelő
szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekhataacutert a felteacutetelezett szinaptikus teruumlleteket koumlruumll lehetett hataacuterolni
pusztaacuten a sejtfelsziacuteni lokaacutelis GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege alapjaacuten Veacuteguumll a koumlruumllhataacuterolt
szinaptikus teruumlleteket lemeacutertuumlk eacutes az immunarany-jeloumllt NMDA receptorokat
megszaacutemoltuk a szinapszis hataacuterain beluumll A koumlruumllhataacuterolaacutesi eljaacuteraacutes fő ceacutelja nem az volt
hogy uacutejraalkossuk pontosan ugyanazt a szinapszis definiacutecioacutet amit klasszikusan a pre- eacutes
posztszinaptikus struktuacuteraacutek megfigyeleacuteseacutevel koumlnnyűszerrel meg lehet tenni ha a
szinaptikus reacutes siacutekjaacutera merőleges a metszeacutesis siacutekunk A ceacutelunk az volt hogy talaacuteljunk
olyan GABAAR asszociaacutelt teruumlleteket (ebben a munkaacuteban egyszerűen GABAerg
szinapszisok) melyeket elfogatlanul tudunk koumlrbehataacuterolni Ha egyszer a hataacutervonal
meg lett huacutezva azt minden egyes kiacuteseacuterleti mintaacuten alkalmaztuk fuumlggetlenuumll attoacutel hogy
az NMDA-R immunarany szemcseacuteknek milyen az elhelyezkedeacutese Oumlsszegezve ez a
75
moacutedszer lehetőveacute tett egy olyan elfogulatlan megkoumlzeliacuteteacutest mellyel tesztelhető az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute asszociaacutecioacuteja a replika mintaacutekon
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletek
A tuacuteleacutelő szeletek elkeacutesziacuteteacuteseacutehez az egerekeket (n=10 C57Bl6 eacutes n=4 nNOS--)
meacutely izofluraacuten aneszteacuteziaacuteban dekapitaacuteltuk az agyakat eltaacutevoliacutetottuk a koponyaacuteboacutel majd
bdquovaacutegoacute-oldatbanrdquo (szaharoacutez 2045mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4
125mM CaCl22H2O 05 mM MgCl26H2O 5mM NaHCO3 26mM) 300microm
vasagsaacuteguacute koronaacutelis hippokampusz szeleteket metszettuumlnk Leica VT1000S tiacutepusuacute
vibratoacutemon A kiacuteseacuterletek előtt a szeleteket 1 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk karbogeacuten gaacutezzal
(95O25CO2) teliacutetett mesterseacuteges agy-gerivelői folyadeacutekkal (artificial cerebrospinal
fluid ACSF NaCl 126mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4 125mM
CaCl22H2O 2mM MgCl26H2O 2mM NaHCO3 26mM) toumlltoumltt uacuten felsziacuteni kamraacuteban
szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvetően a szeleteket 12 kamraacutes steril sejtkultuacuteraacutes taacutelba (12-
well cell-culture plate TPP Switzerland) raktuk ahol minden egyes kamraacutet egyeacutenileg
egyenlő meacuterteacutekben buboreacutekoltattunk karbogeacuten gaacutezzal Minden kamraacutet 1 ml moacutedosiacutetott
ACSF (mACSF) oldattal toumlltoumlttuumlnk meg ami 1 mM IBMX eacutes 100 microM BAY-736691
tiacutepusuacute foszfodieacuteszteraacutez-gaacutetloacutet (PDE-gaacutetloacutekat hogy elkeruumlljuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes
02 mM L-arginint (az nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott Az L-argininnek ebben a
koncentraacutecioacuteban (02 mM) oumlnmagaacuteban semmilyen hataacutesa sincsen az nNOS aktivitaacutesra
eacutes a cGMP szinteacutezisre (Garthwaite et al 1989) 20 perces mACSF oldatban toumlrteacutenő
előkezeleacutes utaacuten a kontroll kamraacutehoz nem adtunk semmit miacuteg 200 microM SNP-t (NO
donort) adtunk 10 percre az ldquoSNP-kamraacutekhozrdquo eacutes 5microM NMDA-t adtunk 3 percre az
ldquoNMDA-kamraacutekhozrdquo Pontosan ugyanolyan reacutegioacute-specifikus cGMP jeloumlleacutest figyeltuumlnk
meg ha 5 30 150 vagy 300 microM NMDA-t adtunk a szeletekhez Azokban a
kiacuteseacuterletekben ahol az nNOS-t NOsGC-t a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutekat
(VDCC) vagy az NMDA-receptorokat gaacutetoltuk az előinkubaacutelaacuteshoz hasznaacutelt
mACSFoldatot kiegeacutesziacutetettuumlk az adott gaacutetloacuteszerrel eacutes ezzel az oldattal veacutegeztuumlk a
szeletek előkezeleacuteseacutet 20 percig majd hozzaacuteadtuk az 5microM NMDA-t adtunk 3 percre Az
76
inkubaacutelaacutesokat koumlvetően az oldatokat gyorsan jeacuteghideg 4-os paraformaldehid fixaacuteloacutera
csereacuteltuumlk majd a szeleteket 48 oacuteraacuten aacutet tovaacutebb fixaacuteltuk ugyanebben az oldatban 4Cordm-on
A cGMP immunfluoreszcens megjeleniacuteteacuteseacutehez a szeleteket 2-os agarba aacutegyaztuk eacutes
Leica VT1200S tiacutepusuacute vibratoacutemon a 300microm vastag szeleteket uacutejrametszettuumlk 50microm
vastagsaacuteguacutera Miutaacuten 09 NaCl-ot eacutes 03 Triton X-100-at (Sigma) tartalmazoacute foszfaacutet
pufferben (PBST) 1 oacuteraacuten aacutet mostuk a metszeteket PBST-ben oldott 5 normaacutel szamaacuter
szeacuterummal (Vector Laboratories) 1 oacuteraacuten keresztuumll blokkoltuk a metszeteket Ezt koumlvette
az elsődleges antitestek oldata baacuteraacutenyban keacuteszuumllt cGMP ellenes (Prof J de Vente
laboratoacuteriumaacuteboacutel 14000) eacutes kettős immunfluoreszcens jeloumlleacutes eseteacuten egeacuterben keacuteszuumllt
glutamaacutet-dekarboxilaacutez 65 (GAD65 Millipore MAB351 1250) ellenes antitesteket
hiacutegiacutetottuk PBS-ben Szaacutemos PBS mosaacutest koumlvetően a kettős jeloumlleacutes eseteacuteben szamaacuterban
termeltetett biotin-koumltoumltt egeacuter ellenes antitestet (1200 Jackson Laboratories)
hasznaacuteltunk PBS-ben PBS mosaacutesok utaacuten az oumlsszes metszetet fluorokroacutemmal jeloumllt
maacutesodlagos antitestek kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk a metszeteket Alexa Flour 488 (baacuteraacuteny
elleni szamaacuter IgG 1200 Invitrogen) eacutes Alexa Fluor 594 (streptavidin 1200
Invitrogen) PBS-ben oldva Alapos PBS eacutes PB mosaacutes utaacuten a metszeteket mikroszkoacutepos
taacutergylemezre szedtuumlk ki eacutes Aqua-PolyMount (Polysciences Europe) hozzaacuteadaacutesaacuteval
fedtuumlk le fedőlemezzel Az egeacutesz kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan mACSF
oldattal melyhez hozzaacutetettuumlnk 1 microM tetrodotoxint (TTX) de nem tartalmazott
magneacutezium-ionokat A kiacuteseacuterleteket Olympus Optical FluoView300 paacutesztaacutezoacute konfokaacutelis
leacutezer mikroszkoacuteppal vagy Zeiss Axioplan 2 epifluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk
ki
V12 Statisztikai analiacutezisek
Az nNOS eacutes az NOsGC sejttest szintű elhelyezkedeacuteseacutenek meghataacuterozaacutesaacutera
iraacutenyuloacute fluoreszcens kiacuteseacuterletek soraacuten minden patkaacuteny dorzaacutelis hippokampuszaacuteboacutel
szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon hat 40 μm vastag koronaacutelis metszet keruumllt
teszteleacutesre kolokalizaacutecioacutenkeacutent a hippokampusz teljes rosztro-kaudaacutelis kiterjedeacuteseacuteben A
kolokalizaacutecioacutet csak abban az esetben vizsgaacuteltuk ha a sejt sejtmagja detektaacutelhatoacute volt
hogy biztos legyen hogy a sejt nagy reacutesze vizsgaacutelhatoacute Minden vizsgaacutelt sejt eseteacuteben
77
meacutereacutesre keruumllt a sejt keresztmetszeti teruumllete A meacuterendő sejtek kivaacutelasztaacutesa egy a
keacutepekre szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon elhelyezett haacuteloacute segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutent Azok
a sejtek melyek kivaacutelasztaacutesra keruumlltek a tovaacutebbiakban egyeacutenileg alapos vizsgaacutelat
taacutergyaacutet keacutepezteacutek A sejtek meacutereacuteseacutehez a ldquoNIH ImageJ image analyzerrdquo szoftvert az
adatok elemzeacuteseacutehez pedig a ldquoStatSoft Statisticardquo (Tulsa OK verzioacute7) szoftvert
hasznaacuteltuk Nem volt ceacutelunk hogy meghataacuterozzuk a kuumlloumlnboumlző markerekkel vizsgaacutelt
sejtek abszoluacutet szaacutemaacutet a hippokampuszban az araacutenyszaacutemok kvantitatiacutev meacutereacuteseacutet
veacutegeztuumlnk el Abercrombie korrekcioacute (Abercrombie 1946) hasznaacutelataacuteval kiegeacutesziacutetve
Abban az esetben amikor az adatok Gauss-eloszlaacutest mutattak a Shapiro-Wilksrsquos W-
teszt alapjaacuten parametrikus statisztikai jellemzőket alkalmaztunk (aacutetlag plusmn standard
deviaacutecioacute) Az adatok nagy reacutesze azonban nem mutatott Gauss-eloszlaacutest iacutegy nem-
parametrikus statisztikaacutekat hasznaacuteltunk ez esetben pedig a nemparametrikus
jellemzőket adtuk meg (mediaacuten interkvartilis taacutevolsaacuteg) A keacutetcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest
a nem-parametrikus MannndashWhitney U-teszttel a sokcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest a
szinteacuten nem-parametrikus KruskalndashWallis teszttel veacutegeztuumlk el Azokban a meacutereacutesekben
amikor az aranyszemcseacutek eacutes a szinapszis meacuteretek koumlzti korrelaacutecioacutet vizsgaacuteltuk az adatok
szinteacuten nem normaacutel eloszlaacutest mutattak ezeacutert a nem-parametrikus Spearman R-
korrelaacutecioacutet alkalmaztuk A null-hipoteacutezist akkor vetettuumlk el ha p-eacuterteacutek nem eacuterte el a
005 eacuterteacutekhataacutert ekkor a populaacutecioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteg illetve az adatok koumlzti korrelaacutecioacute
szignifikaacutensnak lett minősiacutetve
78
VI EREDMEacuteNYEK
Az Eredmeacutenyek fejezetben előszoumlr a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel egyes elemeinek
vizsgaacutelataacutet ceacutelzoacute kiacuteseacuterletsorozat eredmeacutenyeinek bemutataacutesaacutera keruumll sor (VI1-VI5)
Ezt koumlvetően a NO jelpaacutelya GABAerg szinapszisokban bekoumlvetkező aktivaacutelaacutesaacutenak
lehetseacuteges mechanizmusai keruumlltek koumlzeacuteppontba iacutegy a maacutesodik kiacuteseacuterletsorozat az
NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutenak hataacutesaacutera jelentkező NO jelaacutetvitelre (VI6) eacutes az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute elhelyezkedeacuteseacutere (VI7-VI9)
iraacutenyult
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttesteacuten
dendritjeacuten eacutes axon iniciaacutelis szegmentjeacuten
Koraacutebban maacuter kimutattaacutek hogy a nitrogeacuten-moxodiot előaacutelliacutetoacute enzim az nNOS a
piramissejtek serkentő szinapszisainak posztszinaptikus oldalaacuten talaacutelhatoacute meg
(Blackshaw et al 2003 Burette et al 2002 Wendland et al 1994) Azonban gyengeacuten
fixaacutelt agyszoumlveten beaacutegyazaacutes előtti immunarany technika hasznaacutelataacuteval előszoumlr sikeruumllt
kimutatnunk hogy az nNOS nemcsak a dendritikus tuumlskeacutekben de a piramissejteken
leacutevő szimmetrikus GABAerg szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is
Egyazon kiacuteseacuterletben keacutesziacutetett nNOS immunarany jeloumlleacutes teljesen hiaacutenyzott az nNOS
geacutenkiuumltoumltt egerek metszeteiből (9 aacutebra A) miacuteg a vad tiacutepusuacute egerekben erősen jeloumllt
szomatikus szinapszisok voltak laacutethatoacutek (9 aacutebra B C) Az immunarany jeloumlleacutes raacuteadaacutesul
nem veacuteletlenszerű moacutedon asszociaacuteloacutedott a piramissejtek membraacutenjaacutehoz hanem
specifikusan halmozoacutedott fel a szimmetrikus szinapszisokban (9 aacutebra B C 10 aacutebra A
D-H) eacuteppuacutegy mint az aszimmetrikus tuumlske szinapszisokban (10 aacutebra B C N O) Az
immunarany jel relatiacutev lineaacuteris sűrűseacutegmeacutereacuteseacuteből kideruumllt hogy miacuteg a jelsűrűseacuteg a
szimmetrikus szinapszisok aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban ~135 +- 031 aranyszemcsemicrom membraacuten
(aacutetlag +- SD) volt addig mindoumlssze 003 +- 002 aranyszemcsemicrom sűrűseacuteg volt a
szinapszis koumlzeli extraszinaptikus membraacutenteruumlleteken
79
9 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten illetve a jeloumlleacutes teljes
hiaacutenya az nNOS-geacutenkiuumltoumltt (KO) aacutellatban
(A) A beaacutegyazaacutes előtti immunhisztokeacutemiai reakcioacute utaacuten keacutesziacutetett felveacutetelek az nNOS
immunarany-jeloumlleacutes teljes hiaacutenyaacutet mutatjaacutek nNOS KO egeacuter szinapszisaiban (uumlres
nyiacutelhegyek) melyeket axonterminaacutelisok (t) leacutetesiacutetenek posztszinaptikus sejttesteken (s)
(B C) Ugyanebben a kiacuteseacuterletben a vad-tiacutepusuacute (WT) egerekből szaacutermazoacute mintaacutekban
erőteljes jeloumlleacutes figyelhető meg a GABAerg szinapszisokban Az ezuumlsttel intenzifikaacutelt
immunarany szemcseacutek (fekete nyiacutelhegyekkel jeloumllve) a szimmetrikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban vannak jelen Leacutepteacutek 05 microm
Neacutemi jel megfigyelhető volt meacuteg a piramissejt citoplazaacutejaacuteban az endoplazmaacutes retikulum
ciszternaacutei felett eacutes erős jeloumllődeacutest figyeltuumlnk meg az nNOS pozitiacutev interneuronok
sejttesteacuteben eacutes dendritjeiben (10 aacutebra I) A piramissejtek sejttesteacutet keacutetfeacutele interneuron
idegzi be a parvalbumin (PV) immunreaktiacutev interneuronok melyek a sejttestre eacuterkező
terminaacutelisok koumlruumllbeluumll keacutetharmadaacutet adjaacutek eacutes a kolecisztokinin (CCK) pozitiacutev
kosaacutersejtek melyek koumlruumllbeluumll egyharmadaacutet keacutepezik a szomatikus terminaacutelisoknak (laacutesd
III342 alfejezetben (Nyiacuteri et al 2001a) Az egeacuter hippokampuszban teljesen
80
rekonstruaacutelt szimmetrikus szinapszisokat vizsgaacuteltunk eacutes azt talaacuteltuk hogy a teljesen
rekonstruaacutelt szomatikus szinapszisok legalaacutebb 76-a (az egyes aacutellatokban meacutert
szaacutezaleacutekok mediaacutenja ami az alaacutebbi araacutenyokboacutel adoacutedott 1619 1520 eacutes 1621 a 3
egeacuterben) (9 aacutebra B C eacutes 10 aacutebra A) miacuteg az axon iniacuteciaacutelis szegmenten (AIS)
rekonstruaacutelt szinapszisoknak legalaacutebb 32-a (mediaacuten az alaacutebbi araacutenyokboacutel 722 1026
eacutes 620 a 3 egeacuterben) (10 aacutebra E F) bizonyult pozitiacutevnak az aranyszemcseacutek
posztszinaptikus denzitaacuteshoz valoacute asszociaacutecioacuteja alapjaacuten Feltehetően ez az adat
alulbecsli az nNOS-t tartalmazoacute szinapszisok valoacutes szaacutemaacutet mivel igen nagy
mennyiseacutegben talaacutelhatoacutek meg horgonyzoacute eacutes egyeacuteb feheacuterjeacutek a posztszinaptikus
denzitaacutesban neheziacutetve a szinapszist feleacutepiacutető feheacuterjeacutek immunhisztokeacutemiai detektaacutecioacutejaacutet
Mivel a periszomatikus GABAerg gaacutetlaacutest oumlsszesen haacuteromfeacutele interneuron laacutetja el (a
CCK- eacutes PV-pozitiacutev kosaacutersejtek eacutes a PV-pozitiacutev axo-axonikus vagy maacutes neacuteven
kandelaacuteber-sejtek laacutesd a III342 alfejezetben) iacutegy ezek az adatok joacutel interpretaacutelhatoacutek
Maacutes a helyzet azonban a dendriteken leacutevő szinapszisokkal amit szaacutemos interneuron
innervaacutel (laacutesd a III341 alfejeztben) ezeacutert a dendritikus szinapszisok
elektronmikroszkoacutepos meacutereacuteseacutet nem veacutegeztuumlk el Mindazonaacuteltal szaacutemos dendritikus
szimmetrikus szinapszist intenziacuteven pozitiacutevnak talaacuteltunk mindhaacuterom egeacuterben Az egeacuter
hippokampuszhoz hasonloacutean a patkaacuteny hippokampusz szomatikus (10 aacutebra G IndashK)
dendritikus (10 aacutebra H L) eacutes AIS (10 aacutebra M) szinapszisai is szaacutemos esetben nNOS
immunarany jeloumlltek voltak A patkaacutenyban veacutegzett kiacuteseacuterletek soraacuten immunarany-
immunperoxidaacutez kettős festeacutest is veacutegeztuumlnk hogy direkt kolokalizaacuteljuk az nNOS
immmunarany jeloumlleacutest a CCK eacutes PV immunreaktiacutev terminaacutelisok teljesen rekonstruaacutelt
szinapszisaiban Azt talaacuteltuk (mindhaacuterom vizsgaacutelt patkaacutenyban) hogy az nNOS jelen
volt a posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban mind a CCK mind a PV aacuteltal keacutepzett szomatikus
szinapszisokban (10 aacutebra IndashK) a PV-pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban melyek az
AIS-en veacutegződnek (10 aacutebra M) eacutes a dendritre eacuterkező CCK-pozitiacutev eacutes negatiacutev
terminaacutelisok szinapszisaiban is (10aacutebra L) Tekintve hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok
a piramissejtek kuumlloumlnboumlző sejtfelsziacuteni domeacutenjeit ceacutelozzaacutek ez azt jelenti hogy legalaacutebb
oumlt kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepus piramissejtre eacuterkező szinapszisaacuteban megtalaacutelhatoacute az
nNOS posztszinaptikusan Az NO receptoraacutenak eloszlaacutesa a hippokampuszban tovaacutebb
erősiacutetette ezt a megaacutellapiacutetaacutest (laacutesd alaacutebb)
81
82
10 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute egerek eacutes patkaacutenyok szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisok
posztszinaptikus oldalaacuten
Az nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes az egeacuter (AndashF) eacutes a patkaacuteny (GndashO)
hippokampuszaacutenak CA1 reacutegioacutejaacuteban nem csak az aszimmetrikus (sp) (B C N O)
hanem a szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban is jelen van A jeloumlleacutes
megfigyelhető sejttestre (A G IndashK) dendritekre (A D H L) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszokra (AIS a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot uumlres nyiacutelhegyek jeloumllik E F
M) eacuterkező szinapszisok sorozatmetszeteiben Az nNOS posztszinaptikusan van jelen
mind a kolecisztokinint (CCK I L) mind pedig a parvalbumint (PV J K M)
tartalmazoacute terminaacutelisok szinapszisaiban I Az nNOS-pozitiacutev interneuronok dendritjei
(d) is erős jeloumlleacutest mutatnak t terminaacutelis s sejttest d dendrit sp tuumlske Leacutepteacutek 05
microm
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszban (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
Ahogyan a bevezeteacutesben reacuteszleteztem (III54 alfejezet) keacutetfeacutele alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű funkcionaacutelisan fontos NO receptor leacutetezik ami az NO jelaacutetvitel
tovaacutebbiacutetaacutesaacutera keacutepes az α1β1 eacutes az α2β1 kompoziacutecioacutejuacute heterodimerek Mivel a kuumlloumlnboumlző
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok koumltődeacutese a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez elteacuterő eacutes
a jelaacutetviteli regulaacutecioacutejuk is maacutes lehet az egyes neuronokban megvizsgaacuteltuk hogy az
NOsGC egyes α alegyseacutegei mely neuronokban fejeződnek ki Digoxigenin-jeloumllt
riboproacutebaacuteval taacuters-munkacsoport segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetett in situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekből
(amit kromogeacuten pufferben oldott 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-foszfaacutet eacutes nitro-keacutek
tetrazolium-klorid segiacutetseacutegeacutevel jeleniacutetettek meg) kideruumllt hogy az α1 alegyseacuteg mRNS
csak interneuronokban volt jelen (11aacutebra AndashD) eacutes ezeket az idegsejteket a patkaacuteny
hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak minden reacutetegeacuteben megfigyeltuumlk Az NO receptor α2
alegyseacuteg mRNS viszont hiaacutenyzott az interneuronokboacutel eacutes kizaacuteroacutelag piramissejtekben
volt jelen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban (11aacutebra E F) A kiacuteseacuterleteket egerekben is
elveacutegeztuumlk eacutes azonos eredmeacutenyre jutottunk
83
11 Aacutebra Az NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek mRNS eloszaacutesa a hippokampusz CA1
teruumlleteacuten
A feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken a keacutet alegyseacuteg elkuumlloumlnuumllő mRNS jeloumlleacutese laacutethatoacute
patkaacuteny hippokampuszban A sense proacutebaacutek nem adtak jelet sem az NOsGC α1 (A) sem
pedig az α2 (F) alegyseacuteg eseteacuteben Az α1 alegyseacuteg kizaacuteroacutelag interneuronokban volt
kimutathatoacute a stratum radiatum (B) stratum pyramidale (C) eacutes stratum oriensalveus
(D) reacutetegekben Ezzel szemben az α2 alegyseacuteg csak a piramissejtekben volt jelen (E) A
leiacuterttal egyező jeloumlleacutes figyelhető meg egeacuterben is (nincs bemutatva) r str radiatum p
str pyramidale o str oriens Leacutepteacutek 50 microm
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekből
Tekintve hogy mRNS szinten az NOsGC α1 alegyseacuteg csak az interneuronokban
fordult elő beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez festeacutest veacutegeztuumlnk az α1 alegyseacuteg
feheacuterjeacutejeacutenek kimutataacutesaacutera hogy megtalaacutehatoacute-e az interneuronok terminaacutelisaiban is
84
85
12 Aacutebra Feacuteny- eacutes elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken beaacutegyazaacutes előtti
immunperoxidaacutez reakcioacute jeleniacuteti meg az NOsGC eloszlaacutesaacutet egeacuterben eacutes patkaacutenyban
A Feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken az NOsGC α1 alegyseacuteg aacuteltalaacutenos eloszlaacutesa figyelhető
meg a hippokampusz reacutetegeiben (o str oriens p str pyramidale r str radiatum l-
m str lacunosum-moleculare) B C Tuumlkoumlrkeacutep kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute felveacutetelek
mutatjaacutek hogy a metszetek felsziacuteneacuten ketteacutevaacutegott interneuronok (nyiacutelhegyek) mind az α1
(B) mind pedig a β1 (C) alegyseacutegeacutet kifejezik az NO-receptornak A feheacuter nyiacutelhegyek β1
alegyseacuteget kifejező a metszet felsziacuteneacutehez koumlzel elhelyezkedő piramissejt-dendritekre
mutatnak D E Nagyobb nagyiacutetaacutesuacute felveacutetelen joacutel laacutethatoacute hogy az α1 alegyseacuteg jelen van
a piramissejtek (csillagokkal jeloumllve) kosarakat keacutepző terminaacutelisokban (nyiacutelhegyek)
mind egeacuterben (D) mind pedig patkaacutenyban (E) F-K Az elektronmikroszkoacutepos
felveacuteteleken α1 alegyseacuteget kifejező terminaacutelisok figyelhetők meg melyek szinapszisokat
leacutetesiacutetenek a piramissejtek sejttesteacuten (s F I ) dendritjein (d G J ) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszain (a H K a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot feheacuter nyiacutelhegyek jeloumllik)
egeacuterben (FndashH ) eacutes patkaacutenyban (IndashK ) Leacutepteacutek A 50 microm B C 25 microm D E 10 microm Fndash
K 250 nm
Azt is megvizsgaacuteltuk vajon a heterodimer maacutesik alegyseacutege a β1 alegyseacuteg is
megtalaacutelhatoacute ezekben a sejtekben A festődeacutesi mintaacutezat egeacuterben eacutes patkaacutenyban azonos
volt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy az mRNS eloszlaacutesaacutehoz hasonloacutean az α1
alegyseacuteg feheacuterje a hippokampusz alveus - stratum lacunosum-moleculare tengelyen
szaacutemos interneuronban erősen jelen volt (12 aacutebra A) Alkalmankeacutent gyengeacutebben
festődő interneuronokat is eacuteszleltuumlnk Az interneuronok legerősebben festődő teruumlletei a
sejttest a proximaacutelis dendrit eacutes az axonok voltak Feacutenymikroszkoacuteposan a stratum
pyramidale-ban a piramissejtek koumlruumll kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutesre emleacutekeztető jeloumlleacutest
kaptunk mindkeacutet fajban (12 aacutebra D E) Ezt megerősiacutetendő elektronmikroszkoacuteppal
vizsaacuteltuk meg az immunperoxidaacutez festett metszeteket Ennek soraacuten veacuteletlenszerűen
gyűjtoumltt terminaacutelisokat rekontruaacuteltunk az egeacuter hippokampuszban eacutes azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus terminaacutelisoknak legalaacutebb ~79-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel
2023 1824 eacutes 2329 a 3 egeacuterben) (12 aacutebra F) az AIS terminaacutelisoknak pedig legalaacutebb
42-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel 1021 421 eacutes 819 a 3 egeacuterben) (12
aacutebra H) volt pozitiacutev az NOsGC α1 alegyseacutegre Ezenkiacutevuumll mindhaacuterom egeacuterben szaacutemos
86
dendritikus szimmetrikus szinapszist leacutetesiacutető terminaacutelist is talaacuteltunk ami erős
pozitivitaacutest mutatott az α1 alegyseacutegre (12 aacutebra G) Hasonloacutean az egeacuter
hippokampuszhoz a rekonstrukcioacute soraacuten patkaacutenyban is szaacutemos α1 alegyseacuteg pozitiacutev
szomatikus (12 aacutebra I) dendritikus (J) eacutes AIS (K) terminaacutelist talaacuteltunk Ezentuacutel
patkaacutenyban a β1 alegyseacuteg eloszlaacutesaacutet is megvizsgaacuteltuk elektronmikroszkoacutepos szinten eacutes
ahogy vaacuterhatoacute is volt szaacutemos GABAerg terminaacutelis pozitivitaacutest mutatott β1 alegyseacutegre
(nincs bemutatva) Ezek az eredmeacutenyek megerősiacutetetteacutek hogy ezek a GABAerg
terminaacutelisok kifejeznek α1β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű NO receptort eacutes elhelyezkedeacutesűkből
kifolyoacutelag alkalmasak a piramissejtekből eacuterkező retrograacuted NO jelaacutetvitel detektaacutelaacutesaacutera
Az α1 alegyseacuteg mindig heterodimert keacutepez a β1 alegyseacuteggel Megvizsgaacuteltuk leacuteteznek-e
olyan interneuronok melyek esetleg nagy mennyiseacutegben kifejezik a β1 alegyseacuteget α1
alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk a patkaacuteny hippokampusz
interneuronjain az α1 eacutes β1 alegyseacuteg koumlzoumltt (12 aacutebra B C)
Mivel mindkeacutet antitest nyuacutelban keacuteszuumllt iacutegy a direkt kolokalizaacutecioacute nem
megvaloacutesiacutethatoacute eacuteppen ezeacutert az uacutegy nevezett ldquotuumlkoumlrkeacutep-moacutedszertrdquo (Kosaka et al 1985)
hasznaacuteltuk mely soraacuten az egyik metszet felsziacuteneacuten feacutelbevaacutegott sejtek vizsgaacutelhatoacutek a
szomszeacutedos metszeten Ennek megfelelően az egyik metszetet α1 alegyseacuteg ellenes a
szomszeacutedos metszetet pedig β1 alegyseacuteg ellenes antitesttel inkubaacuteltuk A vaacutertnak
megfelelően a β1 alegyseacuteg mind a piramissejteket (főkeacutent dendritek) (Burette et al
2002a Ding et al 2004) mind interneuronokat (főleg sejttestek proximaacutelis dendritek
eacutes terminaacutelisok) miacuteg az α1 alegyseacuteg ellenes antitest csak interneuronokat jeloumllt Azt
talaacuteltuk hogy gyakorlatilag az α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok mind β1 alegyseacuteg
pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2727 4142 3437 eacutes 1819) eacutes fordiacutetva a β1
alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok α1 alegyseacuteg pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2829
4143 3940 eacutes 1617 neacutehaacuteny aacutel-negatiacutev sejt előfordulhat a metszetekben az α1
alegyseacuteg bdquoszolubilisrdquo azaz nem lehorgonyzott termeacuteszeteacuteből kifolyoacutelag vagy abboacutel
eredően hogy a metszetkeacutesziacuteteacutes koumlzben a sejttestek egy kisebb-nagyobb darabja
elveszhet) Amellett hogy az α1 alegyseacuteg ellenes antitest specificitaacutesaacutet ezzel igazoltuk
ezek az eredmeacutenyek azt is sugalljaacutek hogy mivel nincs β1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron
α1 alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert nincs olyan interneuron ami csak α2β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű
receptort tartalmazna ami oumlsszhangban van az in situ hibridizaacutecioacutes eredmeacutenyeinkkel
miszerint α2 alegyseacuteg mRNS hiaacutenyzott az interneuronokboacutel
87
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok
tartalmaznak NOsGC α1 alegyseacuteget
Ahogy koraacutebbi kiacuteseacuterleteinkből maacuter laacutethatoacute volt az NOsGC α1 alegyseacuteg mRNS-e
szaacutemos interneuronban kifejeződoumltt eacutes feheacuterje szinten is szaacutemos α1 eacutes β1 alegyseacuteget
tartalmazoacute interneuron festődoumltt de koraacutentsem az oumlsszes Ennek eacuterdekeacuteben kvantitatiacutev
immunfluoreszcens vizsgaacutelatokat veacutegeztuumlnk hogy megaacutellapiacutetsuk hogy nagyobb
interneuron csoportok mint a CCK- PV- nNOS- vagy SOM-pozitiacutev periszomatikus
vagy dendritikus interneuronok (laacutesd a III34 alfejezetet) tartalmazzaacutek-e ezt az NO
receptort Habaacuter nincs adat az oumlsszes felsorolt sejtjeloumllő anyag direkt kolokalizaacutecioacutejaacutera a
patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban indirekt megfigyeleacutesek alapjaacuten gyakorlatilag ez
a neacutegy sejtmarker kuumlloumlnboumlző aacutet nem lapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet alkot (Freund
2003 Freund and Buzsaacuteki 1996 Jinno and Kosaka 2000 2002 2004 2006 Seress et
al 2005) Az aacuteltalaacutenos festődeacutesi mintaacutezat ezekre a sejtjeloumllő anyagokra hasonloacute volt a
koraacutebban leiacutertakhoz Az NOsGC α1 alegyseacuteg elleni immunfluoreszcens jel megfelelt a
koraacutebban immunperoxidaacutez (DAB) moacutedszerrel kapott festődeacutesnek (laacutesd a fenti
fejezeteket) Sejtmag festeacutest nem tapasztaltunk Az α1 alegyseacuteg festeacuteseacuteneacutel kuumlloumlnboumlző
immunfluoreszcens intenzitaacutesuacute jelet kaptunk azonban azt nem vizsgaacuteltuk hogy az α1
jelintenzitaacutes eacutes a kuumlloumlnboumlző interneuron markerek korrelaacutelnak-e egymaacutessal Veacutekony
axonszerű nyuacutelvaacutenyokat szinteacuten megfigyeltuumlnk a neuropil koumlruumll az immunfluoreszcens
festeacutessel is (13 aacutebra) A patkaacuteny dorzaacutelis hippokampusz CA1-ben jeloumllt
interneuronjainak veacuteletlenszerű mintaveacutetelezeacutese eacutes vizsgaacutelata utaacuten (reacuteszletes leiacuteraacutes a
V12 alfejezetben talaacutelhatoacute) a koumlvetkező median araacutenyokat kaptuk (zaacuteroacutejelben egy adott
kolokalizaacutecioacutera tesztelt sejtek szaacutema talaacutelhatoacute a haacuterom patkaacutenyboacutel illetve az egyes
aacutellatokboacutel szaacutermazoacute szaacutezaleacutekos eacuterteacutekek kuumlloumln-kuumlloumln) az oumlsszes vizsgaacutelt NOsGC α1
pozitiacutev sejt koumlzuumll ~21 (n =1383 23 15 eacutes 21) volt CCK pozitiacutev (13A) 40 (n=
1527 38 41 eacutes 40) volt PV pozitiacutev (13B) 11 (n = 1322 11 10 eacutes 20) nNOS
(13C) eacutes 7 (n = 1599 4 7 eacutes 7) SOM pozitiacutev volt (13F) Az interneuron jeloumllő
anyagok oldalaacuteroacutel vizsgaacutelva az NOsGC α1 pozitiacutev sejteket a koumlvetekző araacutenyokat
kaptuk a CCK interneuronok ~68-a (n=432 68 45 eacutes 80) a PV interneuronok
~74-a (n= 771 74 74 eacutes 90) az nNOS interneuronok ~20-a (n=756 18 20 eacutes
34) eacutes a SOM interneuronok ~32-a (n=264 37 32 eacutes 31) volt α1 pozitiacutev
88
89
13 Aacutebra Az NOsGC α1 alegyseacutegeacutenek immunfluoreszcens kolokalizaacutecioacuteja kuumlloumlnboumlző
interneuronmarkerekkel a patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A fluoreszcens mikroszkoacutepos felveacuteteleken laacutethatoacute hogy az NOsGC α1 alegyseacutege reacuteszben
kifejeződik a CCK (A) PV (B) nNOS (C) vagy SOM (F ) pozitiacutev interneuronokban D
Az nNOS eacutes a SPR jeloumlleacutes ugyancsak reacuteszben aacutetfed azonban a CB1R eacutes az nNOS soha
nem volt egyuumltt kimutathatoacute (E) A nyiacutelhegyek markereket egyuumlttesen kifejező sejteket
jeloumllnek az uumlres nyiacutelhegyek a nem kolokalizaacuteloacute sejteket mutatjaacutek Leacutepteacutek 50 microm
Habaacuter direkt eacutes indirekt adatok azt sugalltaacutek hogy ez a neacutegy interneuron jeloumllő
anyag csak elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű kolokalizaacutecioacutet mutat keveacutes informaacutecioacute aacutellt
rendelkezeacutesre az nNOS eacutes a CCK pozitiacutev interneuronok koumlzoumltt fennaacutelloacute esetleges
kolokalizaacutecioacutera Tekintve hogy gyakorlatilag minden CCK pozitiacutev interneuron CB1
cannabinoid receptor pozitiacutev is (Haacutejos et al 2000 Katona et al 1999) ezeacutert CB1
receptor-nNOS kettős immunfluoreszcens festeacutessel teszteltuumlk a lehetseacuteges
kolokalizaacutecioacutet (13 aacutebra E) de a veacuteletlenszerű minta elemzeacutese soraacuten nem talaacuteltunk
kettősen jeloumllt sejteket (n = 206 CB1-positiacutev sejt oumlsszesen haacuterom patkaacutenyboacutel) Vruwink
eacutes mtsai (Vruwink et al 2001) eredmeacutenyei alapjaacuten felteacutetelezhető volt hogy reciprok
keacutemiai oumlsszekoumltteteacutes van keacutet gaacutetloacute haacuteloacutezat koumlzt az agykeacuteregben Az egyik populaacutecioacute P-
anyag receptor (SPR) eacutes nNOS pozitiacutev volt miacuteg a maacutesik P-anyag eacutes NOsGC
pozitivitaacutest mutatott Eredmeacutenyeik alapjaacuten a nagyagykeacuteregben 94-95-os aacutetfedeacutes
mutatkozott mindkeacutet iraacutenyban az nNOS eacutes SPR pozitiacutev sejtek koumlzoumltt Eacuteppen ezeacutert azt is
megvizsgaacuteltuk ugyanilyen erős aacutetfedeacutes van-e a hippokampusz nNOS eacutes SPR tartalmuacute
sejtjei koumlzt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a hippokampuszban ez az aacutetfedeacutes messze
elteacuter az agykeacutereghez keacutepest szaacutem szerint a vizsgaacutelt SPR pozitiacutev sejtek ~47-a (n= 709
47 41 eacutes 50) volt nNOS tartalmuacute miacuteg az nNOS pozitiacutev sejtek ~43-a (n= 654 43
37 eacutes 68) bizonyult SPR tartalmuacutenak (13 aacutebra D)
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest
meacuterete koumlzti korrelaacutecioacute
Sok esetben egy idegsejt funkcioacuteja vagy metabolikus aacutellapota oumlsszhangban van a
sejttesteacutenek meacutereteacutevel ezeacutert megvizsgaacuteltuk hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok meacuterete
90
korrelaacutel-e az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmaacuteval Megmeacutertuumlk az adott sziacutenben megjeloumllt
interneuronok keresztmetszeti teruumlleteacutet eacutes keacutet csoportra osztottuk az adatokat az
alapjaacuten hogy tartalmazott-e α1 alegyseacuteget A CCK eacutes SOM sejtek eseteacuteben nem
talaacuteltunk korrelaacutecioacutet az α1 tartalom eacutes sejtestuumlk meacuteretuumlk koumlzt Eacuterdekes azonban hogy
azok a PV interneuronok melyek NOsGC α1 pozitiacutevak is voltak szignifikaacutensan
nagyobb keresztmetszeti teruumllettel rendelkeztek (aacutetlagosan 16475microm2) mint az NOsGC
α1 negatiacutev PV interneuronok (aacutetlagosan 13644 microm2) vagyis a teruumlletuumlk ~ 21-kal volt
nagyobb (p lt 0001) (Ha azt vesszuumlk hogy hipotetikusan a sejtek goumlmb alakuacuteak akkor
ez a teruumlletkuumlloumlnbseacuteg 33 kuumlloumlnbseacuteget okozna a sejtek teacuterfogataacuteban) Az nNOS pozitiacutev
interneuronok eseteacuteben az α1 alegyseacuteget tartalmazoacutek keresztmetszeti teruumllete
szignifikaacutensan kisebb volt (aacutetlagosan 12113microm2) az α1-negatiacutev nNOS-pozitiacutev
interneuronokeacutenaacutel (aacutetlagosan 13181microm2) ami 8-kal kisebb teruumlletet jelent ( p lt 001)
(Ismeacutet goumlmb alakuacute sejteket felteacutetelezve ez 12 kuumlloumlnbseacuteget jelent a sejtek
teacuterfogataacuteban)
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaiban
Az eddig ismertetett eredmeacutenyekből megtudtuk hogy a hippokampaacutelis
GABAerg terminaacutelisok rendelkeznek NO receptorral a piramissejtek pedig keacutepesek
szinaptikusan a nitrogeacuten-monoxid előaacutelliacutetaacutesaacutera Azonban kiacutevaacutencsiak voltunk arra hogy
a kalcium aacuteltal beindiacutethatoacute szinaptikus NO szinteacutezishez hogyan jut megfelelően magas
kalcium koncentraacutecioacute egy egyeacutebkeacutent gaacutetloacute posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteba
Keacutezenfekvőnek tűnt tesztelni hogy ugyanaz az NMDA receptor ami a serkentő
szinapszisokban elveacutegzi ezt a feladatot rendelkezeacutesre aacutell-e itt is
Ezeacutert tuacuteleacutelő szeleteket keacutesziacutetettuumlnk egeacuter dorzaacutelis hippokampuszokboacutel eacutes
moacutedosiacutetott mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutekban (mACSF) inkubaacuteltuk őket ami
foszfodieacuteszteraacutez gaacutetloacutekat (hogy megelőzzuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes L-arginint (az
nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott a szuumlkseacuteges ionokon eacutes gluumlkoacutezon kiacutevuumll Fixaacutelaacutest
koumlvetően a cGMP termeleacutest immunfluoreszcens moacutedszerrel tettuumlk laacutethatoacutevaacute cGMP
ellenes antitest segiacutetseacutegeacutevel
91
14 Aacutebra NMDA-indukaacutelt cGMP
termeleacutes akut tuacuteleacutelő hippokampaacutelis
szeletben
AndashI Az első oszlop a teljes
hippokampuszban mutatja a jeloumlleacutest
a maacutesodik oszlop a CA1 a harmadik
oszlop pedig a CA3ab reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacutet jeleniacuteti meg
kinagyiacutetva A A CA3ab reacutegioacuteban
jeloumllt neacutehaacuteny kosaacuter-terminaacutelistoacutel
eltekintve a kontroll metszetekben
nem volt eacuteszlelhető cGMP termeleacutes
B A nitrogeacuten-monoxid-donor SNP
minden reacutegioacuteban megemelte a
cGMP-szintet de a kosaacuter-
terminaacutelisok csak az Ammon-
szarvban jeloumllődtek a gyrus
dentatusban nem Figyelemre meacuteltoacute
hogy a CA3ab reacutegioacuteban az SNP
erősebb cGMP-jelet indukaacutelt mint
az NMDA-kezeleacutes C 5 microM NMDA
adaacutesa reacutegioacutefuumlggő hataacutest vaacuteltott ki
erős cGMP termeleacutest indukaacutelt a
CA1CA3c reacutegioacutekban miacuteg a gyrus
dentatusban nem volt jeloumllt
terminaacutelis D Az NMDAR-gaacutetloacute
MK-801 eacutes D-AP5 teljesen kiveacutedteacutek
az NMDA hataacutesaacutet de nem
vaacuteltoztattaacutek meg a CA3ab reacutegioacuteban
a jeloumlleacutest E A posztszinaptikus
feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatornaacutek
(L- eacutes R-tiacutepusuacute) gaacutetlaacutesa eacuterintetlenuumll
92
hagyta az NMDA hataacutesaacutet F G Az NO-receptor gaacutetloacute ODQ eacutes az nNOS gaacutetloacute L-NAME
is megakadaacutelyozta az NMDA-indukaacutelt cGMP-termeleacutest H I nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatboacutel
keacutesziacutetett szeletben nem volt kimutathatoacute cGMP-jeloumlleacutes eacutes az NMDA adaacutesa sem volt
hataacutessal a cGMP-termeleacutesre A szeletben laacutethatoacute elszoacutert fluoreszcens jelet minden
esetben eacuteraacutetmetszetek adtaacutek J A gyrus dentatus szemcsesejt reacutetege kontroll
koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt SNP illetve NMDA adagolaacutes hataacutesaacutera Nem indukaacutelt cGMP
termeleacutest egyik koumlruumllmeacuteny sem K GAD65 eacutes cGMP kettős immunjeloumlleacutes a CA1 reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacuteben Leacutepteacutek I első oszlop 1 mm (A-I első oszlopaira vonatkozoacutean) I
harmadik oszlop 10 microm (A-I maacutesodik eacutes harmadik oszlopaira eacutes J-K sorokra
vonatkozoacutean)
A kontroll szeletekben (n=20 10 egeacuterből) idegi alapaktivitaacutes aacuteltal indukaacutelt
cGMP jel csak neacutehaacuteny interneuron szoacutemaacuteban eacutes dendritben volt megfigyelhető A
kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutes teljesen hiaacutenyzott a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteboacutel miacuteg
gyenge eacutes ritkaacuten előforduloacute kosaacutersejt-terminaacutelis szerű jelet figyeltuumlnk meg a CA3ab
pyramissejt reacutetegeacuteben (14 aacutebra A) Kettős immunfluoreszcens moacutedszer hasznaacutelataacuteval
megaacutellapiacutetottuk hogy ezek a terminaacutelisok valoacuteban GABAergek (aacutetlagplusmn SD 965plusmn27
volt GAD65 pozitiacutev n=118 4 szelet 2 egeacuter) A maacutesik oldalroacutel vizsgaacutelva a
kolokalizaacutecioacutet pedig 389plusmn27 -a a GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt-terminaacutelisoknak volt
cGMP immunreaktiacutev CA3ab reacutegioacuteban (15 aacutebra A n=330 4 szelet 2 egeacuter) Egyaacuteltalaacuten
nem kaptunk kosaacuter-terminaacutelis szerű jelet a gyrus dentatusban Habaacuter kiacuteseacuterleteink soraacuten a
CA1 reacutegioacutera koncentraacuteltunk a CA3c reacutegioacute minden kiacuteseacuterletben azonos festődeacutesi
mintaacutezatot mutatott Neacutehaacuteny gliasejt jeloumlleacutest minden hippokampaacutelis reacutegioacuteban meg
lehetett figyelni minden bizonnyal annak eredmeacutenyekeacutent hogy az asztrogliaacutek mind NO
szenzitiacutev mind NO inszenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezt is kifejeznek (de Vente and Steinbusch
1992 Teunissen et al 2001)
Egy NO donor nitroprusszid-naacutetrium (SNP 200 μM 10 percre) hozzaacuteadaacutesaacutera
hatalmas cGMP szint noumlvekedeacutest tapasztaltunk a legtoumlbb idegi elemben A legerősebb
jelintenzitaacutest a CA1 eacutes CA3 kosaacutersejt terminaacutelisaiban kaptuk (14 aacutebra B) a gyrus
dentatus kosaacutersejt terminaacutelisai (14 aacutebra J) azonban jeloumlletlenek maradtak (5 szelet 2
egeacuter)
Ezt koumlvetően 5 μM NMDA-aacutet adtunk 3 percre a kontroll szeletekhez (14 aacutebra
C) ami jelentős reacutegioacute-specifikus cGMP halmozoacutedaacutest eredmeacutenyezett (27 szelet 10
93
egeacuter) A stratum radiatumban eacutes oriensben megfigyelt erős homogeacuten neuropil festődeacutes
mellett hataacuterozott cGMP jel-erősoumldeacutest tapasztaltunk a CA1 kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Amennyiben az 5 μM NMDA-aacutet csak 30 maacutesodpercig adagoltuk a szelet felső
50mikromeacutetereacuteben maacuter erősen jeloumllt terminaacutelisokat kaptunk A cGMP jeloumllt
terminaacutelisok valoacuteban GABAerg terminaacutelisok voltak a CA1 piramissejt reacutetegeacuteben (14
aacutebra K) mivel kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterleteink soraacuten a cGMP jeloumllt terminaacutelisok
963plusmn06-a bizonyult GAD65 pozitiacutevnak (n=375 9 szelet 3 egeacuter) ami 573plusmn06
GAD65 pozitiacutev terminaacutelisnak felelt meg a CA1 reacutegioacuteban (n= 513 9 szelet 3 egeacuter)
Nem tapasztaltunk festődeacutest a stratum lacunosum-moleculareban a stratum
radiatumban viszont jelentős cGMP halmozoacutedaacutest figyeltuumlnk meg mely keveacutesbeacute
intenziacutev jelet adott mint a piramissejt-reacuteteg terminaacutelisai eacutes gyakran GAD65 enzimet is
kifejeztek Voltak azonban olyan cGMP jeloumllt profilok a strata radiatum eacutes oriensben
amelyek nem festődtek GAD65-re valoacutesziacutenűleg ezek serkentő kapcsolatok eacutesvagy
gliaacutelis nyuacutelvaacutenyok A CA3ab reacutegioacuteban a cGMP szintje vaacuteltozatlan maradt az NMDA
adagolaacutesa utaacuten eacutes tovaacutebbra is a GABAerg terminaacutelisokra szoriacutetkozott a jel (956plusmn25
volt GAD65 pozitiacutev n=201 9 szelet 3 egeacuter) Ez az araacuteny 398plusmn28-nak felel meg az
oumlsszes GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt terminaacutelist tekintve a CA3ab reacutegioacuteban (n=290 4 szelet
2 egeacuter 15 aacutebra A) Roumlviden oumlsszefoglalva nem talaacuteltunk cGMP jeloumllt kosaacutersejt
terminaacutelist a gyrus dentatusban sem NMDA adagolaacutes előtt sem utaacutena (14 aacutebra J) a
CA3ab reacutegioacuteban talaacuteltunk neacutehaacuteny gyengeacuten jeloumllt kosaacutersejt terminaacutelist a kontroll
szeletekben de az NMDA adagolaacutesaacutenak semmi hataacutesa nem volt a jel intenzitaacutesaacutera vagy
sűrűseacutegeacutere (389-roacutel 398-ra vaacuteltozott) A CA1 eacutes CA3c reacutegioacutekban azonban markaacutens
vaacuteltozaacutest tapasztaltaltunk NMDA hataacutesaacutera a cGMP jeloumllt GABAerg axonok
tekinteteacuteben (az eredeti 0-roacutel 573-ra nőtt a jeloumllt terminaacutelisok szaacutema a CA1-ben) A
jeloumllt terminaacutelisok intenzitaacutesa is joacuteval erősebbnek bizonyult a CA3ab terminaacutelisaival
oumlsszehasonliacutetva
Kompetitiacutev (D-AP5 50μM) eacutes non-kompetitiacutev (MK-801 50μM) NMDA
receptor antagonistaacuteval toumlrteacutenő előkezeleacutes kiveacutedte a CA1 reacutegioacuteban az NMDA cGMP-re
gyakorolt hataacutesaacutet miacuteg semi hataacutessal sem volt a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisaira ami arra
utal hogy csak a CA1 eacutes nem a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisai szabaacutelyozhatoacutek NMDA
indukaacutelta NO termeleacutessel (n=4 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra D)
94
15 Aacutebra NMDA-receptor alegyseacutegek eloszlaacutesaacutenak vizsgaacutelata eacutes kolokalizaacutecioacuteja a
kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaival
95
A Kontroll eacutes NMDA-indukaacutelt cGMP-immunjeloumllt CA1 eacutes CA3ab kosaacuterterminaacutelisok
GAD65 tartalmaacutenak vizsgaacutelata A CA1 reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt a GAD65
tartalmuacute terminaacutelisok nem tartalmaztak cGMP-t miacuteg NMDA hataacutesaacutera toumlbbseacuteguumlk
erősen immunpozitiacutev lett (n=513 GAD pozitiacutev terminaacutelis n=375 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) A CA3ab reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neacutehaacuteny
gyengeacuten jeloumllt cGMP-pozitiacutev terminaacutelis megfigyelhető volt (n=330 GADpozitiacutev n=118
cGMP pozitiacutev terminaacutelis 2 aacutellatboacutel meacuterve) azonban NMDA adagolaacutesaacutera itt nem
vaacuteltozott a jeloumlleacutes meacuterteacuteke eacutes erősseacutege sem (n=290 GAD pozitiacutev eacutes n=201 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) B A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute
meacutereacutesek azt mutatjaacutek hogy az NMDA receptorok (a GluN1 alegyseacuteg alapjaacuten)
besűrűsoumldnek a GABAerg gaacutetloacute szinapszisokban (129-szer nagyobb receptor sűrűseacuteg)
a nem szinaptikus sejttest membraacutennal oumlsszehasonliacutetva A receptor jeloumlleacutes a serkentő
szinapszisokban volt a legsűrűbb (97-szerese a GABAerg szinapszisokban meacutert
eacuterteacuteknek) C A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany NMDA-receptor jeloumlleacutes posztszinaptikus
membraacutenhoz viszonyiacutetott eloszlaacutesa azt mutatta hogy a GABAerg szinapszisokban az
NMDA-receptorok a posztszinaptikus membraacutenhoz asszociaacuteloacutednak Preszinaptikus
NMDA-receptorok jelenleacuteteacutere nincs bizonyiacuteteacutek DndashF A GluN1 GluN2A eacutes GluN2B
receptor alegyseacutegek piramissejtek sejttest-membraacutenjaacuten meacutert immunarany sűrűseacutege
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekből Mindhaacuterom alegyseacuteg eseteacuteben a haacutetteacuter jeloumlleacutes (az
E-oldalon neacutezve) elhanyagolhatoacutenak bizonyult miacuteg a sejtplazma felőli P-oldal eseteacuteben
az immunarany jel beduacutesulaacutesaacutet figyeltuumlnk meg a GABAerg szinapszisokban (Gaacutetloacute szin)
a szomszeacutedos nem szinaptikus membraacuten (Extraszin membraacuten) feluumlletekhez keacutepest G A
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekben immunarannyal jeloumllt NMDA receptor alegyseacutegek
beduacutesulaacutest mutatnak a sejttesten leacutetesiacutetett teljesen rekonstruaacutelt GABAerg
szinapszisokban Az agykeacutergi piramissejtekre specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egeacuterben
hiaacutenyzott a szinaptikus GluN1 jeloumlleacutes
H I Az NMDA receptor alegyseacutegek szaacutezaleacutekos kolokalizaacutecioacuteja kombinaacutelt
immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute sorozatmetszetek teljesen
rekonstruaacutelt parvalbumin (PV) eacutes vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGLuT3)
tartalmuacute terminaacutelisainak szinapszisaiban Roumlvidiacuteteacutes Beaacutegy előtti imm= Beaacutegyazaacutes
előtti immunreakcioacute
96
Azeacutert hogy kizaacuterjuk annak a lehetőseacutegeacutet hogy feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium
csatornaacutek hozzaacutejaacuterulnak az NMDA indukaacutelta hataacuteshoz gaacutetoltuk a posztszinaptikusan
elhelyezkedő L- eacutes R-tiacutepusuacute kalcium csatronaacutekat (20μM nifedipin + 100nM SNX482)
Az 5μM NMDA adagolaacutesaacutera bekoumlvetkező hataacutes mit sem vaacuteltozott (a kettős
immunfluoreszcens meacutereacutesekből szaacutermazoacute araacutenyok azonosak voltak) ami azt sugallja
hogy az NMDA receptorok műkoumldeacutese szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacuteteacutele az NO-cGMP
jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz (n=10 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra E) Az NMDA okozta hataacutes
szinteacuten teljesen kiveacutedhető volt ha nNOS gaacutetloacuteval (L-NAME 100μM n=5 szelet 3
egeacuter) vagy NO receptor gaacutetloacuteval (ODQ 20μM n=14 szelet 5 egeacuter 14 aacutebra G F)
előinkubaacuteltuk a szeleteket
Megvizsgaacuteltuk a tovaacutebbiakban azt is hogy a piramissejtek eacutes interneuronok
spontaacuten akcioacutes potenciaacutel generaacutelaacutesa mennyiben jaacuterult hozzaacute az NMDA hataacutesaacutehoz ezeacutert
a kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan magneacuteziummentes ACSF-ben amibe 1μM
tetrodotoxint (TTX) tettuumlnk de eredmeacutenyek teljesen azonosak lettek Hogy bizonyiacutetsuk
az nNOS kizaacuteroacutelagos szerepeacutet a kiacuteseacuterleteinkben nNOS geacutenkiuumltoumltt egerekből is
keacutesziacutetettuumlnk tuacuteleacutelő szeleteket (14 aacutebra H-I) Minden idegi cGMP festeacutes eltűnt a
kontroll (n=8 szelet 4 egeacuter) eacutes az NMDA kezelt szeletekből is (n=9 szelet 4 egeacuter) a
hippokampusz minden reacutegioacutejaacuteban Megmaradt a cGMP jel azonban az erekben az
nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban is az endoteliaacutelisan talaacutelhatoacute eNOS aktivitaacutesnak
koumlszoumlnhetően Eredmeacutenyeink azt sugalljaacutek hogy a legvaloacutesziacutenűbb mechanizmus az
NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis kalcium beaacuteramlaacutes ami nNOS-fuumlggő cGMP
termeleacutest vaacutelt ki a hippokampaacutelis CA1 eacutes CA3c reacutegioacute GABAerg terminaacutelisaiban Habaacuter
ebben a munkaacuteban a GABAerg szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk eacuterdemes megemliacuteteni
hogy az NMDA-indukaacutelta cGMP termeleacutes jelen volt a CA1 stratum radiatum
neuropiljeacuteben miacuteg hiaacutenyzott a stratum lacunosum-moleculareacuteboacutel Eacuterdekes hogy ebben
a keacutet reacutegioacuteban az LTP eacutes LTD leacutetrejoumltteacutehez szuumlkseacuteges felteacutetelek jellemzően kuumlloumlnboumlzők
(Takahashi and Magee 2009 Xu et al 2010) amit reacuteszben megmagyaraacutezhat a fent
emliacutetett NO-jelaacutetvitelbeacuteli kuumlloumlnbseacuteg Technikai oldalroacutel neacutezve a koraacutebbi NMDA
receptor agonista vagy antagonista adaacutesaacuteval jaacuteroacute elektrofizioloacutegiai eacutes farmakoloacutegiai
kiacuteseacuterletek eacutertelmezeacuteseacuteneacutel figyelembe kell venni egyreacuteszt a GABAerg szinaptikus
aacuteramokban leacutetrejoumlvő maacutesreacuteszt a haacuteloacutezati aktivitaacutesban bekoumlvetkező indirekt hataacutesaacutet az
NMDA-NO-cGMP jelaacutetviteli uacutetvonalnak
97
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutege
A fenti kiacuteseacuterletek azt sugalltaacutek hogy az NMDA receptoroknak koumlzel kell lenniuumlk a
GABAerg szinapszisokhoz Eacuteppen ezeacutert kvantitatiacutev beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany
jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegre olyan antitestekkel amik bizonyiacutetottan
specifikus jeloumlleacutest adnak (reacuteszletes leiacuteraacutes az V3 fejezetben talaacutelhatoacute) A piramissejtek
tuumlskeacuteiről joacutel ismert hogy kifejeződnek bennuumlk ezek az alegyseacutegek (laacutesd a III631
alfejezetben) amit mi is
megerősiacutetettuumlnk (16
aacutebra A-C jobb oldali
oszlop)
16 aacutebra Az NMDA
receptor alegyseacutegek a
CA1 piramissejtek
sejttesteacutere eacuterkező szi-
napszisok posztszinap-
tikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
helyezkednek el
Az elektron-
mikroszkoacutepos aacutebraacutekon
beaacutegyazaacutes utaacuteni
immunarany moacutedszerrel
jeloumllt NMDA receptor
alegyseacutegek laacutethatoacutek
(fekete szemcseacutek) AndashC
A GluN1 GluN2A eacutes
GluN2B alegyseacutegek
mind a GABAerg
(baloldali aacutebra) mind a
glutamaacuteterg (jobboldali
98
aacutebra) szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban felduacutesulnak azonban jelentős
mennyiseacutegi kuumlloumlnbseacuteg tapasztalhatoacute koumlzoumlttuumlk D Ugyanazon szinapszis
sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute szomszeacutedos metszetek GluN2B eacutes GluN2A immunjeloumlleacutese
(ezuumlst intenzifikaacutelt arany szemcseacutek) Az aacutebra alsoacute feleacuten laacutethatoacute szinapszisban mindkeacutet
receptor alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute (nyilak) miacuteg a maacutesik szinapszisban csak a GluN2A
alegyseacuteg jeloumllődoumltt (nyiacutelhegyek) E Ugyanazon szinapszis sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute
szomszeacutedos metszetek GluN2B-GluN1-GluN2A immunarany jeloumlleacutese (nyilak)
Roumlvidiacuteteacutesek t terminaacutelis s piramissejt-sejttest sp tuumlske-fej Leacutepteacutek 100 nm
Ezen feluumll a GluN1 2A eacutes a 2B alegyseacuteg egyeacutertelműen megtalaacutelhatoacute volt a
piramissejtek sejtesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
(16 aacutebra A-C bal oldali oszlop) Az immunarany jel aacutetlagos taacutevolsaacutega a
posztszinaptikus membraacutentoacutel amit a szinapszis siacutekjaacutera merőlegesen meacutertuumlnk 363 nm-
nek adoacutedott az intracellulaacuteris oldalon (mediaacuten 0-128 interkvartilis taacutevolsaacuteg laacutesd meacuteg
15aacutebra C Az aranyszemcseacutek 728-a posztszinaptikus eacutes 272-a volt a szinaptikus
reacutesben n=104 aranyszemcse) ami azt mutatja hogy az NMDA receptorok a GABAerg
szinapszisokban is posztszinaptikusan helyezkednek el Nem talaacuteltunk preszinaptikus
jelet Ezt koumlvetően ezzel a teljesen kvantitatiacutev moacutedszerrel megbecsuumlltuumlk a serkentő eacutes
periszomatikus gaacutetloacute szinapszisok NMDA receptor sűrűseacutegeacutet A GluN1 alegyseacuteg
immunarany sűrűseacutegeacutet meacutertuumlk mivel az minden NMDA receptorban egyformaacuten van
jelen Veacuteletlenszerű mintaacutet vettuumlnk a periszomatikus GABAerg (n=54 szinapszis 2
egeacuterből) eacutes a dendritikus tuumlske szinapszisokboacutel (a stratum radiatumboacutel n=98 szinapszis
2 egeacuter) A GABAerg szinapszisokban az NMDA receptor sűrűseacutege 973plusmn134-szer
kisebb volt mint a tuumlske szinapszisokban (GABAerg 255plusmn013 tuumlske 2484plusmn471
aranyszemcseμm 15 aacutebra B) Mindazonaacuteltal a GABAerg szinapszisok 18-szor
nagyobbak mint a tuumlske szinapszisok (Nyiacuteri et al 2001 Racca et al 2000) iacutegy az
NMDA receptorok becsuumllt szaacutema csak 54plusmn075-szor kevesebb a GABAerg
szinapszisokban Neacutehaacuteny NMDA receptort extraszinaptikusan is talaacuteltunk a
piramissejtek sejttesteacuten (0198plusmn003 aranyszemcseμm 15aacutebra B) Azeacutert hogy
koumlzvetlenuumll bizonyiacutetsuk hogy a kuumlloumlnboumlző NMDA receptor alegyseacutegek egyazon
szinapszisban is megtalaacutelhatoacutek az alegyseacutegeket ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető
metszetein lokalizaacuteltuk (reacuteszletek az V3 fejezetben talaacutelhatoacutek) Azt talaacuteltuk hogy a
GluN1-2A GluN1-2B eacutes GluN2A-2B alegyseacutegek gyakran kolokalizaacuteltak (16 aacutebra D-
99
E) Ezentuacutel a haacuterom kuumlloumlnboumlző alegyseacuteget ugyanazon szinapszisban is kimutattuk (16
aacutebra E) Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy egyazon GABAerg szinapszis mind
GluN2A mind GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NMDA receptort hasznosiacutet
posztszinaptikusan
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisok nagy
reacutesze mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatok
Ahhoz hogy megvizsgaacuteljuk hogy a GABAerg szinapszisok milyen araacutenyban
tartalmaznak NMDA receptorokat nagyszaacutemuacute rekonstruaacutelt szinapszisra van szuumlkseacuteg
ezeacutert SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunjeloumlleacutest veacutegeztuumlnk A piramissejtek
sejttesteacutenek felsziacuteneacuten teljes szinaptikus aktiacutev zoacutenaacutek taacuterulnak fel ahogy a
plazmamembraacuten lipid kettős reacutetege ketteacutebe toumlrik az extracellulaacuteris (E)-oldalra eacutes a
protoplazmatikus (P)-oldalra
Egy a GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg C-terminaacutelis veacutege ellen
keacutesziacutetett antitest a P-oldal intramembraacuten feheacuterjeacuteinek (IMP) sűrű csoportjaacutet jeloumllte
(Kasugai et al 2010) A GABAerg szinapszisokban nagy a helyi GABAAR alegyseacuteg
immunarany sűrűseacuteg ezeacutert egy ezen alapuloacute nem elfogult koumlruumllhataacuteroloacute moacutedszerrel
hataacuteroztuk meg a veacutelt GABAerg szinapszisok hataacuteraacutet (reacuteszletes leiacuteraacutes a V101
alfejezetben talaacutelhatoacute 8 aacutebra) Ezt koumlvetően GABAAR eacutes NMDAR alegyseacutegek elleni
kettős immunarany jeloumlleacutes segiacutetseacutegeacutevel megbecsuumlltuumlk az NMDA receptor alegyseacuteget
tartalmazoacute GABAerg szinapszisok minimum araacutenyaacutet Mindegyik NMDA receptor
alegyseacuteg ellenes antitest erős jeloumlleacutest adott a piramissejt tuumlskeacuteken (17 aacutebra A-C
beteacutetek) de asszociaacuteloacutedott a GABAAR tartalmuacute szomatikus szinapszisokkal is (17 aacutebra
A-D) Az antitest haacutetteacuterjeloumlleacuteseacutet a szomatikus E-oldalon meacutertuumlk eacutes elhanyagolhatoacute
meacuterteacutekűnek bizonyult (031plusmn008 aranyszemcseμm2 a GluN1 esteacuteben 079plusmn016
aranyszemcseμm2 a GluN2A eacutes 055plusmn018 aranyszemcseμm
2 a GluN2B alegyseacuteg
eseteacuteben) Az NMDAR jelsűrűseacuteg a GABAA receptor-duacutes teruumlleteken (GABAerg
szinapszisokban) azonban 2980plusmn685 aranyszemcseμm2 (n=82 szinapszis 3 egeacuter) volt
a GluN1 4777plusmn677 aranyszemcseμm2 (n=48 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2A eacutes
4583plusmn1158 aranyszemcseμm2 (n=44 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2B immunarany
reakcioacute eseteacuteben
100
17 aacutebra A fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletek alapjaacuten az NMDA-receptor jeloumlleacutes a
posztszinaptikus GABAAR jeloumlleacutessel egyuumltt fordul elő
Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacutekon replika immunarany reakcioacuteboacutel szaacutermazoacute CA1
piramissejtek sejttesteacuten elhelyezkedő GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldala
laacutethatoacute (az aacutebraacuten szuumlrke vonallal hataacuterolva) AndashC Kettős immunarany jeloumlleacutes a
GABAAR β3 alegyseacuteg (10nm aranyszemcseacutek) eacutes az NMDA receptor alegyseacutegek (5 nm
aranyszemcseacutek az aacutebraacuten nyiacutellal jeloumllve) ellen Joacutel laacutethatoacute a GluN1 (A) GluN2A (B) eacutes
GluN2B (C) alegyseacutegek erőteljes asszociaacutecioacuteja a GABAerg szinaptikus teruumlletekhez A
beteacutet aacutebraacutekon felteacutetelezett piramissejt tuumlskeacuteken levő NMDA receptor alegyseacuteg jeloumlleacutesek
laacutethatoacutek Leacutepteacutek 100nm D Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten az NMDA receptorok eacutes
GABAAR szoros egyuumlttaacutellaacutesa figyelhető meg egy piramissejt sejttest-feluumlleteacuten leacutevő oumlt
101
kuumlloumlnaacutelloacute szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten Az IMP csoportosulaacutesok szoacutervaacutenyosan
helyezkednek el a piramissejt egeacutesz plazma felőli P-oldalaacuten Keacutet kisebb extracellulaacuteris
E-oldal toumlreacutes laacutethatoacute a replikaacuten keacutekkel jeloumllve A GABAAR immunarany jeloumlleacutes (az
aacutebraacuten zoumlld gyűrűkkel jeloumllve) felduacutesul az IMP csoportosulaacutesok menteacuten A GABAAR helyi
sűrűseacuteg-eloszlaacutesa alapjaacuten elfogultsaacuteg neacutelkuumll hataacuteroztuk meg a szinaptikus teruumlleteket
(az aacutebraacuten halvaacutenyzoumlld teruumlletkeacutent laacutethatoacute szuumlrke vonallal hataacuterolva) Ezt koumlvetően
figyeltuumlk meg a GluN1 alegyseacuteg elhelyezkedeacuteseacutet (piros gyűrűkkel hataacuterolva) Veacutegezetuumll
a GluN1 alegyseacuteg immunarany sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet meacutertuumlk meg szinaptikus eacutes
szinapszison kiacutevuumlli sejttest felsziacuteneken Leacutepteacutek 200 nm
Maacuteskeacuteppen fogalmazva a szinaptikus NMDAR sűrűseacuteg a meacutert haacutetteacuter-jeloumlleacutes
9906-szorosa a GluN1 6278-szorosa a GluN2A eacutes 9479-szorosa volt a GluN2B
immunreakcioacute eseteacuteben (15 aacutebra D-F) Ennek megfelelően azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus GABAerg szinapszisok 662plusmn68-a (n=82) volt GluN1 pozitiacutev
655plusmn111-a (n=48) volt GluN2A eacutes 705plusmn96-a (n=44) volt GluN2B pozitiacutev (15
aacutebra G) eacutes a szinaptikus receptorsűrűseacuteg minden egyes szinapszis esteacuteben meghaladta
a haacutetteacuter meacuterteacutekeacutenek 30-szorosaacutet Az egy szinapszisban leacutevő aacutetlagos NMDAR
aranyszemcse szaacutem az NMDAR pozitiacutev szinapszisokban 302plusmn051
aranyszemcseszinapszis volt a GluN1 521plusmn095 a GluN2A eacutes 441plusmn054
aranyszemcseszinapszis a GluN2B eseteacuteben (17 aacutebra) A meacutereacutesi eredmeacutenyeink kisseacute
alulbecsuumllhetik a teacutenyleges szinaptikus NMDAR sűrűseacuteget a toumlbbi membraacutennal
oumlsszehasonliacutetva mert a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes akadaacutelyozhatja az NMDAR-
asszociaacutelt immunarany reacuteszecskeacutek hozzaacutefeacutereacuteseacutet a szinapszishoz (Reacuteszletes leiacuteraacutes a V10
fejezetben talaacutelhatoacute) Az aranyszemcseacutek szaacutema eacutes a szinaptikus teruumllet szignifikaacutens
pozitiacutev korrelaacutecioacutet mutatott minden alegyseacuteg-jeloumlleacutes eseteacuteben (Spearman-R korrelaacutecioacute
r=03652 p=000074 a GluN1 eseteacuteben r=05002 p=000029 a GluN2A eseteacuteben
r=04018 p=00069 a GluN2B eseteacuteben) vagyis mineacutel nagyobb egy szinapszis annaacutel
toumlbb NMDAR alegyseacuteget tartalmazott Az aranyszemcseacutek sűrűseacutege viszont nem
vaacuteltozott a szinaptikus teruumllettel (Spearman-R korrelaacutecioacute r=-00031 p=09781 a GluN1
eseteacuteben r=01357 p=03576 a GluN2A eseteacuteben r=- 02923 p=00542 a GluN2B
eseteacuteben) Nem talaacuteltunk szinaptikus GluN1-re jeloumllt aranyszemcseacuteket a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuten a piramissejt specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egerekben (15 aacutebra G n=34
102
szinapszis 2 egeacuter) Az interneuronok dendrittoumlrzseacutere eacuterkező glutamaacuteterg szinapszisok
viszont intenziacuteven jeloumllődtek ezekben az egerekben (nincs aacutebra) azt mutatva hogy a
szomatikus jel hiaacutenya nem technikai okokboacutel eredt a geacutenkiuumltoumltt aacutellatokban ugyanis csak
a piramissejtekből hiaacutenyzott a GluN1 feheacuterje az interneuronokboacutel nem
Tekintve hogy elektrofizioloacutegiai kiacuteseacuterletek maacuter mutattaacutek hogy
extraszinaptikusan is vannak NMDA receptorok (reacuteszletes kifejteacutes a III632
alfejezetben talaacutelhatoacute) megvizsgaacuteltuk az extraszinaptikus sejttest membraacutenokat is Az
extraszinaptikus NMDAR sűrűseacuteg 676plusmn172 910plusmn151 eacutes 265plusmn066
aranyszemcseμm2 volt a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni immunreakcioacuteban kuumlloumln-
kuumlloumln Ez a sűrűseacuteg 449-szor 541-szor eacutes 1762-szor volt alacsonyabb a szinaptikus
sűrűseacutegekneacutel de meacuteg mindig 2205-szor 1202-szor eacutes 549-szor nagyobb a hatter
festődeacutesneacutel a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni reakcioacutekban egyenkeacutent (15 aacutebra D-
F) Ezek az NMDA receptorok talaacuten (pl aktivitaacutesfuumlggő moacutedon) keacutesőbb a GABAerg
szinapszisokba keruumllnek vagy asszociaacuteloacutednak lipid-tutaj feheacuterjeacutekkel amik az NMDA
receptorok internalizaacutecioacutejaacutet vezeacuterlik (Swanwick et al 2009)
Oumlsszefoglalva a CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok
legalaacutebb keacutetharmada tartalmaz NMDA receptor alegyseacutegeket a felnőtt
hippokampuszban
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
posztszinaptikus NMDA receptorok
Azeacutert hogy meghataacuterozzuk az NMDAR pozitiacutev GABAerg szinapszisok
eredeteacutet eacutes hogy tovaacutebb erősiacutetsuumlk hogy kizaacuteroacutelag posztszinaptikusak az NMDA
receptorok beaacutegyazaacutes előtti immunarany kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B
alegyseacuteg ellen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban Minden alegyseacuteg festeacutes
posztszinaptikusan helyezkedett el a szomatikus GABAerg szinapszisokban (18 aacutebra)
GABAerg terminaacutelisok nem festődtek A szomatikus GABAerg szinapszisokban meacutert
aranyszemcseacutek lineaacuteris sűrűseacutege a GluN1 reakcioacuteban 0520 aranyszemcseμm volt miacuteg
az extraszinaptikus jeloumlleacutes joacuteval alacsonyabb volt (0058 aranyszemcseμm) Ez az
eredmeacuteny-most meacuteg egy moacutedszer hasznaacutelataacuteval- tovaacutebb megerősiacuteti hogy az NMDA
receptorok specifikusan a GABAerg szinapszisokkal asszociaacuteloacutednak
103
104
18 Aacutebra Az NMDA-receptorok eacutes az nNOS egyuumltt fejeződnek ki a kosaacutersejtek
terminaacutelisaiban
AndashC A beaacutegyazaacutes előtti GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegek elleni
immunreakcioacutekboacutel szaacutermazoacute elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken a sejttestre eacuterkező
GABAerg szinapszisokban kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan elhelyezkedő NMDA-receptor
jeloumlleacutes laacutethatoacute Et glutamaacuteterg terminaacutelis It GABAerg terminaacutelis Ps piramissejt
sejtteste Leacutepteacutek (C-ben) AndashC 200 nm DndashK Beaacutegyazaacutes előtti kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez reakcioacutekboacutel szaacutermazoacute felveacutetelek Sorozat- (D F H) eacutes egyes-(IndashK)
metszeteken laacutethatoacute hogy mind a PV- mind pedig a vGluT3CCK-pozitiacutev (soumlteacutet
csapadeacutek) kosaacutersejt-terminaacutelisok szinapszisai posztszinaptikusan kifejezik a GluN1 2A
eacutes 2B alegyseacutegeket (aranyszemcseacutek nyilakkal jeloumllve) E Sorozatmetszeteken laacutethatoacute
hogy az nNOS posztszinaptikusan van jelen mind a PV- (E) mind pedig a vGluT3-
pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban Leacutepteacutek (K-ban) DndashK 250 nm
Ezt koumlvetően immunarany-immunperoxidaacutez kettős jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk NMDAR-
parvalbumin (PV) eacutes NMDAR- vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3 (vGluT3) ellen Az
utoacutebbiroacutel joacutel ismert hogy az interneuronok koumlzuumll kizaacuteroacutelag a kolecisztokinin (CCK)-
tartalmuacuteakban talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (laacutesd III342 alfejezet Somogyi et
al 2004) eacutes koumlruumll-beluumll 90-aacutet jeloumlli meg CCK-pozitiacutev kosaacuterterminaacutelisoknak a CA1
reacutegioacuteban (nem publikaacutelt megfigyeleacutes) A hippokampuszban nincs aacutetfedeacutes a PV- eacutes
CCK-tartalmuacute interneuron populaacutecioacutek koumlzt Azt talaacuteltuk hogy a PV pozitiacutev
terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett szinapszisok 426-a (n=47 szinapszis 2 egeacuterből) volt jeloumllt
GluN1alegyseacutegre 364 (n=33 2 egeacuter) GluN2A alegyseacutegre eacutes 306 (n=36 2 egeacuter)
volt jeloumllt GluN2B alegyseacutegre (18 aacutebra D H J 15 aacutebra H) A vGluT3 pozitiacutev
terminaacutelisok szinapszisai eseteacuteben 610 (n=41 2 egeacuter) volt pozitiacutev GluN1-re 429
(n=28 2 egeacuter) GluN2A-ra eacutes 379 (n=29 2 egeacuter) GluN2B-re (18 aacutebra F I K 15
aacutebra I) Habaacuter a munkaacutenk soraacuten a szomatikus szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk neacutehaacuteny
dendritikus gaacutetloacute szinapszis szinteacuten pozitiacutev volt NMDAR alegyseacutegekre (nem mutatjuk)
Mivel az nNOS eacutes az NMDA receptor antitestek mind nyuacutelban keacuteszuumlltek iacutegy
nincs megbiacutezhatoacute moacutedszer arra hogy direkt kolokalizaacuteljuk ezeket az antitesteket Ennek
elleneacutere az a teacuteny az nNOS eacutes az NMDA receptor jelen volt a kosaacutersejt-
105
szinapszisokban (majdnem azonos araacutenyban reacuteszletes kifejteacutes a VII6 fejezetben
talaacutelhatoacute) szinteacuten erősen azt sugallja hogy kolokalizaacuteloacutednak a szomatikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus kompartmentjeacuteben
106
VII MEGBESZEacuteLEacuteS
Eacutertekezeacutesem legfontosabb eredmeacutenyei a koumlvetkezők
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokban
A hippokampaacutelis piramissejtekről joacutel ismert hogy kifejeznek nNOS-t eacutes leiacutertaacutek
a serkentő szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacutehoz viszonyiacutetott pontos
elhelyezkedeacuteseacutet is (laacutesd III51 alfejezetben) Feltehetően azeacutert nem volt adat az nNOS
107
GABAerg szinapszokban valoacute elhelyezkedeacuteseacuteről mert a serkentő szinapszisok
hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesaacuteban betoumlltoumltt szerepe toumlbb figyelmet nyert (laacutesd III572
alfejezet) illetve azeacutert is mert az nNOS jel csak nagyon gyengeacuten fixaacutelt szoumlveten
mutathatoacute ki beaacutegyazaacutes előtti kiacuteseacuterletekben (laacutesd V2 fejezet) A hippokampaacutelis CA1
piramissejtek kuumlloumlnboumlző tiacutepusuacute interneuronok aacuteltal szabaacutelyozoacutednak (laacutesd a III34
alfejezetben) melyek a piramissejtek kuumlloumlnboumlző domeacutenjeit ceacutelozzaacutek Kvantitatiacutev
eredmeacutenyeink eacutes a kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek arra engednek koumlvetkeztetni hogy a
kosaacutersejtek (mind a PV mind CCKvGluT3 tiacutepusuacute) aacuteltal keacutepzett szinapszisok nagy
reacutesze nNOS tartalmuacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is Hasonloacutean az AIS szinapszisok
melyeket a kandelaacuteber-sejtek keacutepeznek eacutes szaacutemos dendritikus szinapszis is nNOS
pozitiacutev volt A NO szaacutemaacutera a membraacutenok szabadon aacutetjaacuterhatoacutek meacutegis a NO jel csak paacuter
mikromeacuteterig detektaacutelhatoacute a termelődeacutes helyeacutetől (Iino 2006 Namiki et al 2005) Ezek
a tulajdonsaacutegok azt sugalljaacutek hogy a NO jelaacutetvitel nemcsak hateacutekony eacutes gyors vaacutelaszra
keacutepes hanem szinapszis specifikus is (laacutesd a III53 alfejezetben) Eredmeacutenyeink
szerint az nNOS nagy felduacutesulaacutest mutatott a GABAerg szinapszisokban (a
posztszinaptikus membraacutenban) a szomszeacutedos nem-szinaptikus membraacuten domeacutenekkel
oumlsszehasonliacutetva eacutes az interneuron terminaacutelisok melyek ezeket a szinapszisokat
alkotjaacutek tartalmaztak NO receptor NOsGC-t
Az nNOS akkor keacutepes NO termeleacutesre ha L-arginin eacutes oxigeacuten jelenleacuteteacuteben a
megemelkedett intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute hataacutesaacutera a kalcium-kalmodulin azt
aktivaacutelja (Bredt eacutes Snyder 1990 Lee eacutes Stull 1998) A serkentő szinapszisokban ezt a
lokaacutelis kalcium koncentraacutecioacutet szinaptikus NMDA receptorok eacutes egyeacuteb feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek tartjaacutek fenn Eddig nem igazoltaacutek olyan kalcium csatornaacutek jelenleacuteteacutet
a GABAerg szinapszisokban amik kellően magas kalcium szintet biztosiacutetanaacutenak a
GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten egeacuteszen lokaacutelisan Mindez nem is
meglepő tekintve hogy ezek beduacutesulaacutesa igen valoacutesziacutenűtlennek tűnt egy gaacutetloacute
szinapszisban Az L- eacutes T-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek jelen vannak ezen
szinapszisok koumlruumll a dendriteken eacutes a periszomatikus membraacutenokon (Kaacuteli eacutes Freund
2005 Magee et al 1998) Ezek a csatornaacutek mind dendritikus mind visszaterjedő
akcioacutes potenciaacutel hataacutesaacutera aktivaacuteloacutedhatnak megemelve a sejten beluumlli kalcium
koncetraacutecioacutejaacutet Amikor azonban az NMDA-adagolaacutes hataacutesaacutet vizsgaacuteltuk a
feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek gaacutetlaacutesa egyaacuteltalaacuten nem befolyaacutesolta a cGMP-jeloumlleacutest
108
(14 aacutebra E VI6 fejezet) iacutegy kicsi a valoacutesziacutenűseacutege hogy szerepet jaacutetszanaacutenak az
nNOS aktivaacutelaacutesaacuteban Bizonyos irodalmi adatok alapjaacuten az nNOS metabotroacutep
receptorokon keresztuumll intracellulaacuteris kalcium forraacutesboacutel is aktivaacutelhatoacute a mAchR
(kifejezetten M1M3) aktivaacutecioacutejaacutet vizsgaacuteltaacutek (Hu eacutes el-Fakahany 1993 Mathes eacutes
Thompson 1996) raacuteadaacutesul az M1M3 receptorok a piramissejtek teljes
szomatodendritikus tengelyeacuten megtalaacutelhatoacutek (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) valamint a mGluR5 aktivaacutecioacuteja hozhatoacute meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe
nNOS aktivaacutelaacutessal ami viszont leacutenyegesen kisebb mennyiseacutegben van jelen a (tuumlskeacuten
kiacutevuumlli) szomatodendritikus reacutegioacuteban (Lujaacuten et al 1997) Maacutes kutatoacutecsoportok szerint
azonban az nNOS kizaacuteroacutelag extracellulaacuteris forraacutesboacutel aktivaacutelhatoacute (Alagarsamy et al
1994 Muir et al 2010) Sajaacutet kiacuteseacuterleteink a metabotroacutep receptorok ingerleacuteseacutere ez
utoacutebbit tudtaacutek megerősiacuteteni a hippokampuszra neacutezve ugyanis sem a mAchR agonista
karbachol sem a mGluR5 agonista DHPG kuumlloumlnboumlző koncetraacutecioacutekban eacutes ideig
alkalmazva sem volt keacutepes az NO jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacutera (nem publikaacutelt adatok) A
lehetseacuteges kalcium forraacutesokat megvizsgaacutelva tehaacutet kizaacuteroacutelag az NMDA receptorok
aktivaacutelaacutesa tudta elindiacutetani az NO szinteacuteziseacutet (reacuteszletesen laacutesd VII5 eacutes VII6
fejezetben)
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
sal
Az NOsGC alegyseacutegek mRNS eloszlaacutesaacutet 8 napos patkaacuteny hippokampuszban kis
felbontaacutessal maacuter leiacutertaacutek eszerint gyenge α1 eacutes erősebb α2 eacutes β1 alegyseacuteg mintaacutezat volt
megfigyelhető (Gibb eacutes Garthwaite 2001) Felnőtt patkaacutenyokban ugyancsak kis
nagyiacutetaacutessal fennmaradt a nagy kuumlloumlnbseacuteg az α1 eacutes α2 alegyseacuteg festődeacuteseacuteben (Pifarreacute et
al 2007) Eredmeacutenyeink elsőkeacutent taacutertaacutek fel nagy felbontaacutessal sejtes szinten az α
alegyseacutegek elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban valamint az α1 eacutes α2 alegyseacuteg
festődeacuteseacutenek szeacutetvaacutelaacutesaacutet immunhisztokeacutemiai moacutedszerrel Kimutattuk hogy miacuteg az α1β1
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptor csak interneuronokban fejeződik ki addig az α2β1
komplex csak piramissejtekre korlaacutetozoacutedik mind egeacuterben mind patkaacutenyban
Eredmeacutenyuumlnk miszerint gyakorlatilag minden α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron pozitiacutev
volt β1 alegyseacutegre eacutes fordiacutetva nemcsak igazolja az antitestek specificitaacutesaacutet de
109
immunhisztokeacutemiai bizonyiacuteteacutekot szolgaacuteltat arra hogy nincs olyan interneuron ami csak
α2 tartalmuacute NOsGC-t fejezne ki A legtoumlbb periszomatikus axon terminaacutelis kifejezett
NOsGC α1 alegyseacuteget ami nagyban valoacutesziacutenűsiacuteti hogy mindkeacutet tiacutepusuacute szomatikus
gaacutetloacute szinapszis jeloumllődoumltt ezekben az aacutellatokban Raacuteadaacutesul sok axo-axonikus terminaacutelis
is tartalmazott NOsGC-t Ezek az adatok joacutel illeszkednek a periszomatikus szinapszisok
nNOS jeloumlleacuteseacuteneacutel tapasztaltakhoz ami azt sugallja hogy az NO szintaacutez eacutes az NO
receptor kifejeződeacutese a szinapszis keacutet oldalaacuten egybeesik A dendritikus eacutes
periszomatikus GABAerg terminaacutelisok NOsGC jeloumllődeacutese egeacuterben eacutes patkaacutenyban
megerősiacuteti hogy az NO jel detektaacutelhatoacute ezekben a terminaacutelisokban
Habaacuter a keacutet α alegyseacuteg elsődleges szerkezete jelentősen csak a regulaacutetoros
domeacutenben teacuter el egymaacutestoacutel eddig a keacutet izoforma- α1β1 eacutes α2β1- koumlzt semmilyen
funkcionaacutelisan relevaacutens kuumlloumlnbseacuteget sem mutattak ki a regulaacutecioacutes tulajdonsaacutegaik
szubsztraacutet affinitaacutesuk katalitikus aktivitaacutesuk vagy NO szenzitivitaacutesuk tekinteteacuteben (
laacutesd a III54 alfejezetben Russwurm et al 1998) Egy fontos kuumlloumlnbseacuteg azonban a keacutet
α alegyseacuteg koumlzt hogy szelektiacutev a szubcellulaacuteris ceacutelelemuumlk Uacutej eredmeacutenyek azt mutatjaacutek
hogy miacuteg az α1β1 izoforma citoplazmatikus addig az α2β1 izoforma lehorgonyzoacutedik a
PDZ-domeacutent hodozoacute PSD-95 feheacuterjeacutehez (Russwurm et al 2001) ami a serkentő
posztszinaptikus denzitaacutes egyik alkotoacuteja Tovaacutebbi adatokboacutel az is kideruumll hogy
valoacutejaacuteban a PSD-95 az NOcGMP kaszkaacuted szinte minden elemeacutevel keacutepes koumllcsoumlnhatni
beleeacutertve az nNOS-t is (Brenman et al 1996 Koesling et al 2004 Russwurm eacutes
Koesling 2002) Eacuteppen ezeacutert azt gondoljuk hogy a hippokampaacutelis piramissejtek
serkentő szinapszisaiban a PSD-95 koumlti az NOsGC α2β1-t az nNOS-sal eacutes az NMDA
receptorral egyuumltt a posztszinaptikus oldalon miacuteg preszinaptikusan az α2β1 egyeacuteb PDZ-
domeacuten tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutehez koumltődhet mint peacuteldaacuteul a szinapszis-asszociaacutelt
protein-97 (Muumlller et al 1995) Habaacuter a piramissejtekre eacuterkező GABAerg
szinapszisokban meacuteg nem figyeltek meg PSD-95 feheacuterjeacutet toumlbb PDZ-domeacuten tartalmuacute
horgonyzoacute feheacuterjeacutet mint a glutamaacutet-receptor-koumllcsoumlnhatoacute proteint (GRIP1) vagy a
szinaptikus aacutellvaacutenyzoacute molekula (SSCAM) sikeruumllt kimutatni (Charych et al 2004
Hirao et al 1998 Kittler et al 2004 Sumita et al 2007) Ezek tehaacutet horgonyzoacuteik
lehetnek az nNOS molekulaacuteknak a GABAerg szinapszisokban ahova akaacuter meacuteg az
NOsGC α2β1 izoforma is bekoumltődhet Ahogy a munkaacutenkboacutel is kideruumllt az α1β1 izoforma
pedig a szinapszisok preszinaptikus oldalaacuten vagyis csak a GABAerg terminaacutelisokban
110
volt jelen Spekulaacutecioacutekeacutent azt is felteacutetelezhetjuumlk hogy mivel az interneuronokon
veacutegződő serkentő szinapszisokban szinteacuten talaacutelhatoacute PSD-95 (El-Husseini et al 2000)
az α2 alegyseacuteg azonban hiaacutenyzik az interneuronokboacutel iacutegy az interneuronok serkentő
szinapszisaiboacutel hiaacutenyozhat a szinaptikus plaszticitaacutes ezen formaacuteja
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC koumlzvetiacutetette jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
Az in situ hibridizaacutecioacutes eacutes immunhisztokeacutemiai adatok azt mutattaacutek hogy nem
minden interneuron volt egyformaacuten pozitiacutev NOsGC α1 alegyseacutegre Megvizsgaacutelva neacutegy
ritkaacuten aacutetlapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet a fluoreszcens meacutereacuteseink azt mutattaacutek hogy
miacuteg a periszomatikus CCK eacutes PV pozitiacutev interneuronok nagy reacutesze kifejez NOsGC-t
addig a dendriteket ceacutelzoacute SOM eacutes nNOS pozitiacutev interneuronok kevesebb mint
egyharmada tartalmazott NOsGC-t Azt is kimutattuk hogy a CCK pozitiacutev kosaacutersejtek
amiket CB1 receptor ellenes immunreakcioacute segiacutetseacutegeacutevel azonosiacutetottunk sosem fednek
aacutet az nNOS tartalmuacute interneuronok populaacutecioacutejaacuteval a CA1 teruumlleteacuten Az NOsGC
kimutataacutesa ezen interneuronok egy bizonyos reacuteszeacuteben nem felteacutetlenuumll jelenti azt hogy
az NOsGC tartalom tovaacutebbi alpopulaacutecioacutekra osztanaacute ezeket az interneuron tiacutepusokat
Sokkal inkaacutebb egy dinamikusan vaacuteltozoacute aacutellapotfuumlggő tulajdonsaacutega lehet az NOsGC
tartalom ezeknek a sejteknek Mindazonaacuteltal eacuterdekes hogy szignifikaacutens korrelaacutecioacute
mutatkozott a PV vagy nNOS pozitiacutev sejttestek meacuterete eacutes NOsGCα1 tartalma koumlzoumltt
ami arra utal hogy az NOsGC jelenleacutete alapvető metabolikus kuumlloumlnbseacutegekkel van
kapcsolatban meacuteg egy adott interneuron populaacutecioacuten beluumll is (az ok-okozati oumlsszefuumlggeacutes
egyelőre bizonyiacutetaacutesra vaacuter) Oumlsszegezve eredmeacutenyeink megmutattaacutek hogy az NO
jelaacutetvitel molekulaacuteris alkotoacuteelemei jelen vannak a hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben eacutes kuumlloumlnboumlzik a glutamaacuteterg szinapszisokban talaacuteltakhoz
keacutepest Ez a molekulaacuteris kuumlloumlnbseacuteg lehetőveacute teszi a gaacutetloacute eacutes serkentő szinaptikus
plaszticitaacutes szelektiacutev eacutes kuumlloumlnboumlző manipulaacutecioacutejaacutet ami remeacutenyt adhat a joumlvőben olyan
idegrendszeri megbetegedeacutesek farmakoteraacutepiaacutejaacuteban melyek a serkenteacutes eacutes a gaacutetlaacutes
egyensuacutelyaacutenak felborulaacutesaacuteval jaacuternak az agykeacuteregben
111
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesra
Az NOsGC-eacuten keresztuumll leacutetrejoumlvő cGMP szinteacutezis a meghataacuterozoacute leacutepeacutes a NO
jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel az agyban (Boulton et al 1994 Makhinson et al 2006
Monfort et al 2002) Szubkortikaacutelis teruumlleteken a NO-NOsGC-cGMP uacutetvonal szerepeacutet
a GABAerg neurotranszmisszioacute serkenteacuteseacuteben (Klyachko et al 2001 Kraus eacutes Prast
2002 Li et al 2004) eacutes gaacutetlaacutesaacuteban (Ozaki et al 2000) is kimutattaacutek A hippokampusz
GABAerg szinapszisairoacutel egyetlen adat aacutell rendelkezeacutesuumlnkre amikor is a CCK (eacutes
CB1R) tartalmuacute kosaacutersejtek DSI jelenseacutegeacutet vizsgaacutelva az NO az eCB-okkal
egyuumlttműkoumldoumltt a GABAerg jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezve (Makara et al 2007) A
hippokampusz toumlbbi interneuronjaacutenak NO szabaacutelyozaacutesaacuteroacutel egyelőre nincs adat A
cGMP legfontosabb ceacutelelemei (reacuteszletesen laacutesd a III56 alfejezetben) (1) a CNG
csatornaacutek melyek koumlzuumll neacutehaacutenyat maacuter kimutattak hippokampaacutelis interneuronokban
(Kingston et al 1996 Loumlrincz et al 2002 Maccaferri eacutes McBain 1996) (2) a cGMP-
fuumlggő foszfodieacuteszteraacutezok (PDE) szinteacuten kimutathatoacutek interneuronokban eacutes (3) a PKG
enzimek ami valoacutesziacutenűleg szinteacuten megtalaacutelhatoacute interneuronokban (de Vente et al
2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKGII a paraventrikulaacuteris magban
NO-cGMP-fuumlggő moacutedon a GABAerg transzmisszioacute noumlvekedeacuteseacutet okozta (Li et al
2004) A PDE-k hataacutesai sokreacutetűek lehetnek visszahathatnak a cGMP bontaacutesaacutera cGMP
fuumlggő moacutedon kihathatnak a cAMP lebontaacutesaacutera eacutes a cAMP-fuumlggő PDE-k is fokozhatjaacutek
a cGMP lebontaacutesaacutet A cGMP-cAMP egyensuacutely eltolaacutesa is kihat a neurotranszmisszioacutera
Habaacuter a ceacutelelemek megleacutete toumlbbnyire igazolt a hippokampuszban interneuron tiacutepus
terminaacutelis populaacutecioacutes szintű eloszlaacutesuk nem ismert
Az agyban aacuteltalaacutenosan a NO hataacutesa kisseacute ellentmondaacutesos mind a GABAerg
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesa mind serkenteacutese ismert Erre toumlbb magyaraacutezat is lehetseacuteges vagy a
kiacuteseacuterleteket nem veacutegezteacutek megfelelő NO koncentraacutecioacute mellett ami nem meglepő
ismerve a mostansaacuteg napvilaacutegot laacutetott valoacutes fizioloacutegiaacutes NO koncentraacutecioacutekat (laacutesd a
III53 alfejezetben) vagy pedig lehet egyeacuteb bioloacutegiai magyaraacutezata is Utoacutebbira peacutelda
lehet hogy a koraacutebban emliacutetett ceacutelelemek kuumlloumlnboumlző kombinaacutecioacutei a terminaacutelis
populaacutecioacutekban akaacuter ellenteacutetes hataacutest is kifejthetnek a GABAerg transzmisszioacutera A
hippokampuszban ndash ahol az NO-eCB koumllcsoumlnhataacutesaacutet maacuter leiacutertaacutek ndash egy nemreacutegiben
publikaacutelt cikkből kideruumllt hogy ha a kainaacutet receptorok oumlnmagukban helyezkedtek el a
112
preszinaptikus terminaacutelison akkor aktivaacutecioacutejuk a transzmisszioacute serkenteacuteseacutet amikor
CB1 receptorokkal egyuumltt fejeződtek ki akkor annak gaacutetlaacutesaacutet okozzaacutek (Lourenccedilo et al
2010) Paacuterhuzamot vonva a periszomatikus kosaacutersejtekkel elkeacutepzelhetőnek tartom
hogy a PV kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a NO noumlvelneacute a GABA felszabadulaacutesaacutet a CCK-
CB1 kosaacuter terminaacutelisokban pedig a NO az eCB rendszerrel egyuumlttműkoumldve
csoumlkkenteneacute azt Ez funkcionaacutelis szempontboacutel is megaacutellnaacute a helyeacutet hiszen a CCK
kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel adott esetben (faacutezis-előretoloacutedaacutes) mindenkeacuteppen meg kell
szabadulni (a keacutet paacutelya erősiacuteti egymaacutest) miacuteg az ldquooacuteraműrdquo PV kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel
semmikeacuteppen sem erősiacuteteacutesuumlk pedig veacutelemeacutenyem szerint segiacuteteneacute az oszcillaacutecioacutekban
betoumlltoumltt szerepuumlket Egy ilyen ldquoJanusrdquo szabaacutelyozaacutesra szinteacuten elkeacutepzelhető egy PDE-
hipoteacutezis a kuumlloumlnboumlző PDE-k a jelaacutetvitel serkenteacuteseacutet eacutes gaacutetlaacutesaacutet is okozhatjaacutek Ha egy
ilyen szeacutetvaacutelaacutes teacutenyleg leacutetezne annak klinikai koumlvetkezmeacutenyei is lehetneacutenek hiszen a
legtoumlbb PDE-nak specifikus gaacutetloacuteszere is van raacuteadaacutesul ezek maacutes indikaacutecioacuteval maacuter
forgalomban leacutevő gyoacutegyszerek (sziacuteveleacutegtelenseacuteg erektilis zavarok)
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Az NMDA receptorok eacutes a kalciumfuumlggő nNOS egyuumltt van lehorgonyozva a
glutamaacuteterg szinapszisokban ami biztosiacutetja hogy az nNOS műkoumldeacutese aktivitaacutesfuumlggő
moacutedon koumlvetkezzen be Eredmeacutenyeink alapjaacuten a nNOS a piramissejtek sejttesteacutere
eacuterkező GABAerg szinapszisokban is kifejeződik Bizonyos periszomatikus
szinapszisokban a NO a szinaptikus transzmisszioacutet is keacutepes befolyaacutesolni (laacutesd előbb
(Makara et al 2007) Azt is kimutattuk hogy az NMDA receptorok felelősek lehetnek
az nNOS beindiacutetaacutesaacuteeacutert a GABAerg szinapszisokban eacutes ennek koumlvetkezmeacutenyekeacutent
keletkezik is cGMP a GABAerg terminaacutelisokban Radioimmunoassay segiacutetseacutegeacutevel maacutes
kutatoacutecsoportok kimutattaacutek hogy miacuteg NMDA (300 μM) adagolaacutesa hatalmas cGMP
noumlvekedeacutessel jaacuter a vad tiacutepusuacute egeacuter CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutejaacuteban addig nem
figyelhető meg cGMP szint noumlvekedeacutes az NOsGC α1-- egeacuter ugyanezen agyteruumlleteacuten
(Taqatqeh et al 2009) Tekintve hogy kiacuteseacuterleteinkben az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmuacute
NO receptor kizaacuteroacutelag GABAerg interneuronokban volt kimutathatoacute ezen az
agyteruumlleten a fenti eredmeacutenyek azt sugalljaacutek hogy az NMDA kivaacuteltotta cGMP
felhalmozoacutedaacutes elsősorban a GABAerg interneuronokban toumlrteacutent Valoacuteban azt talaacuteltuk
113
hogy a hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletekhez adagolt mindoumlssze 5μM NMDA massziacutev
cGMP halmozoacutedaacutest indukaacutelt a kosaacutersejtek axonterminaacutelisaiban Valoacutesziacutenűtlen azonban
hogy ez a hataacutes direkt moacutedon az interneuronok dendritjein leacutevő NMDA receptorokon
keresztuumll joumltt volna leacutetre mert a hataacutes vaacuteltozatlan maradt mikor tetrodotoxin (TTX)
segiacutetseacutegeacutevel gaacutetoltuk az akcioacutes potenciaacutelok terjedeacuteseacutet ami termeacuteszetesen eacuterintette az
interneuronokat is Tovaacutebbaacute kimutattaacutek hogy valoacutesziacutenűtlen hogy 10μM-naacutel kevesebb
NMDA NO termeleacutest vaacuteltson ki az nNOS pozitiacutev interneuronokboacutel Amikor 100μM
NMDA-val leacutetre is hoztaacutek az NO termeleacutest ezen interneuronokban a TTX akkor is
keacutepes volt kiveacutedeni ezt a hataacutest (Lovick et al 1999) Ez megerősiacuteti hogy
valoacutesziacutenűtlen hogy kiacuteseacuterleteink soraacuten az 5μM NMDA adagolaacutesaacutenak baacutermilyen hataacutesa
lett volna az interneuronok NO termeleacuteseacutere TTX jelenleacuteteacuteben A feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek gaacutetlaacutesa sem befolyaacutesolta az NMDA aacuteltal leacutetrehozott hataacutest ami azt
sugallja hogy az NMDA receptorokon keresztuumlli kalcium beaacuteramlaacutes hateacutekony volt
Raacuteadaacutesul eacutelettani kiacuteseacuterletek alapjaacuten a NO koncentraacutecioacuteja 1 nM (vagy az alatti) eacuterteacuteket
vesz fel a termelődeacutes helyeacuten eacutes gyorsan csoumlkken a szinapszis koumlruumll a szoumlvet magas NO
elnyelőkeacutepesseacutege miatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Iacutegy tehaacutet valoacutesziacutenűtlen hogy a NO a
termelődeacutes helyeacutetől szaacutemiacutetott 1-15 mikromeacuteteren tuacutel keacutepes lenne befolyaacutesolni a helyi
jelaacutetvitelt az axon terminaacutelisokban Az NMDA indukaacutelta cGMP felhalmozoacutedaacutes teljesen
kiveacutedhető volt NMDAR nNOS vagy NOsGC gaacutetloacutek előinkubaacutelaacutesaacuteval eacutes teljesen
hiaacutenyzott az nNOS -- egerekből Ezen eredmeacutenyek arra utalnak hogy az NMDA
receptorok melyeket koumlzvetlenuumll a szomatikus GABAerg szinapszisokban talaacuteltunk
felelősek az nNOS-NO-NOsGC-cGMP kaszkaacuted beindiacutetaacutesaacuteeacutert Habaacuter munkaacutenkban a
CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutera foacutekuszaacuteltunk eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a
szinapszisok NO-fuumlggő szabaacutelyozaacutesa kuumlloumlnboumlzőkeacuteppen műkoumldik a hippokampusz egyes
reacutegioacuteiban A NO donor minden Ammon-szarvi teruumlleten keacutepes volt a cGMP jel
emeleacuteseacutere a gyrus dentatusban azonban nem ami valoacutesziacutenűleg a szemcsesejtek
speciaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegainak eacutes ebből koumlvetkező szerepuumlknek koumlszoumlnhető (laacutesd
a III32 eacutes III33 alfejezetekben) Mindamellett feltűnő kuumlloumlnbseacutegek voltak az
Ammon szarv kuumlloumlnboumlző reacutegioacutei koumlzoumltt is A CA1 eacutes CA3c kosaacutersejt terminaacutelisaiban
nem volt nNOS-cGMP alapaktivitaacutes de massziacutevan aktivaacutelhatoacute volt NMDA
adagolaacutesaacuteval miacuteg a CA3ab reacutegioacute kosaacutersejt terminaacutelisai rendelkeztek neacutemi cGMP
aktivitaacutessal de NMDA adaacutesaacuteval maacuter nem lehetett tovaacutebbi noumlvekedeacutest eleacuterni Annak
114
hogy a CA3ab eacutes CA3c piramissejtek morfoloacutegiai kuumlloumlnbseacutegeinek (laacutesd a III32 eacutes
III33 alfejezetekben) van-e jelentőseacutege a jelenseacutegben nem tisztaacutezott Oumlnmagaacuteban nem
magyaraacutezhatja a reacutegioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteget az NMDA receptorok kuumlloumlnboumlző NMDA
koumlteacutesi affinitaacutesa mivel a CA3c ebben nem kuumlloumlnboumlzik a toumlbbi CA3 reacutegioacutetoacutel eacutes az
NMDA koumlteacutes a gyrus dentatusban is erős (Monaghan eacutes Cotman 1985) Ezek a
regionaacutelis kuumlloumlnbseacutegek megfigyelhetők voltak a TTX tartalmuacute magneacutezium-mentes
oldat alkalmazaacutesaacutenaacutel is ami azt mutatja hogy valoacutesziacutenűleg nem az NMDA receptorok
feszuumlltseacuteg-eacuterzeacutekenyseacutegeacuteben volt kuumlloumlnbseacuteg az egyes reacutegioacutekban Egy koraacutebbi
tanulmaacutenyban nagy teacuterbeli felbontaacutesuacute NMDA mikroinjektaacutelaacutest veacutegeztek a
hippokampaacutelis principaacutelis sejtek sejttestei mellett eacutes a keletkező NO koncentraacutecioacutejaacutet a
koumlzvetlen koumlzeleacuteben meacuterteacutek mikroszenzor segiacutetseacutegeacutevel (Ledo et al 2004) Ezekben a
kiacuteseacuterletekben a hippokampusz kuumlloumlnboumlző reacutegioacuteiban meacutert NO koncentraacutecioacute joacutel korrelaacutelt
az aacuteltalunk NMDA-val kivaacuteltott reacutegioacutespecifikus cGMP termelődeacutessel Eredmeacutenyeink
azt sugalljaacutek hogy azok a meacutert kuumlloumlnbseacutegek joacutereacuteszt a periszomatikus GABAerg
szinapszisokban leacutetrejoumlvő massziacutev nNOS-cGMP kaszkaacuted aktivaacutecioacutejaacuteboacutel szaacutermaznak
mivel a mikroszenzor a periszomatikus reacutegioacuteban volt eacutes a glutamaacuteterg terminaacutelisok
nagy reacutesze toumlbb tiacutez mikromeacuteterre talaacutelhatoacute innen a stratum radiatumban
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokban
Ahogy az eredmeacutenyekneacutel olvashatoacute a szomatikus GABAerg szinapszisok 75-
a tartalmazott nNOS enzimet posztszinaptikusan miacuteg 79-a a terminaacutelisaiknak NO
receptor tartalmuacute (NOsGC α1β1) volt Tovaacutebbaacute ezen GABAerg terminaacutelisok 57-a
cGMP termeleacutest mutat NMDA adagolaacutesaacutera eacutes legalaacutebb 66-a ezeknek a
szinapszisoknak kifejezi az NMDA receptor GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegeacutet
posztszinaptikusan Ezen alegyseacutegek eloszlaacutesa nem kuumlloumlnboumlzoumltt a kuumlloumlnboumlző
kosaacutersejtek szinapszisaiban ami arra utal hogy az NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP
uacutetvonal a legtoumlbb ha nem az oumlsszes GABAerg szinapszisban megtalaacutelhatoacute (19 aacutebra) A
kalciumfuumlggő nNOS 05-1 μM kalcium hataacutesaacutera kezd NO termeleacutesbe (Lee eacutes Stull
1998) A glutamaacuteterg szinapszisokban ekkora meacuterteacutekű kalciumszint noumlvekedeacutes a
funkcionaacutelisan koumltoumltt NMDA receptorokon keresztuumll joumln leacutetre (Brenman eacutes Bredt
1997) Az NMDA receptorok eacutes az nNOS posztszinaptikus asszociaacutecioacuteja biztosiacutetja
115
hogy a NO termelődeacutese a szinapszisokban teacuterben korlaacutetozottan eacutes aktivitaacutes fuumlggő
moacutedon joumlhessen leacutetre ami nagyban noumlveli az informaacutecioacute feldolgozoacute kapacitaacutest eacutes a
teacuterbeli szelektivitaacutest Ez kuumlloumlnoumlsen fontos lehet a GABAerg interneuronok aacuteltal keacutepzett
szinapszisokban mert ezen neuronok alapvető szerepet jaacutetszanak a populaacutecioacutes kisuumlleacutesi
mintaacutezatok szabaacutelyozaacutesaacuteban a hippokampuszban (Freund 2003) Habaacuter becsleacuteseink
alapjaacuten koumlruumllbeluumll oumltszoumlr kevesebb NMDA receptor van a GABAerg szinapszisokban a
glutamaacuteterg szinapszisokhoz keacutepest kinetikai meacutereacutesek alapjaacuten ez toumlbb mint eleacutegseacuteges
ahhoz hogy preszinaptikusan cGMP felhalmozoacutedaacutest okozzon koumlszoumlnhetően a NO-jel
nagyon hateacutekony detektaacutecioacutejaacutenak eacutes amplifikaacutecioacutejaacutenak (laacutesd a III54 alfejezetben
(Garthwaite 2008) Mind az nNOS mind az NMDA receptorok PDZ-tartalmuacute
feheacuterjeacutekhez vannak lehorgonyozva a glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus
denzitaacutesaacutehoz Mindemellett a ldquoSynaptic Scaffolding Moleculerdquo (SSCAM) PDZ-domeacuten
tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutet azonkiacutevuumll hogy megtalaacuteltaacutek hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisokban is (laacutesd VII2 fejezetben (Sumita et al 2007) kimutattaacutek az NMDA
receptor alegyseacutegekkel valoacute interakcioacutejaacutet is (Hirao et al 1998) Koumlvetkezeacuteskeacuteppen ezek
a feheacuterjeacutek felelősek lehetnek az NMDA receptorok eacutes nNOS egyuumlttes lehorgonyzaacutesaacuteeacutert
a GABAerg szinapszisokban
A GABAerg szinapszisokban elhelyezkedő NMDA receptorok az NO rendszer
aktivaacutelaacutesaacuten kiacutevuumll fontos szerepet jaacutetszhatnak a GABAA receptorok szinaptikus
szintjeacutenek aktivitaacutesfuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban is (Muir et al 2010)
NMDA receptor koumlzvetiacutetette aacuteramokat maacuter reacutegoacuteta leiacutertak a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuteboacutel toumlrteacutenő elvezeteacutes soraacuten eacutes elektrofizioloacutegiai meacutereacutesek alapjaacuten az NMDA
receptorok toumlbb mint egyharmada a serkentő szinapszisokon kiacutevuumll helyezkedik el (laacutesd
a III632 alfejezetben) Eredmeacutenyeinkkel egyeteacuterteacutesben a leguacutejabb eredmeacutenyek
alapjaacuten a sejttesten a GluN1 alegyseacuteg mellett GluN2A eacutes GluN2B oumlsszeteacutetelű NMDA
receptorok is vannak (Harris eacutes Pettit 2007) Bebizonyiacutetottuk hogy a GABAerg
szinapszisok mindhaacuterom NMDAR alegyseacuteget kifejezik mindamellett azt is kimutattuk
hogy egy reacuteszuumlk ldquovaloacutebanrdquo extraszinaptikus A piramissejtek sejttesteacutere nem eacuterkeznek
glutamaacuteterg szinapszisok (Megiacuteas et al 2001) ami tovaacutebb erősiacuteti hogy ezek a
receptorok extraszinaptikusak
116
19 Aacutebra Az NMDAR-nNOS jelpaacutelya felteacutetelezett uacutetvonalaacutenak sematikus aacutebraacuteja a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisokban
Az aacutebraacuten egy szinapszis sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban
helyezkednek el az NMDA receptorok melyeket felteacutetelezhetően a GABAerg
szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute glutamaacutet-receptor horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl GRIP1
SSCAM) kapcsoljaacutek oumlssze a membraacuten alatt talaacutelhatoacute nNOS molekulaacutekkal Az nNOS
Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid termeleacutes mely
a preszinaptikus receptoraacuten az α1β1 alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NOsGC-eacuten hatva cGMP
termeleacuteshez vezet A cGMP aacuteltal iraacutenyiacutetott maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak minden
bizonnyal befolyaacutesoljaacutek a terminaacutelisban leacutetrejoumlvő neurotranszmisszioacutet A kezdeti leacutepeacutes
vagyis az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja szaacutemos forraacutesboacutel szaacutermazhat bdquotuacutelcsorduloacuterdquo
vagy asztrocita eredetű glutamaacutetboacutel eacutesvagy a GABAerg terminaacutelisok
aszpartaacutetglutamaacutet uumlriacuteteacuteseacuteből
117
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacutera
A leghataacutesosabb endogeacuten NMDA receptor ligand a glutamaacutet eacutes az aszpartaacutet A
hippokampaacutelis CCK-tartalmuacute kosaacutersejtek kifejeznek vGluT3 tiacutepusuacute vezikulaacuteris
glutamaacutet transzportert (Somogyi et al 2004) Megfigyelteacutek hogy a halloacuterendszerben a
haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacutenek szempontjaacuteboacutel alapvető a vGluT3 tartalmuacute GABAerg
terminaacutelisok egyuumlttes glutamaacutet uumlriacuteteacutese (Noh et al 2010) Meglepő moacutedon
hippokampaacutelis GABAerg terminaacutelisokroacutel kimutattaacutek hogy keacutepesek vezikulaacuterisan
aszpartaacutetot uumlriacuteteni (Gundersen et al 2004) Az eddigi egyetlen ismert vezikulaacuteris
aszpartaacutet transzportert is sikeruumllt maacuter kimutatni hippokampaacutelis szinaptikus vezikulaacutekon
(Miyaji et al 2008) Iacutegy az aszpartaacutet eacutesvagy glutamaacutet ami a GABAerg
terminaacutelisokboacutel uumlruumllt keacutepes lehet aktivaacutelni a GABAerg szinapszisban leacutevő NMDA
receptorokat Habaacuter a gyrus dentatus-ban mutattak maacuter ki NMDA receptorokat
szomatikus szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisokban eacutes immuncitokeacutemiai
bizonyiacuteteacutekot is talaacuteltak GABAerg terminaacutelisokboacutel toumlrteacutenő aszpartaacutet uumlriacuteteacutesre (Gundersen
et al 2004) az NO koumlzvetiacutetette szabaacutelyozaacutes minden bizonnyal elteacuterő itt mivel nem
tapasztaltunk cGMP jelet a gyrus dentatus kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Egy maacutesik lehetseacuteges mechanizmus az NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutera az
asztrocitaacutekboacutel toumlrteacutenő glutamaacutet uumlriacuteteacutes A periszomatikus GABAerg interneuronok
ismeacutetlődő ingerleacuteseacutevel kalcium hullaacutemokat lehet kivaacuteltani a szomszeacutedos asztrocitaacutekban
GABAB receptorok aktivaacutecioacutejaacuten keresztuumll Ennek eredmeacutenyekeacutent az asztrocitaacutek
glutamaacutetot uumlriacutetenek mely keacutepes vaacuteltoztatni a gaacutetloacute posztszinaptikus aacuteramokat Ezt a
hataacutest ionotroacutep glutamaacutet receptor antagonistaacuteval gaacutetolni lehetett (Kang et al 1998)
Annak eacuterdekeacuteben hogy hateacutekonyan lehessen beindiacutetani az NMDAR-nNOS-cGMP
uacutetvonalat a GABAerg szinapszisokban a glutamaacutet vagy aszpartaacutet jelnek egybe kell
esnie a piramissejt membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval amit legnagyobb valoacutesziacutenűseacuteggel egy
akcioacutes potenciaacutel ideacutez elő Dendritikus vagy visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelok mind
hataacutessal lehetnek a taacutevolabbi GABAerg szinapszisokra is Ez a mechanizmus- az
asztrocita haacuteloacutezat aktivaacutecioacutes aacutellapota aacuteltal befolyaacutesolva-lehetőveacute teszi a GABAerg
transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesaacutet mind a piramissejt mind az afferens interneuron
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben
118
VII8 A NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid
rendszerrel a GABAerg szinapszisokban
Felmeruumll a keacuterdeacutes hogy mieacutert leacutetezik keacutet retrograacuted rendszer a GABAerg
szinapszisokban egymaacutessal paacuterhuzamosan Miben maacutes a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
maacuter joacutel ismert endokannabinoid jelaacutetvitelhez keacutepest Ezekre a keacuterdeacutesekre proacutebaacutelok
vaacutelaszt adni neacutemely ponton azonban csak hipoteacutezisemre hagyatkozhatok
Elsőre is szembeoumltlő kuumlloumlnbseacuteg a keacutet retrograacuted jel szinapszis populaacutecioacutek koumlzoumltti
megoszlaacutesa Miacuteg az eCB jelaacutetvitel kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneurok szaacutemaacutera eacuterhető
el addig a NO jelaacutetvitel az interneuronok szinapszisaiban joacuteval aacuteltalaacutenosabb
mechanizmusnak tűnik
Koumlvetkező kuumlloumlnbseacuteg a jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacuteban hogy miacuteg az NO szinteacutezise
NMDA-receptorokhoz koumltoumltt (feszuumllseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutek blokkolaacutesa nem
vaacuteltoztatta a cGMP felhalmozoacutedaacutesaacutet eacutes a metabotroacutep receptrok aktivaacutelaacutesa sem vaacuteltott ki
NO szinteacutezist laacutesd a VII1 alfejezetben) addig az eCB szinteacutezise szaacutemos inger hataacutesaacutera
(IC eacutes EC kalcium-szint noumlvekedeacutesen keresztuumll egyaraacutent illetve metabotroacutep
receptorokon kalcium-fuumlggetlen uacutetvonalon is laacutesd a III42 alfejezetben) veacutegbemehet
Ha a kalciumfuumlggő eCB szinteacutezist vesszuumlk az oumlsszehasonliacutetaacutes alapjaacuteul akkor irodalmi
adatok alapjaacuten az eCB szinteacutezis 4 microM koumlruumlli intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute mellett
indul meg (Wang eacutes Zucker 2001) miacuteg az NO szinteacutezis kalciumigeacutenye ~05-1 microM
(Bredt eacutes Snyder 1990) vagyis sokkal kisebb ingeruumllet mellett is kialakul az NO
hataacutesa A szintetizaacuteloacute enzimek elhelyezkedeacutese is fontos kuumlloumlnbseacuteget mutat a DGLα
sosem talaacutelhatoacute a szinapszisban az mindig periszinaptikus miacuteg az nNOS szorosan
makromolekulaacuteris komplexbe van koumltve a teljes jelaacutetviteli apparaacutetussal a szinapszisban
iacutegy az nNOS szaacutemaacutera a kisebb NMDA receptor aktivaacutecioacute is lokaacutelisan elegendő
kalciumot biztosiacutet a szinteacutezishez NMDA receptor aktivaacutecioacuteval sejtkultuacuteraacuteban sikeruumllt
eCB szinteacutezist eacutes DSI-t (helyesebben NMDA-eCB-STD-t laacutesd a III422 alfejezetben)
kivaacuteltani a gaacutetloacute szinapszisokban de csak olyan magas NMDA koncetraacutecioacuteval ami
maximum egy glutamaacuteterg szinapszisban fordulhat elő alacsonyabb koncetraacutecioacuteval
pedig nem sikeruumllt DSI-t (NMDA-eCB-STD-t) kivaacuteltani (Ohno-Shosaku et al 2007) A
keacutet retrograacuted jel hatoacutetaacutevolsaacutega is meghataacuterozoacute Az eCB-ok 20 microm beluumll is keacutepesek meacuteg
szabaacutelyozni a koumlrnyezetuumlkben leacutevő szinapszisokat (hetroszinapsztikus modulaacutecioacute laacutesd a
119
III424 alfejezetben) miacuteg a NO hataacutesa szinapszis-specifikusnak tekinthető a
maximaacutelis 1-2 microm terjedeacutessel
Ezek alapjaacuten felteacutetelezhető hogy a keacutet jelpaacutelya maacutes funkcioacute ellaacutetaacutesaacutera
specializaacuteloacutedott a GABAerg szinapszisokban A eCB-CB1R jelaacutetvitel a preszinaptikus
GABAerg aktivitaacutestoacutel fuumlggetlenuumll a posztszinaptikus piramissejt aktivitaacutesaacutenak
megfelelően a depolarizaacutecioacute magas kalcium-szint eacutes az eCB heteroszinaptikus
terjedeacutese miatt toumlbb szinapszisban egyuumlttesen beindul (ami a faacutezis-előretoloacutedaacutes
kialakulaacutesaacutet eredmeacutenyezheti) Ezzel szemben az NMDA receptorok koincidencia
detektor tulajdonsaacutega miatt a NO rendszer aktivaacutelaacutesa csak a pre- eacutes posztszinaptikus
sejt vagy a haacuteloacutezati aktivitaacutesra reagaacuteloacute gliasejt eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes
aktivaacutecioacuteja soraacuten lokaacutelis kalciumszint noumlvekedeacutessel eacutes szinapszis-specifikusan alakul
ki sokkal pontosabb szabaacutelyozaacutest teacuteve lehetőveacute a pre- eacutes posztszinaptikus sejt
kommunikaacutecioacutejaacuteban
120
VIII KOumlVETKEZTETEacuteSEK
Eacutertekezeacutesem koumlvetkezteteacutesei az alaacutebbiak
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
121
IX OumlSSZEFOGLALAacuteS
A nitrogeacuten monoxid (NO) fontos szerepet jaacutetszik a neuronok szinaptikus
plaszticitaacutesaacuteban eacutes a retrograacuted jelaacutetvitelben Szintetizaacuteloacute enzime az idegsejtekben a
neuronalis NO szintaacutez (nNOS) Receptora a NO szenzitiacutev guanilaacutet ciklaacutez (NOsGC) az
agyban keacutet funkcionaacutelis alegyseacutegoumlsszeteacutetellel van jelen α1β1 eacutes α2β1 heterodimerkeacutent
Első kiacuteseacuterletsorozatunkban vizsgaacuteltuk hogy a retrograacuted NO jelaacutetviteli uacutetvonal elemei
jelen lehetnek-e a glutamaacuteterg szinapszisokon kiacutevuumll a GABAergekben is Munkaacutenkban
elsőkeacutent mutattuk ki hogy a nNOS megtalaacutelhatoacute a piramissejteken veacutegződő GABAerg
terminaacutelisok szinapszisaiban is Leiacutertuk hogy az NOsGC α1-alegyseacutegeacutet csak
interneuronok fejezik ki piramissejtek nem iacutegy feltehetően az előbbiek α1β1- miacuteg
utoacutebbiak α2β1-alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű NO-receptort hasznaacutelnak Kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez moacutedszerrel azt talaacuteltuk hogy a PV eacutes CCK pozitiacutev sejtek
terminaacutelisaiban is jelen van az α1 alegyseacuteg Az eredmeacutenyeink igazoljaacutek hogy a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisok rendelkeznek a retrogaacuted NO jelaacutetviteli
uacutetvonal molekulaacuteris elemeivel
Az NO termelődeacuteseacutehez posztszinaptikus kalcium-jelre van szuumlkseacuteg mely a
glutamaacuteterg szinapszisokban NMDAR-aktivaacutecioacute uacutetjaacuten joumln leacutetre Maacutesodik
kiacuteseacuterletsorozatunkban arra kerestuumlk a vaacutelaszt vajon a GABAerg szinapszisokban
beindiacutethatja-e az NMDAR aktivaacutecioacuteja az nNOS műkoumldeacuteseacutet eacutes megtaacutelalhatoacuteak-e ezen
receptorok a GABAerg szinapszisokban is Hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletben NMDA
adagolaacutesra jelentős cGMP termeleacutest figyeltuumlnk meg a GABAerg terminaacutelisokban ami
eltűnt a NO rendszer blokkoloacuteival eacutes hiaacutenyzott az nNOS geacutenkiuumltoumltt egeacuterből Fagyasztva
toumlreacuteses replika immunarany technikaacuteval eacutes beaacutegyazaacutes-utaacuteni immunhisztokeacutemiaacuteval
kimutattuk hogy a szomatikus GABAerg szinapszisok 23-a tartalmaz NMDAR-okat a
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban eacutes ezekben a szinapszisokban koumlzel 10-szer kisebb
NMDA-R sűrűseacuteget talaacuteltunk a serkentő szinapszisokhoz keacutepest
Koumlvetkezeacuteskeacuteppen a hippokampaacutelis kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaiban jelen
vannak az NMDAR-ok eacutes aktivaacutecioacutejuk NO koumlzvetiacutetette cGMP termeleacuteshez vezet a
ezekben terminaacutelisokban Az aacuteltalunk leiacutert jelaacutetviteli uacutetvonal szerepet jaacutetszhat a
piramissejtek GABAerg bemeneteacutenek aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban
122
SUMMARY
Nitric oxide (NO) plays an important role in synaptic plasticity and retrograde
signaling In neurons the synthetizing enzyme of NO is the neuronal nitric oxide
synthase (nNOS) Its receptor the NO-sensitive guanylate cyclase (NOsGC) is present
in the brain with two functional subunit composition as α1β1 and α2β1 heterodimers
In the first series of experiments we examined whether the molecular elements
of the retrograde NO signaling pathway are present not only in glutamatergic but also
in GABAergic synapses We showed for the first time that nNOS is also present in
GABAerg synapses on pyramidal cells We described that the α1-subunit of NOsGC is
present only in interneurons but not in pyramidal cells suggesting that the former
express α1β1 NO receptors while pyramidal cells express α2β1 subunits Using the
combined immunogold-immunoperoxidase technique we found that both PV and CCK
positive boutons express NO receptors Our results prove that GABAergic synapses on
pyramidal cells possess the molecular machinery for retrograde nitric-oxide signaling
The release of NO requires postsynaptic calcium elevation that is achieved via
NMDA receptors in glutamatergic synapses In the second series of experiments we
investigated whether activation of NMDA receptors could lead to the production of NO
in GABAergic synapses as well and whether NMDA receptors are also present in these
synapses We observed a significant cGMP production in GABAergic terminals after
NMDA application in in vitro hippocampal slice preparations that was absent when co-
applied with NO-system blockers or in slices from nNOS knockout animals Using
freeze-fracture replica labeling and postembedding immunogold labeling we found that
23 of somatic GABAergic synapses express NMDA receptors in the postsynaptic
active zone and the density of these receptors in these synapses was one order of
magnitude smaller than in the glutamatergic synapses
In conclusion the synapses of hippocampal basket terminals express NMDA
receptors postsynaptically the activation of which leads to presynaptic cGMP
production via the synthesis of NO This retrograde signaling pathway could play an
important role in the activity-dependent regulation of GABAergic input of pyramidal
cells
123
X IRODALOMJEGYZEacuteK
Abe M M Fukaya T Yagi M Mishina M Watanabe and K Sakimura 2004
NMDA receptor GluRepsilonNR2 subunits are essential for postsynaptic
localization and protein stability of GluRzeta1NR1 subunit J Neurosci v 24
p 7292-304
Abercrombie M 1946 Estimation of nuclear population from microtome sections
Anat Rec v 94 p 239-47
Acsaacutedy L A Kamondi A Siacutek T Freund and G Buzsaacuteki 1998 GABAergic cells are
the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus J
Neurosci v 18 p 3386-403
Acsaacutedy L and S Kaacuteli 2007 Models structure function the transformation of cortical
signals in the dentate gyrus Prog Brain Res v 163 p 577-99
Akashi K T Kakizaki H Kamiya M Fukaya M Yamasaki M Abe R Natsume
M Watanabe and K Sakimura 2009 NMDA receptor GluN2B (GluR epsilon
2NR2B) subunit is crucial for channel function postsynaptic macromolecular
organization and actin cytoskeleton at hippocampal CA3 synapses J Neurosci
v 29 p 10869-82
Alagarsamy S G Lonart and K M Johnson 1994 Regulation of nitric oxide
synthase activity in cortical slices by excitatory amino acids and calcium J
Neurosci Res v 38 p 648-53
Alderton W K C E Cooper and R G Knowles 2001 Nitric oxide synthases
structure function and inhibition Biochem J v 357 p 593-615
Amaral DG Witter MP Hippocampal formation In Paxinos G szerkesztő The rat
nervous system 2 kiadaacutes San Diego Academic Press 1995433-495
Armstrong C E Krook-Magnuson and I Soltesz 2012 Neurogliaform and Ivy Cells
A Major Family of nNOS Expressing GABAergic Neurons Front Neural
Circuits v 6 p 23
Auld D S and R Robitaille 2003 Glial cells and neurotransmission an inclusive
view of synaptic function Neuron v 40 p 389-400
124
Bang M L and S Owczarek 2013 A matter of balance role of neurexin and
neuroligin at the synapse Neurochem Res v 38 p 1174-89
Bellamy T C J Wood D A Goodwin and J Garthwaite 2000 Rapid
desensitization of the nitric oxide receptor soluble guanylyl cyclase underlies
diversity of cellular cGMP responses Proc Natl Acad Sci U S A v 97 p 2928-
33
Bergmann O and J Friseacuten 2013 Neuroscience Why adults need new brain cells
Science v 340 p 695-6
Blackshaw S M J Eliasson A Sawa C C Watkins D Krug A Gupta T Arai R
J Ferrante and S H Snyder 2003 Species strain and developmental variations
in hippocampal neuronal and endothelial nitric oxide synthase clarify
discrepancies in nitric oxide-dependent synaptic plasticity Neuroscience v 119
p 979-90
Blahos J and R J Wenthold 1996 Relationship between N-methyl-D-aspartate
receptor NR1 splice variants and NR2 subunits J Biol Chem v 271 p 15669-
74
Blottner D 1999 Nitric oxide and target-organ control in the autonomic nervous
system anatomical distribution spatiotemporal signaling and neuroeffector
maintenance J Neurosci Res v 58 p 139-51
Blundell J C A Blaiss M R Etherton F Espinosa K Tabuchi C Walz M F
Bolliger T C Suumldhof and C M Powell 2010 Neuroligin-1 deletion results in
impaired spatial memory and increased repetitive behavior J Neurosci v 30 p
2115-29
Blundell J K Tabuchi M F Bolliger C A Blaiss N Brose X Liu T C Suumldhof
and C M Powell 2009 Increased anxiety-like behavior in mice lacking the
inhibitory synapse cell adhesion molecule neuroligin 2 Genes Brain Behav v
8 p 114-26
Bon C L and J Garthwaite 2003 On the role of nitric oxide in hippocampal long-
term potentiation J Neurosci v 23 p 1941-8
Bottos A A Rissone F Bussolino and M Arese 2011 Neurexins and neuroligins
synapses look out of the nervous system Cell Mol Life Sci v 68 p 2655-66
125
Boulton C L A J Irving E Southam B Potier J Garthwaite and G L
Collingridge 1994 The nitric oxide--cyclic GMP pathway and synaptic
depression in rat hippocampal slices Eur J Neurosci v 6 p 1528-35
Bredt D and S Snyder 1990 Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-
requiring enzyme Proc Natl Acad Sci U S A v 87 p 682-5
Brenman J and D Bredt 1997 Synaptic signaling by nitric oxide Curr Opin
Neurobiol v 7 p 374-8
Brenman J E D S Chao S H Gee A W McGee S E Craven D R Santillano Z
Wu F Huang H Xia M F Peters S C Froehner and D S Bredt 1996
Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95
and alpha1-syntrophin mediated by PDZ domains Cell v 84 p 757-67
Budreck E C O B Kwon J H Jung S Baudouin A Thommen H S Kim Y
Fukazawa H Harada K Tabuchi R Shigemoto P Scheiffele and J H Kim
2013 Neuroligin-1 controls synaptic abundance of NMDA-type glutamate
receptors through extracellular coupling Proc Natl Acad Sci U S A v 110 p
725-30
Burette A U Zabel R J Weinberg H H Schmidt and J G Valtschanoff 2002b
Synaptic localization of nitric oxide synthase and soluble guanylyl cyclase in the
hippocampus J Neurosci v 22 p 8961-70
Burgunder J M and P T Cheung 1994 Expression of soluble guanylyl cyclase gene
in adult rat brain Eur J Neurosci v 6 p 211-7
Buzsaacuteki G 1986 Hippocampal sharp waves their origin and significance Brain Res
v 398 p 242-52
Buzsaacuteki G 1989 Two-stage model of memory trace formation a role for noisy
brain states Neuroscience v 31 p 551-70
Chang Y and D Gottlieb 1988 Characterization of the proteins purified with
monoclonal antibodies to glutamic acid decarboxylase J Neurosci v 8 p
2123-30
Charych E I W Yu R Li D R Serwanski C P Miralles X Li B Y Yang N
Pinal R Walikonis and A L De Blas 2004 A four PDZ domain-containing
splice variant form of GRIP1 is localized in GABAergic and glutamatergic
synapses in the brain J Biol Chem v 279 p 38978-90
126
Chazot P L and F A Stephenson 1997 Molecular dissection of native mammalian
forebrain NMDA receptors containing the NR1 C2 exon direct demonstration
of NMDA receptors comprising NR1 NR2A and NR2B subunits within the
same complex J Neurochem v 69 p 2138-44
Chevaleyre V and P E Castillo 2003 Heterosynaptic LTD of hippocampal
GABAergic synapses a novel role of endocannabinoids in regulating
excitability Neuron v 38 p 461-72
Csicsvari J B Jamieson K D Wise and G Buzsaacuteki 2003 Mechanisms of gamma
oscillations in the hippocampus of the behaving rat Neuron v 37 p 311-22
Daff S 2010 NO synthase structures and mechanisms Nitric Oxide v 23 p 1-11
de Vente J E Asan S Gambaryan M Markerink-van Ittersum H Axer K Gallatz
S M Lohmann and M Palkovits 2001 Localization of cGMP-dependent
protein kinase type II in rat brain Neuroscience v 108 p 27-49
de Vente J and H Steinbusch 1992 On the stimulation of soluble and particulate
guanylate cyclase in the rat brain and the involvement of nitric oxide as studied
by cGMP immunocytochemistry Acta Histochem v 92 p 13-38
de Vente J H Steinbusch and J Schipper 1987 A new approach to
immunocytochemistry of 35-cyclic guanosine monophosphate preparation
specificity and initial application of a new antiserum against formaldehyde-
fixed 35-cyclic guanosine monophosphate Neuroscience v 22 p 361-73
Ding J D A Burette P I Nedvetsky H H Schmidt and R J Weinberg 2004
Distribution of soluble guanylyl cyclase in the rat brain J Comp Neurol v 472
p 437-48
Dingledine R K Borges D Bowie and S F Traynelis 1999 The glutamate receptor
ion channels Pharmacol Rev v 51 p 7-61
Domek-Łopacińska K and J B Strosznajder 2005 Cyclic GMP metabolism and its
role in brain physiology J Physiol Pharmacol v 56 Suppl 2 p 15-34
Doyle C C Houmllscher M J Rowan and R Anwyl 1996 The selective neuronal NO
synthase inhibitor 7-nitro-indazole blocks both long-term potentiation and
depotentiation of field EPSPs in rat hippocampal CA1 in vivo J Neurosci v 16
p 418-24
Drachman D A 2005 Do we have brain to spare Neurology v 64 p 2004-5
127
East S and J Garthwaite 1991 NMDA receptor activation in rat hippocampus
induces cyclic GMP formation through the L-arginine-nitric oxide pathway
Neurosci Lett v 123 p 17-9
Edwards T M and N S Rickard 2007 New perspectives on the mechanisms through
which nitric oxide may affect learning and memory processes Neurosci
Biobehav Rev v 31 p 413-25
El-Husseini A E E Schnell D M Chetkovich R A Nicoll and D S Bredt 2000
PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses Science v 290 p
1364-8
Etherton M C Foumlldy M Sharma K Tabuchi X Liu M Shamloo R C Malenka
and T C Suumldhof 2011 Autism-linked neuroligin-3 R451C mutation
differentially alters hippocampal and cortical synaptic function Proc Natl Acad
Sci U S A v 108 p 13764-9
Feil S P Zimmermann A Knorn S Brummer J Schlossmann F Hofmann and R
Feil 2005 Distribution of cGMP-dependent protein kinase type I and its
isoforms in the mouse brain and retina Neuroscience v 135 p 863-8
Fellin T O Pascual S Gobbo T Pozzan P G Haydon and G Carmignoto 2004
Neuronal synchrony mediated by astrocytic glutamate through activation of
extrasynaptic NMDA receptors Neuron v 43 p 729-43
Freund J A M Brandmaier L Lewejohann I Kirste M Kritzler A Kruumlger N
Sachser U Lindenberger and G Kempermann 2013 Emergence of
individuality in genetically identical mice Science v 340 p 756-9
Freund T F 2003 Interneuron Diversity series Rhythm and mood in perisomatic
inhibition Trends Neurosci v 26 p 489-95
Freund T F and M Antal 1988 GABA-containing neurons in the septum control
inhibitory interneurons in the hippocampus Nature v 336 p 170-3
Freund T F and G Buzsaacuteki 1996 Interneurons of the hippocampus Hippocampus v
6 p 347-470
Freund T F and A I Gulyaacutes 1997 Inhibitory control of GABAergic interneurons in
the hippocampus Can J Physiol Pharmacol v 75 p 479-87
Freund T F and I Katona 2007 Perisomatic inhibition Neuron v 56 p 33-42
128
Friebe A E Mergia O Dangel A Lange and D Koesling 2007 Fatal
gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking nitric oxide-
sensitive guanylyl cyclase Proc Natl Acad Sci U S A v 104 p 7699-704
Fuentealba P R Begum M Capogna S Jinno L F Maacuterton J Csicsvari A
Thomson P Somogyi and T Klausberger 2008 Ivy cells a population of
nitric-oxide-producing slow-spiking GABAergic neurons and their involvement
in hippocampal network activity Neuron v 57 p 917-29
Fukaya M A Kato C Lovett S Tonegawa and M Watanabe 2003 Retention of
NMDA receptor NR2 subunits in the lumen of endoplasmic reticulum in
targeted NR1 knockout mice Proc Natl Acad Sci U S A v 100 p 4855-60
Foumlrstermann U H H Schmidt J S Pollock H Sheng J A Mitchell T D Warner
M Nakane and F Murad 1991 Isoforms of nitric oxide synthase
Characterization and purification from different cell types Biochem Pharmacol
v 42 p 1849-57
Garthwaite J 2008 Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission Eur J
Neurosci v 27 p 2783-802
Garthwaite J G Garthwaite R Palmer and S Moncada 1989 NMDA receptor
activation induces nitric oxide synthesis from arginine in rat brain slices Eur J
Pharmacol v 172 p 413-6
Gibb B J and J Garthwaite 2001 Subunits of the nitric oxide receptor soluble
guanylyl cyclase expressed in rat brain Eur J Neurosci v 13 p 539-44
Goebel-Goody S M K D Davies R M Alvestad Linger R K Freund and M D
Browning 2009 Phospho-regulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-d-
aspartate receptors in adult hippocampal slices Neuroscience v 158 p 1446-
59
Gulyaacutes A I R Miles A Siacutek K Toacuteth N Tamamaki and T F Freund 1993
Hippocampal pyramidal cells excite inhibitory neurons through a single release
site Nature v 366 p 683-7
Gundersen V A Holten and J Storm-Mathisen 2004 GABAergic synapses in
hippocampus exocytose aspartate on to NMDA receptors quantitative
immunogold evidence for co-transmission Mol Cell Neurosci v 26 p 156-65
129
Hall C and J Garthwaite 2009 What is the real physiological NO concentration in
vivo Nitric Oxide v 21 p 92-103
Hardingham G E and H Bading 2003 The Yin and Yang of NMDA receptor
signalling Trends Neurosci v 26 p 81-9
Harris A Z and D L Pettit 2007 Extrasynaptic and synaptic NMDA receptors form
stable and uniform pools in rat hippocampal slices J Physiol v 584 p 509-19
Hawkins R D H Son and O Arancio 1998 Nitric oxide as a retrograde messenger
during long-term potentiation in hippocampus Prog Brain Res v 118 p 155-
72
Hirao K Y Hata N Ide M Takeuchi M Irie I Yao M Deguchi A Toyoda T
Sudhof and Y Takai 1998 A novel multiple PDZ domain-containing molecule
interacting with N-methyl-D-aspartate receptors and neuronal cell adhesion
proteins J Biol Chem v 273 p 21105-10
Hu J and E E el-Fakahany 1993 Role of intercellular and intracellular
communication by nitric oxide in coupling of muscarinic receptors to activation
of guanylate cyclase in neuronal cells J Neurochem v 61 p 578-85
Hunt D L and P E Castillo 2012 Synaptic plasticity of NMDA receptors
mechanisms and functional implications Curr Opin Neurobiol v 22 p 496-
508
Haacutejos N I Katona S S Naiem K MacKie C Ledent I Mody and T F Freund
2000 Cannabinoids inhibit hippocampal GABAergic transmission and network
oscillations Eur J Neurosci v 12 p 3239-49
Haacutejos N J Paacutelhalmi E O Mann B Neacutemeth O Paulsen and T F Freund 2004
Spike timing of distinct types of GABAergic interneuron during hippocampal
gamma oscillations in vitro J Neurosci v 24 p 9127-37
Iino M 2006 Ca2+-dependent inositol 145-trisphosphate and nitric oxide signaling
in cerebellar neurons J Pharmacol Sci v 100 p 538-44
Ito I K Futai H Katagiri M Watanabe K Sakimura M Mishina and H Sugiyama
1997 Synapse-selective impairment of NMDA receptor functions in mice
lacking NMDA receptor epsilon 1 or epsilon 2 subunit J Physiol v 500 ( Pt 2)
p 401-8
130
Iwasato T A Datwani A Wolf H Nishiyama Y Taguchi S Tonegawa T Knoumlpfel
R Erzurumlu and S Itohara 2000 Cortex-restricted disruption of NMDAR1
impairs neuronal patterns in the barrel cortex Nature v 406 p 726-31
Jinno S and T Kosaka 2000 Colocalization of parvalbumin and somatostatin-like
immunoreactivity in the mouse hippocampus quantitative analysis with optical
dissector J Comp Neurol v 428 p 377-88
Jinno S and T Kosaka 2002 Patterns of expression of calcium binding proteins and
neuronal nitric oxide synthase in different populations of hippocampal
GABAergic neurons in mice J Comp Neurol v 449 p 1-25
Jinno S and T Kosaka 2004 Patterns of colocalization of neuronal nitric oxide
synthase and somatostatin-like immunoreactivity in the mouse hippocampus
quantitative analysis with optical disector Neuroscience v 124 p 797-808
Jinno S and T Kosaka 2006 Cellular architecture of the mouse hippocampus a
quantitative aspect of chemically defined GABAergic neurons with stereology
Neurosci Res v 56 p 229-45
Kaacuteli Sz eacutes Acsaacutedy L A hippocampuszfuumlggő memoacuteria neurobioloacutegiai alapjai In Pleacuteh
Cs-Kovaacutecs Gy-Gulyaacutes B (szerk) Kognitiacutev Igedtudomaacuteny Osiris Kiadoacute
Budapest 2003 360-384
Kang J L Jiang S Goldman and M Nedergaard 1998 Astrocyte-mediated
potentiation of inhibitory synaptic transmission Nat Neurosci v 1 p 683-92
Kano M T Ohno-Shosaku Y Hashimotodani M Uchigashima and M Watanabe
2009 Endocannabinoid-mediated control of synaptic transmission Physiol Rev
v 89 p 309-80
Kasugai Y J D Swinny J D B Roberts Y Dalezios Y Fukazawa W Sieghart R
Shigemoto and P Somogyi 2010 Quantitative localisation of synaptic and
extrasynaptic GABAA receptor subunits on hippocampal pyramidal cells by
freeze-fracture replica immunolabelling European Journal of Neuroscience
Katona I and T F Freund 2008 Endocannabinoid signaling as a synaptic circuit
breaker in neurological disease Nat Med v 14 p 923-30
Katona I B Sperlaacutegh A Siacutek A Kaumlfalvi E S Vizi K Mackie and T F Freund
1999 Presynaptically located CB1 cannabinoid receptors regulate GABA
131
release from axon terminals of specific hippocampal interneurons J Neurosci v
19 p 4544-58
Katona I G M Urbaacuten M Wallace C Ledent K M Jung D Piomelli K Mackie
and T F Freund 2006 Molecular composition of the endocannabinoid system
at glutamatergic synapses J Neurosci v 26 p 5628-37
Kennedy M B 2000 Signal-processing machines at the postsynaptic density Science
v 290 p 750-4
Kingston P A F Zufall and C J Barnstable 1996 Rat hippocampal neurons express
genes for both rod retinal and olfactory cyclic nucleotide-gated channels novel
targets for cAMPcGMP function Proc Natl Acad Sci U S A v 93 p 10440-5
Kittler J T I L Arancibia-Carcamo and S J Moss 2004 Association of GRIP1 with
a GABA(A) receptor associated protein suggests a role for GRIP1 at inhibitory
synapses Biochem Pharmacol v 68 p 1649-54
Klausberger T L F Marton J ONeill J H Huck Y Dalezios P Fuentealba W Y
Suen E Papp T Kaneko M Watanabe J Csicsvari and P Somogyi 2005
Complementary roles of cholecystokinin- and parvalbumin-expressing
GABAergic neurons in hippocampal network oscillations J Neurosci v 25 p
9782-93
Klausberger T and P Somogyi 2008 Neuronal diversity and temporal dynamics the
unity of hippocampal circuit operations Science v 321 p 53-7
Kleppisch T A Pfeifer P Klatt P Ruth A Montkowski R Faumlssler and F
Hofmann 1999 Long-term potentiation in the hippocampal CA1 region of mice
lacking cGMP-dependent kinases is normal and susceptible to inhibition of
nitric oxide synthase J Neurosci v 19 p 48-55
Klyachko V A G P Ahern and M B Jackson 2001 cGMP-mediated facilitation in
nerve terminals by enhancement of the spike afterhyperpolarization Neuron v
31 p 1015-25
Kobiałka M and W A Gorczyca 2000 Particulate guanylyl cyclases multiple
mechanisms of activation Acta Biochim Pol v 47 p 517-28
Koesling D M Russwurm E Mergia F Mullershausen and A Friebe 2004 Nitric
oxide-sensitive guanylyl cyclase structure and regulation Neurochem Int v 45
p 813-9
132
Kosaka T K Kosaka K Tateishi Y Hamaoka N Yanaihara J Y Wu and K
Hama 1985 GABAergic neurons containing CCK-8-like andor VIP-like
immunoreactivities in the rat hippocampus and dentate gyrus J Comp Neurol v
239 p 420-30
Kraus M M and H Prast 2002 Involvement of nitric oxide cyclic GMP and
phosphodiesterase 5 in excitatory amino acid and GABA release in the nucleus
accumbens evoked by activation of the hippocampal fimbria Neuroscience v
112 p 331-43
Krumenacker J S K A Hanafy and F Murad 2004 Regulation of nitric oxide and
soluble guanylyl cyclase Brain Res Bull v 62 p 505-15
Kaacuteli S and T F Freund 2005 Distinct properties of two major excitatory inputs to
hippocampal pyramidal cells a computational study Eur J Neurosci v 22 p
2027-48
Koumlhr G 2006 NMDA receptor function subunit composition versus spatial
distribution Cell Tissue Res v 326 p 439-46
Lau C G and R S Zukin 2007 NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and
neuropsychiatric disorders Nat Rev Neurosci v 8 p 413-26
Laube B J Kuhse and H Betz 1998 Evidence for a tetrameric structure of
recombinant NMDA receptors J Neurosci v 18 p 2954-61
Lauri S E Z A Bortolotto D Bleakman P L Ornstein D Lodge J T Isaac and G
L Collingridge 2001 A critical role of a facilitatory presynaptic kainate
receptor in mossy fiber LTP Neuron v 32 p 697-709
Ledo A J Frade R Barbosa and J Laranjinha 2004 Nitric oxide in brain diffusion
targets and concentration dynamics in hippocampal subregions Mol Aspects
Med v 25 p 75-89
Lee S and J Stull 1998 Calmodulin-dependent regulation of inducible and neuronal
nitric-oxide synthase J Biol Chem v 273 p 27430-7
Levey A I 1996 Muscarinic acetylcholine receptor expression in memory circuits
implications for treatment of Alzheimer disease Proc Natl Acad Sci U S A v
93 p 13541-6
Levey A I S M Edmunds V Koliatsos R G Wiley and C J Heilman 1995
Expression of m1-m4 muscarinic acetylcholine receptor proteins in rat
133
hippocampus and regulation by cholinergic innervation J Neurosci v 15 p
4077-92
Li D P S R Chen T F Finnegan and H L Pan 2004 Signalling pathway of nitric
oxide in synaptic GABA release in the rat paraventricular nucleus J Physiol v
554 p 100-10
Lorente de Noacute R (1934) Studies on the structure of the cerebral cortex ndash II
Continuation of the study of the ammonic system J Psychol Neurol 46113-177
Lourenccedilo J A Cannich M Carta F Coussen C Mulle and G Marsicano 2010
Synaptic activation of kainate receptors gates presynaptic CB(1) signaling at
GABAergic synapses Nat Neurosci v 13 p 197-204
Lovick T L Brown and B Key 1999 Neurovascular relationships in hippocampal
slices physiological and anatomical studies of mechanisms underlying flow-
metabolism coupling in intraparenchymal microvessels Neuroscience v 92 p
47-60
Lujaacuten R J D Roberts R Shigemoto H Ohishi and P Somogyi 1997 Differential
plasma membrane distribution of metabotropic glutamate receptors mGluR1
alpha mGluR2 and mGluR5 relative to neurotransmitter release sites J Chem
Neuroanat v 13 p 219-41
Loumlrincz A T Notomi G Tamaacutes R Shigemoto and Z Nusser 2002 Polarized and
compartment-dependent distribution of HCN1 in pyramidal cell dendrites Nat
Neurosci v 5 p 1185-93
Maccaferri G and C J McBain 1996 The hyperpolarization-activated current (Ih)
and its contribution to pacemaker activity in rat CA1 hippocampal stratum
oriens-alveus interneurones J Physiol v 497 ( Pt 1) p 119-30
Magee J D Hoffman C Colbert and D Johnston 1998 Electrical and calcium
signaling in dendrites of hippocampal pyramidal neurons Annu Rev Physiol v
60 p 327-46
Makara J I Katona G Nyiacuteri B Neacutemeth C Ledent M Watanabe J de Vente T
Freund and N Haacutejos 2007 Involvement of nitric oxide in depolarization-
induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during
activation of cholinergic receptors J Neurosci v 27 p 10211-22
134
Makhinson M P Opazo H J Carlisle B Godsil S G Grant and T J ODell 2006
A novel role for cyclic guanosine 35monophosphate signaling in synaptic
plasticity a selective suppressor of protein kinase A-dependent forms of long-
term potentiation Neuroscience v 140 p 415-31
Mathes C and S H Thompson 1996 The nitric oxidecGMP pathway couples
muscarinic receptors to the activation of Ca2+ influx J Neurosci v 16 p 1702-
9
Megiacuteas M Z Emri T F Freund and A I Gulyaacutes 2001 Total number and
distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1
pyramidal cells Neuroscience v 102 p 527-40
Mergia E A Friebe O Dangel M Russwurm and D Koesling 2006 Spare guanylyl
cyclase NO receptors ensure high NO sensitivity in the vascular system J Clin
Invest v 116 p 1731-7
Miyaji T N Echigo M Hiasa S Senoh H Omote and Y Moriyama 2008
Identification of a vesicular aspartate transporter Proc Natl Acad Sci U S A v
105 p 11720-4
Monaghan D and C Cotman 1985 Distribution of N-methyl-D-aspartate-sensitive L-
[3H]glutamate-binding sites in rat brain J Neurosci v 5 p 2909-19
Monfort P M D Muntildeoz E Kosenko and V Felipo 2002 Long-term potentiation in
hippocampus involves sequential activation of soluble guanylate cyclase
cGMP-dependent protein kinase and cGMP-degrading phosphodiesterase J
Neurosci v 22 p 10116-22
Monyer H R Sprengel R Schoepfer A Herb M Higuchi H Lomeli N Burnashev
B Sakmann and P Seeburg 1992 Heteromeric NMDA receptors molecular
and functional distinction of subtypes Science v 256 p 1217-21
Muir J I L Arancibia-Carcamo A F MacAskill K R Smith L D Griffin and J T
Kittler 2010 NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and
clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the γ2 subunit Proc Natl
Acad Sci U S A v 107 p 16679-84
Muumlller B M U Kistner R W Veh C Cases-Langhoff B Becker E D
Gundelfinger and C C Garner 1995 Molecular characterization and spatial
distribution of SAP97 a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and
135
the Drosophila discs-large tumor suppressor protein J Neurosci v 15 p 2354-
66
Namiki S S Kakizawa K Hirose and M Iino 2005 NO signalling decodes
frequency of neuronal activity and generates synapse-specific plasticity in
mouse cerebellum J Physiol v 566 p 849-63
Nicoll R A and K W Roche 2013 Long-term potentiation Peeling the onion
Neuropharmacology
Noh J R Seal J Garver R Edwards and K Kandler 2010 Glutamate co-release at
GABAglycinergic synapses is crucial for the refinement of an inhibitory map
Nat Neurosci v 13 p 232-8
Nyilas R B Dudok G M Urbaacuten K Mackie M Watanabe B F Cravatt T F
Freund and I Katona 2008 Enzymatic machinery for endocannabinoid
biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals J
Neurosci v 28 p 1058-63
Nyiacuteri G C Csereacutep E Szabadits K Mackie and T Freund 2005 CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience v 136 p 811-22
Nyiacuteri G T Freund and P Somogyi 2001 Input-dependent synaptic targeting of
alpha(2)-subunit-containing GABA(A) receptors in synapses of hippocampal
pyramidal cells of the rat Eur J Neurosci v 13 p 428-42
Ohno-Shosaku T Y Hashimotodani M Ano S Takeda H Tsubokawa and M
Kano 2007 Endocannabinoid signalling triggered by NMDA receptor-mediated
calcium entry into rat hippocampal neurons J Physiol v 584 p 407-18
Ohno-Shosaku T S Sawada and M Kano 2000 Heterosynaptic expression of
depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) in rat hippocampal
cultures Neurosci Res v 36 p 67-71
Ozaki M I Shibuya N Kabashima T Isse J Noguchi Y Ueta Y Inoue A
Shigematsu and H Yamashita 2000 Preferential potentiation by nitric oxide of
spontaneous inhibitory postsynaptic currents in rat supraoptic neurones J
Neuroendocrinol v 12 p 273-81
Paoletti P 2011 Molecular basis of NMDA receptor functional diversity Eur J
Neurosci v 33 p 1351-65
136
Papadia S and G E Hardingham 2007 The dichotomy of NMDA receptor signaling
Neuroscientist v 13 p 572-9
Pifarreacute P A Garciacutea and G Mengod 2007 Species differences in the localization of
soluble guanylyl cyclase subunits in monkey and rat brain J Comp Neurol v
500 p 942-57
Prast H and A Philippu 2001 Nitric oxide as modulator of neuronal function Prog
Neurobiol v 64 p 51-68
Peacuterez-Otantildeo I and M D Ehlers 2004 Learning from NMDA receptor trafficking
clues to the development and maturation of glutamatergic synapses
Neurosignals v 13 p 175-89
OrsquoKeefe J Nadel L The Hippocampus as a Cognitive Map Oxford University Press
1978103-140
Racca C F Stephenson P Streit J Roberts and P Somogyi 2000 NMDA receptor
content of synapses in stratum radiatum of the hippocampal CA1 area J
Neurosci v 20 p 2512-22
Ramoacuten y Cajal S (1893) Estructura del asta de Ammon y fascia dentata Ann Soc Esp
Hist Nat 22
Ramoacuten y Cajal S (1911) Histologie de systeme nerveux de IrsquoHomme et des vertebres
tomme II Paris Malonie
Riou M D Stroebel J M Edwardson and P Paoletti 2012 An alternating GluN1-2-
1-2 subunit arrangement in mature NMDA receptors PLoS One v 7 p e35134
Rozen S and H Skaletsky 2000 Primer3 on the WWW for general users and for
biologist programmers Methods Mol Biol v 132 p 365-86
Roumlhlich Paacutel Szoumlvettan Semmelweis Kiadoacute 2006
Russwurm M S Behrends C Harteneck and D Koesling 1998 Functional
properties of a naturally occurring isoform of soluble guanylyl cyclase Biochem
J v 335 ( Pt 1) p 125-30
Russwurm M and D Koesling 2002 Isoforms of NO-sensitive guanylyl cyclase Mol
Cell Biochem v 230 p 159-64
Russwurm M N Wittau and D Koesling 2001 Guanylyl cyclasePSD-95
interaction targeting of the nitric oxide-sensitive alpha2beta1 guanylyl cyclase
to synaptic membranes J Biol Chem v 276 p 44647-52
137
Ryan T J R D Emes S G Grant and N H Komiyama 2008 Evolution of NMDA
receptor cytoplasmic interaction domains implications for organisation of
synaptic signalling complexes BMC Neurosci v 9 p 6
Schelshorn D W A Schneider W Kuschinsky D Weber C Kruumlger T Dittgen H
F Buumlrgers F Sabouri N Gassler A Bach and M H Maurer 2009
Expression of hemoglobin in rodent neurons J Cereb Blood Flow Metab v 29
p 585-95
Schlossmann J and F Hofmann 2005 cGMP-dependent protein kinases in drug
discovery Drug Discov Today v 10 p 627-34
Schnell S A W A Staines and M W Wessendorf 1999 Reduction of lipofuscin-
like autofluorescence in fluorescently labeled tissue J Histochem Cytochem v
47 p 719-30
Seress L H Abrahaacutem A Hajnal H Lin and S Totterdell 2005 NOS-positive local
circuit neurons are exclusively axo-dendritic cells both in the neo- and archi-
cortex of the rat brain Brain Res v 1056 p 183-90
Sik A M Penttonen A Ylinen and G Buzsaacuteki 1995 Hippocampal CA1
interneurons an in vivo intracellular labeling study J Neurosci v 15 p 6651-
65
Sik A A Ylinen M Penttonen and G Buzsaacuteki 1994 Inhibitory CA1-CA3-hilar
region feedback in the hippocampus Science v 265 p 1722-4
Sobolevsky A I M P Rosconi and E Gouaux 2009 X-ray structure symmetry and
mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor Nature v 462 p 745-56
Somogyi J A Baude Y Omori H Shimizu S El Mestikawy M Fukaya R
Shigemoto M Watanabe and P Somogyi 2004 GABAergic basket cells
expressing cholecystokinin contain vesicular glutamate transporter type 3
(VGLUT3) in their synaptic terminals in hippocampus and isocortex of the rat
Eur J Neurosci v 19 p 552-69
Standaert D G G B Landwehrmeyer J A Kerner J B Penney and A B Young
1996 Expression of NMDAR2D glutamate receptor subunit mRNA in
neurochemically identified interneurons in the rat neostriatum neocortex and
hippocampus Brain Res Mol Brain Res v 42 p 89-102
138
Stuehr D J Santolini Z Wang C Wei and S Adak 2004 Update on mechanism
and catalytic regulation in the NO synthases J Biol Chem v 279 p 36167-70
Sumita K Y Sato J Iida A Kawata M Hamano S Hirabayashi K Ohno E Peles
and Y Hata 2007 Synaptic scaffolding molecule (S-SCAM) membrane-
associated guanylate kinase with inverted organization (MAGI)-2 is associated
with cell adhesion molecules at inhibitory synapses in rat hippocampal neurons
J Neurochem v 100 p 154-66
Swanwick C M Shapiro Z Yi K Chang and R Wenthold 2009 NMDA receptors
interact with flotillin-1 and -2 lipid raft-associated proteins FEBS Lett v 583
p 1226-30
Tabuchi K J Blundell M R Etherton R E Hammer X Liu C M Powell and T
C Suumldhof 2007 A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases
inhibitory synaptic transmission in mice Science v 318 p 71-6
Takahashi H and J Magee 2009 Pathway interactions and synaptic plasticity in the
dendritic tuft regions of CA1 pyramidal neurons Neuron v 62 p 102-11
Tamaacutes G A Lorincz A Simon and J Szabadics 2003 Identified sources and targets
of slow inhibition in the neocortex Science v 299 p 1902-5
Tanaka J M Markerink-van Ittersum H Steinbusch and J De Vente 1997 Nitric
oxide-mediated cGMP synthesis in oligodendrocytes in the developing rat
brain Glia v 19 p 286-97
Tao H W and M Poo 2001 Retrograde signaling at central synapses Proc Natl Acad
Sci U S A v 98 p 11009-15
Taqatqeh F E Mergia A Neitz U Eysel D Koesling and T Mittmann 2009 More
than a retrograde messenger nitric oxide needs two cGMP pathways to induce
hippocampal long-term potentiation J Neurosci v 29 p 9344-50
Teunissen C H Steinbusch M Markerink-van Ittersum D Koesling and J de Vente
2001 Presence of soluble and particulate guanylyl cyclase in the same
hippocampal astrocytes Brain Res v 891 p 206-12
Tochio H Y K Mok Q Zhang H M Kan D S Bredt and M Zhang 2000
Formation of nNOSPSD-95 PDZ dimer requires a preformed beta-finger
structure from the nNOS PDZ domain J Mol Biol v 303 p 359-70
139
Toth K G Suares J J Lawrence E Philips-Tansey and C J McBain 2000
Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse J
Neurosci v 20 p 8279-89
Tovar K and G Westbrook 2002 Mobile NMDA receptors at hippocampal
synapses Neuron v 34 p 255-64
Toacuteth K Z Borhegyi and T F Freund 1993 Postsynaptic targets of GABAergic
hippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of broca complex J
Neurosci v 13 p 3712-24
Valtschanoff J G and R J Weinberg 2001 Laminar organization of the NMDA
receptor complex within the postsynaptic density J Neurosci v 21 p 1211-7
Van Staveren W C H W Steinbusch M Markerink-Van Ittersum D R Repaske
M F Goy J Kotera K Omori J A Beavo and J De Vente 2003 mRNA
expression patterns of the cGMP-hydrolyzing phosphodiesterases types 2 5 and
9 during development of the rat brain J Comp Neurol v 467 p 566-80
Vruwink M H H Schmidt R J Weinberg and A Burette 2001 Substance P and
nitric oxide signaling in cerebral cortex anatomical evidence for reciprocal
signaling between two classes of interneurons J Comp Neurol v 441 p 288-
301
Wang J and R S Zucker 2001 Photolysis-induced suppression of inhibition in rat
hippocampal CA1 pyramidal neurons J Physiol v 533 p 757-63
Watanabe M M Fukaya K Sakimura T Manabe M Mishina and Y Inoue 1998
Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum
(mossy fibre-recipient layer) of the mouse hippocampal CA3 subfield Eur J
Neurosci v 10 p 478-87
Watanabe M Y Inoue K Sakimura and M Mishina 1993 Distinct distributions of
five N-methyl-D-aspartate receptor channel subunit mRNAs in the forebrain J
Comp Neurol v 338 p 377-90
Wendland B F E Schweizer T A Ryan M Nakane F Murad R H Scheller and
R W Tsien 1994 Existence of nitric oxide synthase in rat hippocampal
pyramidal cells Proc Natl Acad Sci U S A v 91 p 2151-5
Wilson R I and R A Nicoll 2001 Endogenous cannabinoids mediate retrograde
signalling at hippocampal synapses Nature v 410 p 588-92
140
Wood K C A M Batchelor K Bartus K L Harris G Garthwaite J Vernon and J
Garthwaite 2011 Picomolar nitric oxide signals from central neurons recorded
using ultrasensitive detector cells J Biol Chem v 286 p 43172-81
Xu J R Chen J Zhang and C Chen 2010 Endocannabinoids differentially modulate
synaptic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons PLoS One v 5
p e10306
Yamasaki M M Matsui and M Watanabe 2010 Preferential localization of
muscarinic M1 receptor on dendritic shaft and spine of cortical pyramidal cells
and its anatomical evidence for volume transmission J Neurosci v 30 p 4408-
18
Zhang X L Z Y Zhou J Winterer W Muumlller and P K Stanton 2006 NMDA-
dependent but not group I metabotropic glutamate receptor-dependent long-
term depression at Schaffer collateral-CA1 synapses is associated with long-
term reduction of release from the rapidly recycling presynaptic vesicle pool J
Neurosci v 26 p 10270-80
141
XI SAJAacuteT KOumlZLEMEacuteNYEK JEGYZEacuteKE
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent első szerzős koumlzlemeacutenyek
Szabadits E Csereacutep C Szőnyi A Fukazawa Y Shigemoto R Watanabe M Itohara
S Freund TF and Nyiri G (2011) NMDA receptors in hippocampal
GABAergic synapses and their role in nitric oxide signaling J Neurosci
31(16)5893-5904
Szabadits E Csereacutep C Ludaacutenyi A Katona I Gracia-Llanes J Freund TF Nyiacuteri G
(2007) Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for
retrograde nitric oxide signaling J Neurosci 27(30)8101-11 Megosztott
elsőszerzőseacuteg
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent nem első szerzős koumlzlemeacutenyek
Csereacutep C Szabadits E Szőnyi A Watanabe M Freund TF Nyiri G (2012) NMDA
Receptors in GABAergic Synapses during Postnatal Development PLoS ONE
7(5)e37753
Csereacutep C Szőnyi A Veres JM Neacutemeth B Szabadits E de Vente J Haacutejos N Freund
TF and Nyiri G (2011) Nitric oxide signaling modulates synaptic transmission
during early postnatal development Cerebral Cortex 212065-2074
Egyeacuteb ndash nem az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent ndash koumlzlemeacutenyek
Nyiri G Cserep C Szabadits E Mackie K Freund TF (2005) CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience 136(3)811-22
Nyiri G Szabadits E Cserep C Mackie K Shigemoto R Freund TF (2005) GABA(B)
and CB1 cannabinoid receptor expression identifies two types of septal
cholinergic neurons Eur J Neurosci 213034-3042
142
XII KOumlSZOumlNETNYILVAacuteNIacuteTAacuteS
Szeretneacutem megkoumlszoumlnni a kitartoacute taacutemogataacutest eacutes a segiacutetseacuteget eacutedesanyaacutemnak
nagymamaacutemnak eacutes feacuterjemnek mert neacutelkuumlluumlk nem joumlhetett volna leacutetre ez az eacutertekezeacutes
A tudomaacutenyos munkaacuteval kapcsolatos szemleacuteletbeli eacutes moraacutelis neveleacutest eacutes hasznos
tudomaacutenyos tanaacutecsaikat nagyon koumlszoumlnoumlm Prof Freund Tamaacutes laborvezetőnek eacutes Dr
Nyiri Gaacutebor teacutemavezetőmnek Ezenkiacutevuumll szeretneacutem megkoumlszoumlnni az Agykeacutereg
kutatoacutecsoport minden tagjaacutenak a sok eacuteves segiacutetseacuteget eacutes hogy emberileg is olyan
koumlrnyezetben dolgozhattam ami azt gondolom paacuteratlan
4
III421 DSIDSE37
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD37
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD38
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute38
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter40
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok40
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa42
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja43
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutezok45
III55 A nitrogeacuten-monoxid bdquolebontaacutesardquo szoumlveti elnyelődeacutese helliphelliphelliphelliphellip47
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak47
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai48
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a neuronhaacuteloacutezat
műkoumldeacuteseacuteben48
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok50
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete50
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa53
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III631 Szinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip54
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip55
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesaihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus
vaacuteltozaacutesokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip57
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben
(excitotoxicitaacutes)58
IV Ceacutelkitűzeacutesek59
V Kiacuteseacuterleti moacutedszerek helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip61
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok61
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek61
5
V3Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata62
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok64
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek
szinteacutezise64
V52 In situ hibridizaacutecioacute65
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip66
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletekhellip70
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphellip71
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek
felsziacuteneacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip72
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip75
V12 Statisztikai analiacutezisekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76
VI Eredmeacutenyekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttestjeacuten dendritjeacuten eacutes
axon iniciaacutelis szegmentjeacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip82
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekbőlhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok tartalmaznak
NOsGC α1 alegyseacutegethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip87
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest meacuterete
koumlzti korrelaacutecioacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip89
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip90
6
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegehelliphelliphelliphellip97
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok nagy reacutesze
mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatokhelliphelliphellip99
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
poszszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip102
VII Megbeszeacuteleacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip106
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphellip106
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
salhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip108
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC mediaacutelta jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip110
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesrahelliphelliphelliphellip111
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg
szinapszisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip112
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokbanhelliphellip114
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacuterahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip117
VII8 Az NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid rendszerrel a
GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip118
VIII Koumlvetkezteteacutesek120
IX Oumlsszefoglalaacutes121
XIrodalomjegyzeacutek121
XI Sajaacutet koumlzlemeacutenyek jegyzeacuteke141
XII Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes142
7
II ROumlVIDIacuteTEacuteSEK JEGYZEacuteKE
2-AG 2-arachidonil-glicerol
5-HT3 szerotonin
ACSF mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutek
AIS axon iniciaacutelis szakasz
AKD agonista-koumltő domeacuten
AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-12-oxazol-4-il)propaacutensav
BDNF agyi neurotrofikus faktor
BH4 tertahidrobiopterin
CA1-3 Cornu Ammonis (Ammon-szarv) 1-3 reacutegioacutei
CAMKII kalcium-kalmodulin-fuumlggő kinaacutez
cAMP ciklikus adenozin monofoszfaacutet
CASK kalcium-kalmodulin-fuumlggő szerin kinaacutez
CB1R 1-es tiacutepusuacute kannabinoid receptor
CCK kolecisztokinin
CCK-R kolecisztokinin-receptor
cDNS komplementer DNS
cGMP ciklikus guanozin monofoszfaacutet
CNG ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
COX ciklooxigenaacutez
CREB cAMP-fuumlggő szakasz-koumltő feheacuterje
CRIP kannabinoid-receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
D-AP5 D(-)-2-amino-5-foszfonovaleriaacutensav
DAB 33rsquo-diaminobenzidin
DAG diacilglicerol
DEPC dietilpirokarbonaacutet
DLC dinein-koumlnnyűlaacutenc
DSE depolarizaacutecioacute-indukaacutelta serkenteacuteselnyomaacutes
DSI depolarizaacutecioacute-indukaacutelta gaacutetlaacuteselnyomaacutes
EC sejten kiacutevuumlli
eCB endokannabinoid
8
eNOS endoteliaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
EPSP serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
ER endoplazmaacutes retikulum
FAD flavin-adenin dinukleotid
FMN flavin mononukleotid
GABA gamma-amino vajsav
GABAAR A-tiacutepusuacute GABA-receptor
GAD65 glutaminsav dehidrogenaacutez (65 kD-os)
GC guanilaacutet-ciklaacutez
GKAP guanilaacutet-kinaacutez kapcsolt feheacuterje
GluN1-3 NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet-receptor 1-3-as alegyseacutege
GRIP1 glutamaacutet-receptor koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
GTP guanozin trifoszfaacutet
HCN hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
HSA humaacuten szeacuterum-albumin
IBMX 3-izobutil-1-metilxantin
IC sejten beluumlli
IN interneuron
iNOS indukaacutelhatoacute nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
IP3 inozitol-trifoszfaacutet
IPSP gaacutetloacute posztszinaptikus potenciaacutel
IS-1-3 interneuron-szelektiacutev interneuron 1-3-as tiacutepusa
KO geacutenkiuumltoumltt
L-NAME L-nitroarginin-metil-eacuteszter
LOX lipoxigenaacutez
LTDi gaacutetloacute szinapszis hosszuacute-taacutevuacute depresszioacuteja
LTP hosszuacute taacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutes
mAChR muszkarinos tiacutepusuacute acetilkolin-receptor
mEPSP miniatűr serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
mGluR metabotropikus glutamaacutet-receptor
mRNS hiacutervivő ribonukleinsav
NADPH nikotinamid-adanin-dinukleotid
9
NCAM neuronaacutelis sejt-adheacutezioacutes molekula
NGF idegi noumlvekedeacutesi faktor
NHA N-hidroxi-arginin
NMDA N-metil-D-aszpartaacutet
nNOS neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
NO nitrogeacuten-monoxid
NOsGC nitrogeacuten-monoxid-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutez
NTD N-terminaacutelis domeacuten
O-LM oriens-laconosum-moleculare interneuron
ODQ oxadiazolo-quinoxalin
PB foszfaacutet puffer
PCR polimeraacutez-laacutencreakcioacute
PDZ PSD-95Discs largeZonula occludens domeacuten
PKA protein-kinaacutez-A
PKG protein-kinaacutez-G
PLC foszfolipaacutez-C
PP perforaacutens-paacutelya
PP1 protein-foszfataacutez
PSD-95 posztszinaptikus denzitaacutes-95 feheacuterje
PV parvalbumin
RhoA Ras-homoloacuteg geacutencslaacutedba tartozoacute feheacuterje
ROS reaktiacutev oxigeacutengyoumlk
SAP-102 szinapszis-asszociaacutelt feheacuterje-102
SDS naacutetrium-dodecil-szulfaacutet
sGC szolubilis guanilaacutet-ciklaacutez
SKA Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt sejt
SNP naacutetrium-nitroprusszid
SOM szomatosztatin
SPR P-anyag-receptor
SSCAM synaptic scaffolding proteinszinaptikus aacutellvaacutenyozoacutefeheacuterje
STD roumlvid taacutevuacute depresszioacute
str Stratumreacuteteg
10
TBS Tris-pufferelt soacuteoldat
THB tetrahidrobiopterin
TTX tertrodotoxin
VASP vazodilataacutetor-stimulaacutelt foszfoprotein
VDCC feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatorna
vGluT3 3-as tiacutepusuacute vezikulaacuteris glutamaacutettranszporter
VIP vazoaktiacutev intesztinaacutelis polipeptid
11
III BEVEZETEacuteS
Ebben a fejezetben egy roumlvid aacuteltalaacutenos bevező utaacuten ismertetem a hippokampusz
mint kiacuteseacuterleteink modellteruumlleteacutenek a szerkezeteacutet eacutes műkoumldeacuteseacutet majd reacuteszletezem az
eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban kulcsfontossaacuteguacute retrograacuted jelaacutetvitel aacuteltalaacutenos ismeacuterveit Ezt
koumlvetően taacutergyalom a dolgozat alapjaacuteul szolgaacuteloacute nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel elemeit
valamint az NMDA receptorok jellemzőit
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok
Agyunk a termeacuteszet talaacuten legcsodaacutelatosabb eacutes legbonyolultabb keacutepződmeacutenye
Szinte felfoghatatlan hogy idegsejtek koumlzoumltti kapcsolatok eacutes ingeruumlletek keacutepesek olyan
komplex folyamatokat leacutetrehozni mint az emberi gondolkodaacutes logika szemeacutelyiseacuteg
vagy kreativitaacutes A nagy keacuterdeacutes hogy a bdquomegismereacutes taacutergyardquo kutathatoacute felfoghatoacute-e
ugyanazzal amit megismerni kiacutevaacutenunk A goumlroumlg bdquogignoscoacuterdquo (megismer) szoacute eredeti
jelenteacutese szagol szimatol de maacutes a tudaacutessal (bdquooidardquo) gondolkodaacutessal (bdquonoeoacuterdquo)
kapcsolatos szavak eredeti jelenteacutese is a eacuterzeacutekszervi műkoumldeacutessel főleg a laacutetaacutessal fuumlggoumltt
oumlssze Az oacutekori goumlroumlg filozoacutefiaacuteban tehaacutet a megismereacutest eacutes gondolkodaacutest egyfajta
bdquoeacutertelemmel megtoumlltoumltt szemleacutelődeacutesnekrdquo tekintetteacutek Elmeacuten a leacuteleknek azt a reacuteszeacutet
eacutertetteacutek melyben eacuterzeteinket eacutes eacuteszleleteinket taacuteroljuk A szoacute maga Platoacutennaacutel jelenik
meg előszoumlr eacutes maacutes alapokra helyezi a megismereacutes filozoacutefiaacutejaacutet (Steiger K 2008) A
platoacuteni anamneacutezis (visszaemleacutekezeacutes)-elmeacutelet (Platoacuten Menoacuten) leacutenyege hogy a leacutelekben
benne lakozik minden tudaacutes csak megfelelő keacuterdeacutesekkel elő kell vezetni fel kell
eleveniacuteteni az bdquoelfelejtettrdquo tudaacutest- vissza kell emleacutekezni Platoacuten ezen elmeacutelete alapjaacuten a
megfelelő keacuterdeacutesek felveteacuteseacutevel lehetőseacuteguumlnk nyiacutelhat akaacuter az agy megismereacuteseacutere is
Platoacuten azonban a Barlanghasonlat ciacutemű dialoacutegussal (Platoacuten Aacutellam VII 514a-517a)
tovaacutebb megy a megismereacutesről valoacute gondolkodaacutesban A szinte teljes tudatlansaacutegtoacutel (a
barlang aacuternyai) az alapvető megismereacutesen (a bdquokinti vilaacutegrdquo) aacutet a legmagasabb szintű
gondolkodaacutesig (Platoacutennaacutel az ideaacutek vilaacutega a hasonlatban a Nap szemleacuteleacutese) terjedő
leacutepeacuteseken kersztuumll vezet az uacutet De vajon melyik leacutepcsőfokon aacutell a mai tudomaacutenyos
megismereacutes Valoacuteban azt eacuteszleljuumlk kiacuteseacuterleteink soraacuten ami meghataacuterozza agyunk
műkoumldeacuteseacutet teacutenyleg uacutegy műkoumldik ahogy mi elkeacutepzeljuumlk Laacutetjuk az aacuternyakat adoacute
12
taacutergyakat vagy maacuter esetleg kijutottunk a barlangboacutel is Vagy meacuteg mindig csak az
aacuternyakat laacutetjuk a barlangban lekoumltoumlzve Eacutes eljuthatunk-e egyaacuteltalaacuten a Nap
felfedezeacuteseacuteig Az olvasoacutera biacutezom eacuten nem merek aacutellaacutest foglalni a keacuterdeacutesben de egy
biztos csak megfelelő alaacutezattal lehet a tudomaacutenyhoz eacutes agyunk megismereacuteseacutehez nyuacutelni
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban
Az emberi agyat nagysaacutegrendileg 1011
(szaacutez-milliaacuterd) idegsejt alkotja a
koumlzoumlttuumlk leacutetrejoumlvő szinapszisok szaacutema 1014
-ra (szaacutezezer-milliaacuterdra) tehető (Drachman
2005) Ezen kapcsolatok keacutepezik minden idegi műkoumldeacutes alapjaacutet Az idegsejtek preciacutezen
huzalozott mikrohaacuteloacutezataiban specifikus informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera nyiacutelik lehetőseacuteg
Idegrendszeruumlnk nem a sejtek szaporiacutetaacutesaacuteval (sejtosztoacutedaacutes) eacuteri el az uacutejonnan beeacuterkező
ingerek informaacutecioacute feldolgozaacutesaacutet eacutes taacuterolaacutesaacutet hanem a megleacutevő idegsejtek
kapcsolatainak (szinapszisainak) erősiacuteteacuteseacutevel uacutej szinapszisok leacutetrehozaacutesaacuteval Kiveacutetel
termeacuteszetesen ez aloacutel is akad idegi őssejtek talaacutelhatoacutek toumlbb helyen is az emlős koumlzponti
idegrendszerben eacutes neacutehol peacuteldaacuteul a szagloacutegumoacuteban eacutes a hippokampusz gyrus dentatus-
aacutenak szemcssejtjei koumlzoumltt keacutepesek uacutej idegsejteket leacutetrehozni eacutes azokat a haacuteloacutezatba
eacutepiacuteteni Ezen uacutej sejteknek alapvető szerepe van az egyedre jellemző haacuteloacutezat
kialakiacutetaacutesaacuteban (Bergmann and Friseacuten 2013 Freund et al 2013) Talaacuten a legfontosabb
szabaacutelyozaacutesi moacuted amivel az idegrendszer alkalmazkodik a bejoumlvő ingerekhez illetve
amivel a bejoumlvő ingereket integraacutelja belső vilaacutegunk aacutellapotaacuteval az a szinaptikus
plaszticitaacutes A szinapszisok nem aacutellandoacutesult keacutepződmeacutenyek folyamatosan vaacuteltoznak
leeacutepuumllnek kapcsolatok amik maacuter feleslegesseacute vaacuteltak miacuteg maacutesok megerősoumldnek
nagyobbak lesznek Minden emleacutek egy speciaacutelis szinapszis mintaacutezattal rendelkezik Az
hogy ki mennyire keacutepes komplex kreatiacutev gondolkodaacutesra ezen idegi mikro-haacuteloacutezatok
kapcsoltsaacutegaacutetoacutel szinaptikus erősseacutegeitől fuumlgg eacutes nem az idegsejtek szaacutemaacutetoacutel (normaacutelis
agyi műkoumldeacutest felteacutetelezve)
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese
13
A dolgozat teacutemaacutejaacutet keacutepező kiacuteseacuterletek raacutegcsaacuteloacutekban keacuteszuumlltek eacutes a legtoumlbb
szakirodalmi adat is azokroacutel aacutell rendelkezeacutesre iacutegy a dolgozatban a raacutegcsaacuteloacute
hippokampusz anatoacutemiaacutejaacuteroacutel adok roumlvid bevezeteacutest A hippokampusz az archipallium
reacutesze fejlődeacutestanilag az agy ősibb reacuteszeacutehez tartozik Hippokampusz jelenteacutese csikoacutehal
szerkezeacutere jellemző kettős bdquoCrdquo alakja miatt kapta a neveacutet A hippokampusz formaacutecioacute
keacutet joacutel meghataacuterozott reacutesze az Ammon-szarv (Cornu Ammonis) eacutes a gyrus dentatus
A bdquoCornu Ammonisrdquo (bdquokosszarvrdquo) neacutev szinteacuten az alakjaacutera vezethető vissza A
keacutetoldali hippokampuszt a fimbria-fornix (maacutesneacuteven lyra davidis vagy psalterium
jelenteacutese oacutekori sokhuacuteros haacuterfaszerű hangszer szinteacuten alakjaacutera utal) koumlti oumlssze
1 Aacutebra A hippokampusz sematikus aacutebraacuteja Ramoacuten y Cajal (1893) nyomaacuten
Az aacutebraacuten a hippokampusz-szubikulaacuteris komplex principaacutelis sejtjeinek vaacutezlatos kapcsolat
rendszere laacutethatoacute A hippokampusz speciaacutelis memoacuteriafolyamatokban jaacutetszott
műkoumldeacuteseacuteben alapvető fontossaacuteguacute szerepet jaacutetszik a gyrus dentatus szemcsesejtjei eacutes az
Ammon-szarv CA3 majd CA1 piramissejtjei koumlzt leacutetrejoumlvő uacuten bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo A hippokampusz legjelentősebb serkentő bemeneteacutet a kuumllső- eacutes belső
vilaacutegunkboacutel szaacutermazoacute informaacutecioacutekat egyaraacutent integraacuteloacute entorhinaacutelis keacuteregből joumlvő
rostok alkotjaacutek (perforaacutens paacutelya)
14
A hippokampusz joacutel elkuumlloumlnuumll az agykeacuteregtől (neopallium) az entorhinaacutelis
keacutereg 6 reacutetegű sejtaacutellomaacutenyaacuteboacutel szubikulumon mint aacutetmeneti keacuteregteruumlleten keresztuumll
jutunk az archikortikaacutelis hippokampuszba (1aacutebra) Santiago Ramoacuten y Cajal (1893
1911) majd keacutesőbb taniacutetvaacutenya Lorente de Noacute (1934) Golgi impregnaacutecioacutes vizsgaacutelatai
vezettek a hippokampusz kuumlloumlnboumlző sejtjeinek (principaacutelis eacutes bdquonem-principaacutelisrdquo
sejteknek) meghataacuterozaacutesaacutehoz valamint ezek alapjaacuten a hippokampusz reacutegioacuteinak
nevezeacutektanaacutenak bevezeteacuteseacutehez (Lorente de Noacute 1934) amit a mai napig hasznaacutelunk Az
Ammon-szarv reacutegioacutei (a bdquoCornu Ammonisrdquo roumlvidiacuteteacutese alapjaacuten) CA1 reacutegioacute iacuteves
kanyarodoacute reacuteszeacutet CA3ab reacutegioacutenak a gyrus dentatus hilusaacuteba nyuacuteloacute reacuteszeacutet CA3c
reacutegioacutenak nevezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetnek CA2 reacutegioacutet is melyek CA3 piramissejt
tulajdonsaacutegokat mutatnak de nem kapnak moharost bemenetet Raacutegcsaacuteloacutekban e reacutegioacute
meacuterete kicsi Ezen kiacutevuumll megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a gyrus dentatus-t melynek szinteacuten bdquoCrdquo
alakja reacuteveacuten joumln leacutetre a hippokampuszra jellemző kettős bdquoCrdquo forma A gyrus dentatus
elsődleges principaacutelis sejtjei a szemcsesejtek melyek a hilus koumlruumll egy alsoacute (vagy
kuumllső) eacutes egy felső (vagy belső) eacutelbe rendeződnek Az Ammon-szarv eacutes gyrus dentatus
koumlzoumltti hasadeacutekot nevezzuumlk fissura hippocampinak A hippokampusz egyes reacutegioacuteit
tovaacutebbi reacutetegekre lehet osztani (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter 1995)
Az Ammon-szarv reacutetegződeacutese
- alveus (csak a CA1 reacutegioacuteban)
- stratum oriens
- stratum pyramidale
- stratum lucidum (a CA3 specifikus egyeduumllaacutelloacute reacutetege)
- stratum radiatum
- stratum lacunosum-moleculare
A gyrus dentatus-ban az alaacutebbi reacutetegek talaacutelhatoacutek
- stratum moleculare
- stratum granulosum
- hilus
15
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo
A hippokampusz principaacutelis sejtjei az Ammon-szarv piramissejtjei valamint a
gyrus dentatusban leacutevő szemcsesejtek eacutes mohasejtek A CA1 piramissejtek lokaacutelis
kollateraacutelisai maacutes piramis sejteket kismeacuterteacutekben idegzik be a maradeacutek helyi
kollateraacutelisaik főkeacutent helyi uacuten visszacsatoloacute gaacutetloacute interneuronokon veacutegződnek A CA3
piramissejtek joacuteval nagyobbak a CA1 piramissejtekneacutel apikaacutelis dendritjuumlk a piramisejt-
reacuteteg alatti str lucidumban roumlgtoumln elaacutegazik eacutes szaacutemos tuumlske is talaacutelhatoacute rajta Speciaacutelis
keacutepződmeacutenyuumlk az uacuten bdquothorny excrescencesrdquo szarv szerű kituumlremkedeacutesek melyen a
szemcsesejtek oacuteriaacutes mohaterminaacuteisai veacutegződnek A CA3 piramsejtek erőteljes rekurrens
illetve ellenoldali associaacutecioacutes kapcsolatokkal rendelkeznek A CA3c piramissejtejei
kisseacute kuumlloumlnboumlznek a CA3ab sejtjeitől apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeik nem nagyon
kuumlloumlnboumlzetethetők meg eacutes mindkettő gazdagon rendelkezik szarv-szerű
kituumlremkedeacutesekkel
A gyrus dentatus szemcsesejtjeinek nincsenek bazaacutelis dendritjeik apikaacutelis
dendritjuumlk a str moleculare-ban fut egeacuteszen a fissura hippocampiig Nincsenek helyi
rekurrens kapcsolataik egymaacutest nem idegzik be helyi kollateraacutelisokat adnak viszont a
hilusban elhelyezkedő mohasejtekre A mohasejtek eacuterdekes sejttiacutepust keacutepviselnek
Serkentő sejtek szaacutemos tuumlskeacutevel a dendritjeiken de nem toumlmoumlruumllnek kuumlloumln reacutetegbe a
hilusban elszoacutertan talaacutelhatoacutek Terminaacutelisaik a szemcsesejtek proximaacutelis
dendritszakaszaira (esetenkeacutent sejttestjeacutere) vetiacutetenek vissza Egyes elmeacuteletek szerint
szaacutermazaacutesukat tekintve lecsuacuteszott piramissejtek ami annak tuumlkreacuteben hogy
morfoloacutegiailag nehezen kuumlloumlnboumlztethetők meg a CA3c piramissejtjeitől eacutes a CA3
bizonyiacutetottan visszavetiacutet a gyrus dentatus szemcssejtjeire nem lehetetlen
A hippokampusz serkentő kapcsolatrendszereacutenek legfontosabb
informaacutecioacutefeldolgozoacute mechanizmusa az uacuten bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo A
hippokampusz legjelentősebb glutamaacuteterg bemente az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkezik a
szubikulumon keresztuumll Az enthorninaacutelis keacutereg integraacutelja a kuumlloumlnboumlző agykeacutergi
eacuterzeacutekszervi teruumlletekről szaacutermazoacute maacuter előzetesen feldolgozott kuumllső eacutes belső vilaacutegunkat
reprezentaacuteloacute informaacutecioacutet eacutes ezt koumlzvetiacuteti a hippokampusz feleacute a perforaacutens paacutelyaacuten
keresztuumll A perforaacutens paacutelya (PP) az Ammon-szarv eacutes gyrus detatus hataacuteraacuten futva leacutep be
egyreacuteszt a CA1-3 reacutegioacute str lacunosum-moleculare-ba maacutesreacuteszt a gyrus dentatus str
16
moleculare-ba A PP rostjai a str moleculare kuumllső 23-aacuteban a szemcsesejtek dendritjein
(illetve bizonyos interneuronok dendritjein laacutesd III34 alfejezetet) veacutegződnek
topografikusan Ez a PP-szemcsesejt szinapszis a jelfeldolgozaacutes első leacutepcsője A
szemcsesejtek ingeruumllete a mohaterminaacutelisokon keresztuumll tevődik aacutet a CA3
piramissejtek proximaacutelis dendritszakaszaira (illetve bizonyos interneuronokra laacutesd
III33 alfejezetet) kialakiacutetva a CA3 reacutegioacute kuumlloumln speciaacutelis reacutetegeacutet a str lucidumot Ez
keacutepezi a informaacutecioacute feldolgozaacutes maacutesodik aacutellomaacutesaacutet A CA3 piramissejtek ingeruumllete a
Schaffer Kaacuteroly (1864-1939) utaacuten elnevezett Schaffer-kollateraacutelisokon keresztuumll jut
veacuteguumll a CA1 piramisejtek apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeire mely a 3 szinapszist keacutepezi a
bdquohaacuteromszinapszisos-hurokbanrdquo A CA1 piramisejtek rostjai az alveusban oumlsszeszedődve
a szubikulumon keresztuumll visszateacuternek az entorhinaacutelis keacuteregbe (de maacutesik reacutetegeacutebe) A
hippokampusz aacuteltal feldolgozottaacutetdolgozott informaacutecioacute tehaacutet aacutetteacutetelesen az entorhinaacutelis
keacuteregből jut vissza a toumlbbi agykeacutergi teruumlletre (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter
1995)
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban
A hippokampusznak keacutetseacutegbevonhatatlan szerepe van a tanulaacutes- eacutes
memoacuteriafolyamatokban Az uacutej informaacutecioacutek feldolgozaacutesa soraacuten keacutet folyamatra van
szuumlkseacuteg első koumlrben egy generalizaacuteloacute folyamat megy veacutegbe (a bdquotaacutergyrdquo besorolaacutesa a
megfelelő agyunkban maacuter leacutetező bdquoskatulyardquo megkereseacuteseacutevel) majd egy specifikaacutecioacute
joumln leacutetre (a bdquoskatulyaacutenrdquo beluumll az uacutej bdquodologrdquo miben teacuter el a bdquoskatulyardquo toumlbbi elemeacutetől)
Ennek pontos lekeacutepezeacuteseacutehez keacutet kuumlloumln neuronhaacuteloacutezatra van szuumlkseacuteg A generalizaacuteloacute
folyamat az agykeacutergi műkoumldeacuteshez koumlthető a koumlrnyezet reprezentaacutecioacuteja jelentősen
aacutetfedő sejtaktivitaacutesok reacuteveacuten valoacutesul meg iacutegy specifikus informaacutecioacute nem joumlhet leacutetre a
haacuteloacutezatban A specifikaacutecioacute a hippokampusz feladata a koumlrnyezet lekeacutepezeacutese szinte aacutet
nem fedő mikrohaacuteloacutezatok kialakulaacutesaacuteval joumln leacutetre (Kaacuteli S eacutes Acsaacutedy L 2003) Vagyis
a hippokampusz a deklaratiacutev memoacuteriaacuteban jaacutetszik szerepet ez tartalmazza a bdquotiszta
fogalmakatrdquo (clarus3= vilaacutegos) De mi az a szerkezeti kuumlloumlnbseacuteg ami az agykeacutereggel
szemben keacutepes hasonloacute bementekhez kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati aktivitaacutest produkaacutelni A
memoacuteria alapjaacuteul szolgaacuteloacute Hebb-feacutele autoasszociatiacutev haacuteloacutezat ugyanis mind az
17
agykeacuteregben mind a hippokampuszban megtalaacutelhatoacute A vaacutelasz a bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo egyes principaacutelis sejtjeinek egyedi tulajdonsaacutegaiban eacutes kapcsolataiban talaacutelhatoacute
(Acsaacutedy eacutes Kaacuteli 2007) A generalizaacutelt informaacutecioacute az entorhinaacutelis keacutergen keresztuumll
eacuterkezik agyunk egyik legkuumlloumlnlegesebb serkentő sejtjeacutere a szemcsesejtre ami a
legfontosabb aacutellomaacutes a specifikus informaacutecioacute kialakiacutetaacutesaacuteban A szemcsesejtek nagyon
erős szűreacutest veacutegeznek a bejoumlvő informaacutecioacuten azaacuteltal hogy rendkiacutevuumll hiperpolarizaacuteltak eacutes
nagyon alacsony az alapaktivitaacutesuk Mivel nincsenek bazaacutelis dendritjeik eacutes egymaacutesssal
sincsenek oumlsszekoumltve nem joumln leacutetre autoasszociatiacutev haacuteloacutezat a bekeruumllő informaacutecioacute
nagyon pontosan keacutepeződik le a szemcsesejtekben A gyrus dentatus legfontosabb
feladata tehaacutet a jel szelekcioacuteja eacutes kategorizaacutecioacuteja A koumlvetkező leacutepeacutes hogy a
szemcsesejtek a megszűrt informaacutecioacutet rendkiacutevuumll pontosan adjaacutek aacutet a CA3
piramissejteknek Ehhez egyreacuteszt annak a neacutehaacuteny ceacutelelemnek a nagyon pontos
kivaacutelasztaacutesa szuumlkseacuteges ami a CA3 reacutegioacuteban az informaacutecioacutet koacutedoloacute autoasszociatiacutev
mikrohaacuteloacutezatot leacutetrehozza maacutesreacuteszt a haacuteloacutezat toumlbbi tagjaacutenak elcsendesiacuteteacutese A
szemcsesejt speciaacutelis egyedi terminaacutelisa a mohaterminaacutelis keacutepes ellaacutetni mindkeacutet
feladatot egyszerre A moharostok ceacutelelem specifikusan keacutetfeacutele terminaacutelissal
rendelkeznek az oacuteriaacutes terminaacutelisok kizaacuteroacutelag piramissejt-tuumlskeacuteken a kis terminaacutelisok
csak helyi GABAerg interneuronokon veacutegződnek Az egy szemcsesejt aacuteltal adott oacuteriaacutes-
mohaterminaacutelisok szaacutema igen keveacutes (szaacutezas nagysaacutegrendű) de nagy hateacutekonysaacuteguacute
emellett a kis mohaterminaacutelisok szaacutema araacutenyait tekintve oumltszoumlroumlseacutere tehető a
serkentőhoumlz keacutepest (Acsaacutedy et al 1998) Ezzel a kapcsolatrendszerrel egysejt szinten
nagy hateacutekonysaacuteguacute pontos ingeruumllet-aacutetadaacutes populaacutecioacutes szinten erős gaacutetlaacutes eacuterhető el a
haacuteloacutezatban A keacutet terminaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegaiban fellelhető kuumlloumlnbseacutegek tovaacutebbi
magyaraacutezatot adnak az informaacutecioacutekoacutedolaacutes szabaacutelyozaacutesaacutera Miacuteg az oacuteriaacutesterminaacutelisok a
transzmisszioacute frekvenciaacutejaacutenak noumlvekedeacuteseacutevel facilitaacuteloacute szinaptikus vaacutelaszt (facilitaacuteloacute
EPSP) adnak addig a kis terminaacutelisok frekvencia-fuumlggeacuteseacutere a depressziacutev (depresszaacuteloacute
EPSP) vagy enyheacuten facilitaacuteloacute vaacutelasz jellemző (Toth et al 2000) Egy adott frekvenciaacuten
a keacutet mechanizmus eredője fogja meghataacuterozni a CA3 piramissejt ingeruumlleteacutet alacsony
szemcsesejt aktivitaacutes soraacuten (ami haacuteloacutezati bdquozajrdquo-keacutent eacuterteacutekelhető) az erős gaacutetlaacutes dominaacutel
miacuteg neacutehaacuteny de fokozott aktivitaacutesuacute szemcsesejt aktivitaacutesa (informaacutecioacute-koacutedolaacutes) soraacuten a
serkenteacutes erősoumldeacutese eacutes a gaacutetlaacutes gyenguumlleacutese reacuteveacuten a kivaacutelasztott piramissejtek
ingeruumlletbe joumlnnek (a haacuteloacutezat toumlbbi piramissejtje pedig gaacutetolt marad) A szemcsesejt-
18
CA3 piramissejt kapcsolat tovaacutebbi jellemzője a nem-asszociatiacutev preszinaptikus LTP
(Lauri et al 2001) A CA3 piramissejtek kiterjedt rekurrens kollateraacutelisai reacuteveacuten a CA3
reacutegioacute autoasszociatiacutev haacuteloacutezati tulajdonsaacuteggal rendelkezik A megszerezett specifikus
informaacutecioacute erős szinaptikus kapcsolatokkal oumlsszekoumltoumltt piramissejt-mikrohaacuteloacutezatokban
taacuteroloacutedik ami kontextusfuumlggő moacutedon a haacuteloacutezat egyes elemeinek aktivitaacutesa reacuteveacuten a
mikrohaacuteloacutezat egeacuteszeacutet aktivaacutelhatja iacutegy komplex emleacuteknyomok felideacutezeacutese vaacutelik lehetőveacute
A CA1 piramisejtekben ezt koumlvetően integraacuteloacutedik a CA3 piramissejtek ingeruumllete (str
radiatum) az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkező perforaacutens-paacutelya bemenettel (str lacunosum-
moleculare) A CA1 piramissejtek plaszticitaacutesaacutehoz (LTP kialakulaacutesa) elengedhetetlen
meacuteg a helyi GABAerg interneuronok teacuterben eacutes időben preciacutezen szabaacutelyozott haacuteloacutezati
műkoumldeacutesre kifejtett hataacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) Az iacutegy keletkező
emleacuteknyomok lassuacute folyamat soraacuten tevődnek aacutet a generalizaacuteloacute agykeacutergi teruumlletekre
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy a hippokampusz specifikus műkoumldeacuteseacutenek
haacutettereacuteben egyedi strukturaacutelis feleacutepiacuteteacutese aacutell (gyrus dentatus-CA3 kapcsolat)
autoasszociatiacutev haacuteloacutezata előtt egy kategorizaacuteloacute haacuteloacutezat (gyrus dentatus) talaacutelhatoacute Ezek a
tulajdonsaacutegok teszik keacutepesseacute arra hogy nagy szaacutemuacute komplex emleacuteknyom gyors eacutes
aacutetfedeacutesmentes taacuterolaacutesaacutet veacutegezze
III34 A hippokampusz interneuronjai
Interneuron alatt klasszikusan azokat a nem principaacutelis (nem glutamaacuteterg)
idegsejteket eacutertjuumlk melyek a helyi haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben szabaacutelyozaacutesaacuteban vesznek
reacuteszt eacutes nem vetiacutetetenek maacutes agyteruumlletre Jelen eacutertekezeacutesben hippokampaacutelis
interneuron alatt kizaacuteroacutelag a GABAerg interneuronokat eacutertem E definiacutecioacute nem
szerencseacutes manapsaacuteg hiszen ma maacuter joacutel ismert hogy nemcsak a principaacutelis sejtek
vetiacutetenek maacutes agyteruumlletekre hanem GABAerg bdquointerneuronokrdquo is nem is
elhanyagolhatoacute szerepet toumlltve be Jobb nevezeacutektan hiaacutenyaacuteban azonban a vetiacutető
GABAerg idegsejteket is az interneuronok koumlzeacute soroljuk
A GABAerg sejtek jelaacutetvivő anyaga a gamma-amino-vajsav (GABA) mely
neacutehaacuteny kiveacuteteltől (pl az idegsejtek fejlődeacuteseacutenek korai szakaszaacuteban az uacuten bdquoGABA-
switchrdquo előtt a GABA serkentő tulajdonsaacuteguacute) eltekintve gaacutetloacute neurotranszmitter Fő
feladatuk tehaacutet a principaacutelis sejtek gaacutetlaacutesa tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk időbeli preciacutez
19
szabaacutelyozaacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A hippokampaacutelis interneuronok ndash
szemben a kvaacutezi egyforma piramissejtekkel ndash nem alkotnak egyseacuteges populaacutecioacutet a
kuumlloumlnboumlző alpopulaacutecioacutek szaacutema ma maacuter 20 foumlleacute tehető (Klausberger eacutes Somogyi 2008
2 aacutebra) Az interneuronok sokfeacuteleseacutege azonban nem ceacuteltalan kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
műkoumldeacutesek szabaacutelyozaacutesaacutenak szolgaacutelataacuteban aacutellnak (Klausberger et al 2005)
Szaacutemos anatoacutemiai tulajdonsaacuteg alkalmas lehet az interneuron alpopulaacutecioacutek
elkuumlloumlniacuteteacuteseacutere iacutegy peacuteldaacuteul a ceacutelelem specificitaacutes a dendritfa elaacutegazoacutedaacutesa a reacutetegekben
illetve hogy egyes tiacutepusok jellemzően mely peptid neuromodulaacutetorokat vagy kalcium-
koumltő feheacuterjeacuteket fejezik ki
A tovaacutebbiakban neacutehaacuteny azonoshasonloacute funkcioacute betoumllteacuteseacutere specializaacuteloacutedott
interneuronok csoportjainak tulajdonsaacutegait reacuteszletezem peacuteldaacutekkal illusztraacutelva
Mivel a legtoumlbb ismeret a CA1 reacutegioacute interneuronjairoacutel aacutell rendelkezeacutesuumlnkre
ezeacutert a CA1 reacutegioacute interneuronjait hasznaacutelva modellkeacutent mutatom be a fő csoportokat
(2aacutebra)
A tovaacutebbiakban a ceacutelelem specificitaacutest alapul veacuteve az alaacutebbi csoportosiacutetaacutest alkalmazom
- dendritikus gaacutetloacutesejtek
- periszomatikus gaacutetloacutesejtek
- interneuron-specifikus interneuronok
- vetiacutető interneuronok
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtek
A dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzoumls tulajdonsaacutega hogy axonterminaacutelisaik a
piramissejt valamely dendritszakaszaacuten veacutegződnek a beeacuterkező serkentő szinapszisok
szoros szomszeacutedsaacutegaacuteban Ebből koumlvetkeztethető hogy feladatuk elsősorban a
piramissejt bemeneteacutenek szabaacutelyozaacutesa az egyes serkentő szinapszisok plaszticitaacutesaacutenak
heteroszinaptikus befolyaacutesolaacutesa a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok gaacutetlaacutesaacuteval annak meghataacuterozaacutesa hogy melyik szinapszis erősoumldhet
meg eacutes mely ingeruumllet juthat el a sejttestig
Ennek a feladatnak az ellaacutetaacutesaacutera egy dendritikus gaacutetloacutesejt aacutetlagosan 3-18
szinapszist ad egy piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseire eacutes a gaacutetlaacutes
kisebb meacuterteacutekű Ebbe a csoportba tartoznak a 2 aacutebra 5-11 eacutes 13 szaacutemmal jeloumllt
20
interneuronjai A dendritikus gaacutetloacutesejtek sokfeacuteleseacutege azzal magyaraacutezhatoacute hogy a
piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseit bemenet-specifikusan innervaacuteljaacutek
illetve sajaacutet bemenetuumlket elteacuterő forraacutesboacutel kapjaacutek E keacutet tulajdonsaacuteg alapjaacuten
megkuumlloumlnboumlztetuumlnk uacuten bdquofeed-forwardrdquo (előrehatoacute) eacutes bdquofeed-backrdquo (visszahatoacute) gaacutetlaacutest
Az előrehatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt azon rostok hataacutesaacutet moacutedosiacutetja a piramissejtben
amelyből sajaacutet bemeneteacutet is kapja tehaacutet az adott afferens sajaacutet hateacutekonysaacutegaacutet sajaacutet
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben szabaacutelyozza A visszahatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt aacuteltal
kapott bemenet maacutes forraacutesboacutel szaacutermazik mint az aacuteltala moacutedosiacutetott bemenet (Freund eacutes
Buzsaacuteki 1996)
2 Aacutebra GABAerg interneuronok a hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A sematikus aacutebraacuten a hippokampaacutelis CA1 reacutegioacute eddig ismert interneuronjai eacutes
axonarborizaacutecioacutejuk reacutetegeloszlaacutesa laacutethatoacute Az aacutebra bal szeacuteleacuten olvashatoacutek a
hippokampusz reacutetegei A keacutek sziacuten aacuteranyalataival a CA1 piramissejtek narancssaacuterga
sziacutennel a periszomatikus gaacutetloacutesejtek pirossal a dendritikus eacutes vetiacutető interneuronok
roacutezsasziacutennel az IN-specifikus gaacutetloacutesejtek sejttestje eacutes fő dendritjei laacutethatoacutek Lilaacuteval
jeloumlltek az interneuron-axonok melyek citromsaacuterga terminaacutelisokban veacutegződnek Az
21
aacutebra bal feleacuten talaacutelhatoacutek a kuumllső eacutes belső forraacutesboacutel szaacutermazoacute glutamaacuteterg bemenetek
Az interneuronok sokfeacuteleseacutege teacuterbeli eacutes időbeli preciacutez szabaacutelyozaacutesa a piramissejt-
haacuteloacutezat normaacutel műkoumldeacuteseacutenek szolgaacutelataacuteban aacutell (Moacutedosiacutetva Klausberger eacutes Somogyi
Science 2008)
A Schaffer-kollateraacutelis bemenettel (piramissejt bazaacutelis eacutes proximaacutelis apikaacutelis
dendritszakaszai-strata oriens eacutes radiatum) asszociaacuteloacutedik ndash csak a legfontosabbakat
kiemelve- a bdquobistratifiedrdquo (bdquokeacutet-reacuteteget innervaacuteloacuterdquo bisztratifikaacutelt sejt 2 aacutebra 5 szaacutemuacute
sejt) a Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt (SKA emellett CCK-tartalmuacute) dendritikus
gaacutetloacutesejt (2 aacutebra 8 szaacutemuacute sejt) valamint az bdquoIvyrdquo (bdquoborostyaacutenrdquo)-sejt (2 aacutebra 6 szaacutemuacute
sejt) Dendriteloszlaacutesuk alapjaacuten a bisztratifikaacutelt- eacutes az Ivy-sejt bemeneteacutet is a Schaffer-
kollateraacutelisok biztosiacutetjaacutek iacutegy előrehatoacute gaacutetloacutesejtek (Fuentealba et al 2008 Klausberger
eacutes Somogyi 2008)
Az entorhinaacutelis eredetű perforaacutens-paacutelya bemenettel (piramissejt distaacutelis apikaacutelis
dendritszakasza-str lacunosum-moleculare) asszociaacuteloacutedik az O-LM (Oriens-
Lacunosum-Moleculare (2 aacutebra 7 szaacutemuacute sejt) a perforaacutens-paacutelya asszociaacutelt (2 aacutebra 10
szaacutemuacute sejt) eacutes a neurogliaform (2 aacutebra 11 szaacutemuacute sejt) sejt Miacuteg az O-LM sejtek
elsősorban a lokaacutelis piramissejtek rekurrens kollateraacutelisaiboacutel kapjaacutek a bemenetet
(tipikus visszahatoacute gaacutetloacutesejt) addig a maacutesik kettő elsősorban a perforaacutens-paacutelyaacutetoacutel
(előrehatoacute-gaacutetlaacutes) A neurogliaform sejtek nevuumlkből koumlvetkezően is nagyon elteacuternek a
klasszikus neuronok feleacutepiacuteteacuteseacutetől elsősorban a lassuacute toacutenikus GABAerg
transzmisszioacuteban vesznek reacuteszt (Armstrong et al 2012 Tamaacutes et al 2003) eacutes toacutenikus
nitrogeacuten-monoxid felszabadiacutetaacutesaacutera keacutepesek (laacutesd III355)
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek
Mivel a periszomatikus gaacutetlaacutes kiemelt fontossaacuteggal biacuter a haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
eacutes az eacutertekezeacutesben szereplő kiacuteseacuterletek is főkeacutent ezen sejtek szinapszisaira iraacutenyulnak a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek tulajdonsaacutegait reacuteszletesebben taacutergyalom Periszomatikus
reacutegioacute alatt a piramissejt sejttesteacutet (aacuteltalaacuteban) a sejttestből kiinduloacute axon iniciaacutelis
szegmentjeacutet (AIS) illetve az uacuten sejttest-ekvivalens dendrit szakaszokat (tuumlskementes
proximaacutelis dendritek a sejttesttől szaacutemiacutetott ~100 mikronon beluumll) eacutertjuumlk (Megiacuteas et al
22
2001) A reacutegioacute fő jellemzője hogy serkentő bemenet nem eacuterkezik raacute kizaacuteroacutelag a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek innervaacuteljaacutek szimmetrikus szinapszisokat keacutepezve (Megiacuteas et
al 2001) Sokkal keveacutesbeacute heterogeacuten populaacutecioacutet keacutepeznek mint a dendritikus
gaacutetloacutesejtek Mivel a periszomatikus reacutegioacute az akcioacutes-potenciaacutel generaacutelaacutesaacuteban jaacutetsza a fő
szerepet ezeacutert ezek az interneuronok a piramissejtek kimeneteacutet a naacutetrium-fuumlggő akcioacutes
potenciaacutelok kialakulaacutesaacutenak valoacutesziacutenűseacutegeacutet szabaacutelyozzaacutek Bemenetuumlk nem asszociaacuteloacutedik
specifikusan kuumlloumln egyik afferenssel sem (a kosaacutersejteknek keveacutesbeacute jelentős
mennyiseacutegű dendritje talaacutelhatoacute a str laconosum-moleculare-ban ami arra utal hogy
kevesebb entorhinaacutelis bementet kapnak) viszont jelentős szaacutemuacute serkentő bemenetet
kapnak a piramissejtektől A piramissejt-interneuron kapcsolatra nagy amplituacutedoacutejuacute
serkentő potenciaacutel jellemző ami aacuteltalaacuteban egy szinapszison keresztuumll megy veacutegbe
(Gulyaacutes et al 1993)
3 Aacutebra A hippokampaacutelis CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus gaacutetlaacutes
feleacutepiacuteteacuteseacutenek vaacutezlata
Az aacutebraacuten a piramissejt sejttestjeacutere eacuterkező keacutet kuumlloumlnboumlző gaacutetloacutesejt- a parvalbumin (PV)
tartalmuacute eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacute kosaacutersejt- szinapszisa a jelaacutetvitelben
fontosabb szerepet jaacutetszoacute receptorai illetve főbb bemenetei laacutethatoacutek Miacuteg a PV+
23
kosaacutersejt a piramissejt ritmikus gaacutetlaacutesaacuteeacutert tehető felelősseacute ezaacuteltal bdquooacuteraműrdquo
pontossaacuteggal segiacutetve a neuronhaacuteloacutezati frekvencia kialakulaacutesaacutet addig a CCK+ kosaacutersejt
keacutereg alatti bemeneteinek is koumlszoumlnhetően a gaacutetlaacutes bdquofinom hangolaacutesaacutebanrdquo vesz reacuteszt
belső vilaacutegunknak hangulati eacuteletuumlnknek megfelelően (Moacutedosiacutetva Freund TF 2003
TINS)
Olyan nagy hateacutekonysaacuteguacute ez a serkentő aacuteram hogy aacuteltalaacuteban az interneuon
kisuumlleacuteseacutehez is vezet Ebbe a csoportba tartozik az axo-axonikus ndash Szentaacutegothai Jaacutenos
nyomaacuten kandelaacuteber ndash sejt (2 aacutebra 1 szaacutemuacute sejt) eacutes a kosaacutersejtekA kandelaacuteber-sejtek az
egyetlen specifikusan csak az axon iniciaacutelis szegmenet beidegző interneuronok rostjaik
vertikaacutelis terminaacutelis fuumlzeacutereket alkotnak egy-egy piramissejt axon iniciaacutelis szegmentje
koumlruumll ahol toumlbbszoumlroumlsen szinaptizaacutelnak
A kosaacutersejtek a sejttestet eacutes a proximaacutelis dendritszakaszokat is beidegzik nagy
amplituacutedoacutejuacute gaacutetloacute-potenciaacutelokat hoznak leacutetre aacutetlagosan 2-8 koumlzel elhelyezkedő
szinapszison keresztuumll A kosaacutersejtek ezaacuteltal nagy hateacutekonysaacuteggal keacutepesek gaacutetolni a
piramissejt akcioacutes potenciaacuteljaacutet Egy kosaacutersejt egyetlen akcioacutes potenciaacuteja maacuter 3
szinapszison keresztuumll megakadaacutelyozza a piramissejt ismeacutetelt kisuumlleacuteseacutet Jellemző
feheacuterjetartalmukat tekintve a kosaacutersejtek keacutet fő populaacutecioacutejaacutet a parvalbumin (PV 2
aacutebra 2 szaacutemuacute sejt) eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacuteakat kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg a
kandelaacuteber-sejtek mind PV tartalmuacuteak A CCK tartalmuacute kosaacutersejtek tovaacutebb oszthatoacuteak
vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGluT3 2 aacutebra 4 szaacutemuacute sejt) eacutes vazoaktiacutev
intesztinaacutelis polipeptid (VIP 2 aacutebra 3 szaacutemuacute sejt) tartalmuk alapjaacuten Funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteg egyelőre nem volt kimutathatoacute a keacutet CCK tartalmuacute alpopulaacutecioacute koumlzoumltt ezeacutert
jellemzeacutesuumlk egyuumltt toumlrteacutenik mint CCK tartalmuacute kosaacutersejtek
A keacutet kosaacutersejt tiacutepus teljesen maacutes feladatra specializaacuteloacutedott a neuronaacutelis haacuteloacutezat
szabaacutelyozaacutesaacutet illetően ami receptoraik eacutes bemeneteik kuumlloumlnbseacutegeacuteben is tetten eacuterhető eacutes
elteacuterő fizioloacutegiai tulajdonsaacutegokat koumllcsoumlnoumlz a keacutet sejttiacutepusnak (3aacutebra) (Freund 2003
Freund eacutes Katona 2007 Klausberger et al 2005)
A PV kosaacutersejtek transzmisszioacuteja nagyon hateacutekony gaacutetlaacutest eredmeacutenyez de
egyben rigid is keveacutes ponton szabaacutelyozhatoacute nem plasztikus A PV kosaacutersejtek fő
serkentő bemeneteacutet a piramissejtektől kapja meacuteghozzaacute nagyreacuteszt bdquoelőrehatoacuterdquo serkenteacutes
formaacutejaacuteban (a CA3 piramissejtektől vagyis Schaffer-kollateraacutelisoktoacutel) kisebb
meacuterteacutekben a helyi piramissejtek bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutese folytaacuten Keacuteregalatti
24
modulaacutetoros (monoaminerg) eacutes GABAerg bementuumlk joacuteval kevesebb A serkentő
szinapszisok fontos tulajdonsaacutega nem plasztikusak a kapott ingeruumlletet pontosan
koumlzvetiacuteti a haacuteloacutezatra A PV kosaacutersejtek egymaacutest is beidegzik sőt elektromos
szinapszisokkal (uacuten bdquogap junctionrdquo-oumlkoumln keresztuumll) is oumlssze vannak kapcsolva
szinciacuteciumot alkotva Egy PV sejt nagyjaacuteboacutel 20-50 maacutesik PV kosaacutersejttel aacutell ilyen
szoros kapcsoltsaacutegban Ennek jellentősseacutege oacuteriaacutesi a haacuteloacutezati szinkronizaacutecioacute
szemponjaacuteboacutel (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A PV sejtek fizioloacutegiai
tulajdonsaacutegai reacuteszben ezeknek a tulajdonsaacutegoknak is koumlszoumlnhető uacuten bdquogyors tuumlzeleacutesűrdquo
interneuronok a tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk nem mutat alkalmazkodaacutest megbiacutezhatoacutean eacutes
bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal tuumlzelnek a haacuteloacutezati frekvenciaacutet meacuteg 100 Hz felett is keacutepesek
koumlvetni Az időbeli preciacutezitaacuteshoz meacuteg hozzaacutejaacuterul hogy a PV terminaacutelisban nagyon
szoros kapcsolat van a kalcium-szenzorok eacutes a kalcium csatornaacutek koumlzoumltt a kalcium
csatornaacutek a szinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban helyezkednek el azonnali vezikula-uumlruumlleacutest
eredmeacutenyezve A PV terminaacutelisboacutel toumlrteacutenő GABA felszabadulaacutes eddigi ismereteink
alapjaacuten M2 tiacutepusuacute muszkarinos acetil-kolin receptoron (mAchR) eacutes micro-opioid receptoron
keresztuumll szabaacutelyozhatoacute (mindkettő csoumlkkenti a GABA felszabadulaacutesaacutet) A PV
szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α1 alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok
vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a szorongaacutesoldoacute benzodiazepinek hataacutesa keveacutesseacute
eacuterveacutenyesuumll A PV kosaacutersejt-szinciacutecium feladata tehaacutet bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal
szinkronizaacutelni az aacuteltaluk beidegzett 1000-2000 piramissejtet a kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
oszcillaacutecioacutek soraacuten Ez alapvető fontossaacuteguacute a kognitiacutev folyamatok kialakiacutetaacutesaacuteban (laacutesd
meacuteg III35 alfejezetben)
A CCK kosaacutersejtek aacuteltal leacutetrehozott gaacutetlaacutes ezzel szemben sok ponton
modulaacutelhatoacute plasztikus folyamat Legszembetűnőbb bemeneti kuumlloumlnbseacuteget a keacutereg
alatti modulaacutetoros innervaacutecioacute adja a belső vilaacutegunkat eacutes hangulati eacuteletuumlnket
reprezentaacuteloacute szerotonerg bemenet a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll szelektiacuteven idegzi
be a CCK tartalmuacuteakat A szerotonerg rostok a mediaacuten raphe magcsoportboacutel
szaacutermaznak eacutes 5-HT3 tiacutepusuacute ionotrop szerotonin receptoron hatnak miacuteg a kolinerg
rostok α7 nikotinikus acetil-kolin receptoron keresztuumll serkentik a CCK kosaacutersejteket
Glutamaacuteterg bemenetuumlk toumlredeacuteke a PV kosaacutersejtekeacutenek annaacutel toumlbb gaacutetloacutebementet
kapnak viszont a calretitin tartalmuacute interneuron-specifikus sejtektől A CCK sejtek
glutamaacuteterg bemenete nemcsak szaacutemaacuteban teacuter el a PV sejthez keacutepest de toumlbb forraacutesboacutel
25
szaacutermazoacute informaacutecioacute (CA3- Schaffer kollateraacutelis CA1 piramissejt-kollateraacutelis vagyis
mind az bdquoelőrehatoacuterdquo mind a bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutes) integraacutecioacutejaacutera is keacutepesek Miacuteg a PV
sejt kisuumlleacuteseacutet eredmeacutenyezi a Schaffer-kollateraacutelisok ingeruumllete addig a CCK sejtek
szaacutemaacutera ez az ingeruumllet nem elegendő A CCK kosaacutersejtek csak akkor keruumllnek
ingeruumlletbe ha eleacuteg erős a Schaffer kollateraacutelis bemenet ahhoz hogy a helyi CA1
piramissejtek is aktivaacuteloacutedjanak eacutes ezek bdquovisszahatoacuterdquo lokaacutelis kollateraacutelisai is ingerlik a
CCK sejteket A CCK sejtek nem alkotnak szinciacuteciumot nem jellemző raacutejuk az a szoros
kapcsoltsaacuteg amit a PV sejtekneacutel laacutettunk Tuumlzeleacutesi mintaacutezatukra a bdquoszabaacutelyos tuumlzeleacutesrdquo
jellemző maximaacutelisan 40-50 Hz-ig keacutepesek koumlvetni az aktivaacutelaacutesi frekvenciaacutet eacutes
akkomodaacuteloacutednak vagyis ismeacutetelt ingerleacutes eseteacuten egyre ritkaacutebban keletkeznek akcioacutes
potenciaacutelok A CCK kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a kalcium csatornaacutek nem a szinaptikus
aktiacutev zoacutenaacuteban hanem a terminaacutelis taacutevolabbi reacuteszein helyezkednek el ezaacuteltal laacutezaacuten
kapcsoloacutednak a kalcium szenzorokhoz A CCK kosaacutersejtek szinapszisaira toumlbbszoumlroumls
bdquofelszabadulaacutesi helyrdquo jellemző egyetlen aktiacutev zoacutenaacuten beluumll (sokszor invaginaacutecioacute is
megfigyelhető a szinaptikus feluumllet noumlveleacuteseacutere) ez eredmeacutenyezi hogy a CCK sejtek
GABA uumlriacuteteacutese aszinkron moacutedon eacutes időben elnyuacutejtva jelentkezik A CCK terminaacutelisok
GABA uumlriacuteteacutese szaacutemos receptor aktivaacutecioacutejaacuteval modulaacutelhatoacute Ezek koumlzuumll kiemelendő a
CB1 kannabinoid receptor melynek aktivaacutecioacuteja a terminaacutelis kuumlloumlnboumlző meacuterteacutekű
elcsendesiacuteteacuteseacutehez vezet A folyamat melyet bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutes-
elnyomaacutesnakrdquo (DSI) nevezuumlnk retrograacuted uacuteton a piramissejt aktivaacutecioacutejaacutetoacutel fuumlggően
endokannabinoidok szinteacuteziseacutevel joumln leacutetre mely a preszinaptikus CB1 receptorok
aktivaacutecioacutejaacuteval gaacutetolja a kalcium csatornaacutek műkoumldeacuteseacutet ezaacuteltal a GABA felszabadulaacutesaacutet
(laacutesd meacuteg III421 alfejezetben) A CCK szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α2
alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a
benzodiazepinek szorongaacutesoldoacute hataacutesa eacuterveacutenyesuumll Oumlsszesseacutegeacuteben elmondhatoacute hogy a
CCK kosaacutersejtek eacuterzelmi motivaacutecioacutes eacutes a szervezet aacuteltalaacutenos aacutellapotaacuteroacutel informaacutecioacutekat
hordozva a piramissejtek bdquofinom hangolaacutesaacuterardquo specializaacuteloacutedtak A idegrendszer
egyetlen olyan sejtje amin konvergaacutelnak a szorongaacutes molekulaacuteris koacutedaacutesaacuteban reacutesztvevő
transzmitter-rendszerek eacutes receptorok iacutegy a hangulati eacutelet zavaraiban (szorongaacutes eacutes
depressziacutev aacutellapotok) keacutetseacuteget kizaacuteroacute szereppel biacuter
A periszomatikus kosaacutersejtek tehaacutet a bdquoritmustrdquo (PV) eacutes a bdquokedeacutelytrdquo (CCK)
koumlzvetiacutetik a haacuteloacutezatba (Freund 2003 Freund eacutes Katona 2007)
26
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok
Az interneuron-specifikus gaacutetloacutesejtek (a tovaacutebbiakban IS-sejtek) attoacutel
kuumlloumlnlegesek hogy ceacutelelemuumlk nem a piramissejt valamely szegmense hanem maacutes (joacutel
meghataacuterozott) interneuronok Haacuterom tiacutepusaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg az IS-sejteknek (IS-1-
3 2aacutebra 19-21 szaacutemuacute sejtjei) Az IS-1 sejtek kiterjedt szinciacuteciumot alkotnak szaacutemos
dendrodendritikus kapcsolatuk reacuteveacuten ami ennek a sejtpopulaacutecioacutenak a gyors szinkron-
kisuumlleacuteseacutet teszi lehetőveacute A dendritikus gaacutetlaacutes szinkronizaacutecioacuteja reacuteveacuten elengedhetetlen
fontossaacuteggal biacuternak a dendritikus aacuteramok eacutes plaszticitaacutes hateacutekony szabaacutelyozaacutesaacuteban Az
IS-3 tiacutepusuacute sejtek szelektiacuteven az O-LM sejtet idegzik be diszinhibicioacutet teacuteve lehetőveacute a
piramissejt disztaacutelis dendritszakaszain (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuron-
szelektiacutev interneuronoknak tehaacutet jelentős szerepe van a hippokampaacutelis haacuteloacutezat
oszcillaacutecioacutejaacutenak eacutes diszinhibicioacutejaacutenak kontrolljaacuteban (Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok
Vetiacutető GABAerg gaacutetloacutesejtek alatt a hippokampuszon beluumll maacutesik reacutegioacuteba vetiacutető
illetve a hippokampuszon kiacutevuumllre taacutevolra vetiacutető GABAerg sejteket eacuterjuumlk Az előbbire
peacutelda a visszavetiacutető-sejt (bdquoback-projectionrdquo neuron 2aacutebra 16 szaacutemuacute sejt (Sik et al
1995 Sik et al 1994) mely elsősorban a CA3 reacutegioacuteba kisebb meacuterteacutekben a gyrus
dentatus hilusaacuteba vetiacutet vissza eacutes a bdquovisszahatoacuterdquo-gaacutetlaacutesban jaacutetszik szerepet Szaacutemos
boutonja talaacutelhatoacute kapillaacuterisok koumlzvetlen koumlrnyezeteacuteben de direkt kapcsolatba nem leacutep
az endothellel Jellemző feheacuterjeacuteje mely immunohisztokeacutemiai jeloumlleacuteseacutere is hasznaacutelhatoacute
a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) Utoacutebbi keacutet tulajdonsaacutegaacuteboacutel koumlvetkezően
a hippokampaacutelis neuronhaacuteloacutezat homeosztatikus szabaacutelyozaacutesaacuteban jaacutetszik szerepet (laacutesd
meacuteg a III355 alfejezetben)
A taacutevolra vetiacutető sejtek fő ceacutelpontja a szeptaacutelis teruumllet a szubikulum eacutes a
retrohippokampaacutelis keacuteregteruumllet Ezek koumlzuumll kiemelendő a hippokamposzeptaacutelis
gaacutetloacutesejt (2aacutebra 18 szaacutemuacute sejt) melynek fő bemenete a CA1 piramissejt
kollateraacutelisaiboacutel szaacutermazik Taacutevoli axonjai elsősorban a mediaacutelis szeptum (PV tartalmuacute)
27
GABAerg interneuronjait innervaacuteljaacutek (Toacuteth et al 1993) miacuteg lokaacutelis axonjai a CA1
valamennyi reacutetegeacuteben szeacutetaacutegaznak eacutes szelektiacuteven interneuronokon veacutegződnek
Morfoloacutegiaacutejukboacutel koumlvetkezően jelentős szerepet jaacutetszanak a piramissejt-haacuteloacutezat
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben a helyi eacutes a szeptaacutelis (ritmusgeneraacuteloacute uacuten pacemaker)
interneuronok egyuumlttes szinkronizaacutecioacutejaacuteban ezaacuteltal a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutek
szabaacutelyozaacutesaacuteban (laacutesd III35 alfejezetben) A retrohippokampaacutelis (2 aacutebra 15 eacutes 17
szaacutemuacute sejtjei) eacutes szubikulaacuteris (2 aacutebra 12 szaacutemuacute sejt) teruumlletre vetiacutető sejtek a CA1
piramissejtek rostjaival paacuterhuzamosan haladnak a ceacutelteruumlletre eacutes ritmikus kisuumlleacutessel
koumlvetik a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutekat melynek szerepe van a hippokampuszboacutel az
eacuterintett teruumlletekre koumlzvetiacutetett informaacutecioacute aacutetadaacutesaacuteban (Klausberger eacutes Somogyi 2008)
(funkcioacuteik az III35 alfejezetben olvashatoacute)
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
A hippokampaacutelis interneuronok teljes egeacuteszeacuteben lefedik a piramissejt felsziacuteneacutet
(laacutesd III34 alfejezet) Az interneuronok sokfeacuteleseacutegeacutenek teacuterbeli eacutes legfőkeacuteppen időbeli
rendezettseacutegeacutenek kulcsszerepe van a keacutergi haacuteloacutezatok kuumlloumlnboumlző agyi aacutellapotokhoz
rendelt oszcillaacutecioacuteinak leacutetrehozaacutesaacuteban eacutes olyan komplex folyamatokban mint az
eacuterzelmekkel sziacutenezett emleacuteknyomok taacuterolaacutesa eacutes felideacutezeacutese a vilaacuteg dolgainak
megismereacutese eacutes eacuterteacutekeleacutese valamint a kognitiacutev viselkedeacutes (Klausberger eacutes Somogyi
2008) Miacuteg az informaacutecioacute hordozoacutei jelen felteacutetelezeacutesek szerint elsősorban a
piramissejtek az interneuronok bdquooumlsszefuumlggeacutest adnak a tartalomnakrdquo (bdquocontext for the
contentrdquo (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuronok szerepet jaacutetszanak az
oszcillaacutecioacutek kialakiacutetaacutesaacuteban az oszcillaacutecioacutek taacutevoli agyteruumlletekre koumlzvetiacuteteacuteseacuteben eacutes a
kapillaacuterishaacuteloacutezattal bdquoegyuumlttműkoumldeacutesbenrdquo a neuronhaacuteloacutezat aktivitaacutesaacutenak megfelelő
anyagcsere igeacuteny kieleacutegiacuteteacuteseacuteben Mivel az oszcillaacutecioacutek kialakulaacutesa nem taacutergya jelen
dolgozatnak csak az interneuronok szerepeacutenek megeacuterteacutese ceacuteljaacuteből nagyon roumlviden
ismertetem ezeket
A hippokampusz viselkedeacutesfuumlggő elektromos aktivitaacutesmintaacutezatai oszcillaacutecioacutei
1 Theacuteta-oszcillaacutecioacute 4-8 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely a hippokampusz bdquoonlinerdquo
aacutellapotaacutet tuumlkroumlzi exploraacutecioacute eacutes paradox alvaacutes alatt tapasztalhatoacute
28
2 Gamma-oszcillaacutecioacute 30-80 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes keacutet fajtaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg
a bdquotheacutetaacuteba aacutegyazott gammaacutetrdquo eacutes az bdquoeacuteles hullaacutemot koumlvető gammaacutetrdquo
3 Eacuteles-hullaacutemuacute aktivitaacutes 100-200 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely nyugalomban
eacutetkezeacutes soraacuten eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes soraacuten figyelhető meg
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute
A theacuteta oszcillaacutecioacute szerepe egyfajta zajszűreacutes a valoacutes informaacutecioacute eacutes a haacuteloacutezati
haacutetteacuter-aktivitaacutes szeacutetvaacutelasztaacutesa Kialakiacutetaacutesaacuteban neacutelkuumlloumlzhetetlen a mediaacutelis szeptum
(tovaacutebbiakban szeptum) mind GABAerg mind kolinerg sejtcsoportja melynek rostjai a
hippokampuszba vetiacutetenek A GABAerg rostok szelektiacuteven idegzik be a hippokampusz
neacutehaacuteny interneuronjaacutet (Freund eacutes Antal 1988) Ezek koumlzeacute tartoznak a calbindin tartalmuacute
bdquobisztratifikaacuteltrdquo eacutes a szomatosztatin tartalmuacute O-LM dendritikus gaacutetloacutesejtek valamint a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a keacutet PV tartalmuacute sejtcsoport a kandelaacuteber sejtek eacutes
PV kosaacutersejtek A szeptum feladata a hippokampaacutelis interneuronok ritmusos
kisuumlleacuteseacutenek eleacutereacutese (a szeptaacutelis -PV tartalmuacute- GABAerg sejtek ritmusgeneraacutetor -uacuten
bdquopacemakerrdquo- sejtek) mely ezt koumlvetően szinkronizaacutelja a piramissejtek kisuumlleacuteseit is
(Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
A szeptohippokampaacutelis GABAerg sejtek preciacutez az egyes interneuron
populaacutecioacutekra kifejtett időben joacutel meghataacuterozott gaacutetloacute hataacutesa (a dendritikus sejteket az
EC theacuteta csuacutecsaacuten a periszomatikus sejteket az EC theacuteta voumllgyeacuteben) eacutes a faacutezis-
előretoloacutedaacutes jelenseacutege (mely valoacutesziacutenűleg az eCB aacuteltal a CCK kosaacutersejteken leacutetrehozott
DSI eredmeacutenye laacutesd III342 alfejezetben) reacuteveacuten a piramissejt haacuteloacutezatboacutel kiemelkedik
az a neacutehaacuteny egymaacutestoacutel akaacuter taacutevol levő piramissejt ami informaacutecioacutehordozaacutesa reacuteveacuten egy
mikrohaacuteloacutezat reacutesze lesz Ez a mikrohaacuteloacutezat lesz alkalmas arra hogy a memoacuteria
konszolidaacutecioacuteja (eacuteles-hullaacutemok) soraacuten komplex emleacuteknyomokat taacuteroljon
III352 A gamma oszcillaacutecioacute
A gamma oszcillaacutecioacute szerepe hogy lehetőveacute tegye azt a 2-3 ms pontossaacuteguacute
oszcillaacutecioacutet ami az LTP kialakulaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges (laacutesd az III641 alfejezetben) A
koacutedoloacute piramissejtek a theacuteta egy koraacutebbi faacutezisaacuteban (a faacutezis-előretoloacutedaacutes reacuteveacuten) a CCK
29
tartalmuacute kosaacutersejtek gaacutetlaacutesa aloacutel felszabadulnak eacutes keacutepesek tuumlzelni Ezt a neacutehaacuteny
piramissejtet ami az informaacutecioacute koacutedolaacutesaacuteban vesz reacuteszt tovaacutebb kell szinkronizaacutelni
hogy megfelelő frekvenciaacuten tuumlzeljenek a potenciaacutecioacutehoz Erre alkalmas interneuron az
bdquooacuteramű pontossaacuteguacuterdquo PV kosaacutersejt aminek gaacutetlaacutesaacutetoacutel a piramissejtek nem tudnak
megszabadulni Az oszcillaacutecioacute a CA3 reacutegioacuteboacutel indul a CA3 piramissejtek szinkron
kisuumlleacuteseacutet koumlzvetlenuumll koumlveti a PV interneuronok kisuumlleacutese (Csicsvari et al 2003 Haacutejos
et al 2004)
A gamma-oszcillaacutecioacute toumlbb keacuteregteruumlleten szinkron moacutedon jelenik meg iacutegy
lehetőseacuteg nyiacutelik a beeacuterkező informaacutecioacute kuumlloumlnboumlző modalitaacutesainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutera
III353 Az eacuteles-hullaacutemok
Piheneacutes eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes alatt a hippokampuszban megjelenik az eacuteles-
hullaacutem aktivitaacutes melynek feladata a memoacuteria konszolidaacutecioacuteja A CA3 piramissejtek
nagy frekvenciaacutes tuumlzeacuteleacutessorozataacutenak (bdquoburstrdquo) koumlvetkezteacuteben joumln leacutetre melynek
kialakulaacutesaacuteban nagy szerepe van a PV kosaacutersejteknek A populaacutecioacutes sorozatkisuumlleacutesben
elteacuterő szaacutemuacute piramissejt vesz reacuteszt a kialakuloacute mikrohaacuteloacutezat jelentős megerősoumldeacuteseacutet
hozva leacutetre Mineacutel hosszabb ideig tartoacutezkodik egy sejt az eacuteles-hullaacutem aktivitaacutesban annaacutel
jobban megerősiacuteti a kapcsolataacutet a mikrohaacuteloacutezat toumlbbi elemeacutevel (Buzsaacuteki 1986) Ez teszi
lehetőveacute komplex emleacuteknyomok kuumlloumlnboumlző reacutesz-aspektusainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutet A
memoacuterianyom felideacutezeacutese soraacuten pedig az emleacutek egy kis reacuteszleteacuteeacutert bdquofelelősrdquo piramissejt
aktivitaacutesa hozza ingeruumlletbe az egeacutesz mikrohaacuteloacutezatot Mineacutel erősebb a kapcsolat annaacutel
koumlnnyebben toumlrteacutenik a felideacutezeacutes is A keacutetfaacutezisuacute memoacuteria-modell alapjaacuten tehaacutet egy
hosszabb expolaacutecioacutes faacutezis (theacuteta oszcillaacutecioacute-specifikus informaacutecioacute begyűjteacutese) utaacuten a
teljes informaacutecioacute akaacuter egyetlen eacuteles-hullaacutemba toumlmoumlruumllve keruumll eltaacuterolaacutesra (Buzsaacuteki
1989)
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcilllaacutecioacutekban
A taacutevoli kortikaacutelis eacutes szubkortikaacutelis teruumlletekre vetiacutető GABAerg interneuronok
(laacutesd az III344 alfejezetben) koumlvetve a haacuteloacutezati mintaacutezatot ritmikusan tuumlzelnek az
egyes oszcillaacutecioacutek alatt ezzel hozzaacutejaacuterulnak a taacutevoli teruumlletek időbeli
30
szinkronizaacutecioacutejaacutehoz Habaacuter az agyteruumlletek koumlzoumltti informaacutecioacute-aacutetadaacutes a glutamaacuteterg
piramissejtek axonjain keresztuumll toumlrteacutenik a piramissejt-haacuteloacutezat a szuumlkseacuteges időbeli
precizitaacutest nem keacutepes kialakiacutetani az agyteruumlletek koumlzoumltt A vetiacutető GABAerg sejtek a
ceacutelteruumllet adott sejteinek aktivitaacutesaacutet gaacutetolva előkeacutesziacutetik a haacuteloacutezatot a glutamaacuteterg
rostokon keresztuumll eacuterkező specifikus informaacutecioacute fogadaacutesaacutera (Klausberger eacutes Somogyi
2008)
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes
Az agyi veacuteraacuteramlaacutes eacutes a neuraacutelis aktivitaacutes szoros kapcsoltsaacutegban aacutellnak
egymaacutessal A kommunikaacutecioacute (mint a legtoumlbb esetben) keacutetiraacutenyuacute a neurovaszkulaacuteris
iraacutenyban bizonyos hippokampaacutelis interneuronok koumlzvetiacutetik a megnoumlvekedett haacuteloacutezati
aktivitaacutest az erek feleacute ami vazodilatilaacutecioacutet ezaacuteltal jobb oxigeacuten eacutes gluumlkoacutez ellaacutetaacutest
biztosiacutet a vaszkuloneuraacutelis iraacuteny eseteacuteben az endothel hormonok eacutes maacutes molekulaacutek
felszabadiacutetaacutesaacuteval keacutepes befolyaacutesolni a neuronok ingeruumlleteacutet (Garthwaite 2008) A
legfontosabb szabaacutelyozoacute molekula mindkeacutet iraacutenyban a nitrogeacuten-monoxid (NO) Az
interneuronok koumlzuumll az Ivy (borostyaacuten) a neurogliaform eacutes a visszavetiacutető sejt keacutepes NO
felszabadiacutetaacutesra (laacutesd meacuteg III341 eacutes III344 alfejezetben) a bennuumlk leacutevő neuronaacutelis
NO-szintaacutez (nNOS) enzimnek koumlszoumlnhetően A haacuteloacutezati aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben- az Ivy
sejt Schaffer a neurogliaform entorhinaacutelis a visszavetiacutető sejt pedig CA1 piramissejt
bemenetet kap- a felszabaduloacute NO egyreacuteszt a kapillaacuterisok vazodilataacutecioacutejaacutet maacutesreacuteszt a
neuronok pre- eacutes posztszinaptikus serkenthetőseacutegeacutenek lassuacute modulaacutelaacutesaacutet teszi lehetőveacute
A vaszkulaacuteris oldalroacutel az NO forraacutesa az endotheliumban leacutevő endotheliaacutelis NO-szintaacutez
(e-NOS) Az erekből felszabaduloacute toacutenikus alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO (az
interneuronaacutelis NO toacutenussal egyuumltt) hozzaacutejaacuterul a serkentő sejtek LTP-jeacutenek
kialakulaacutesaacutehoz Ezt az a meglepő adat is alaacutetaacutemasztja hogy annak elleneacutere hogy e-NOS
nincs neuronaacutelis elemben az e-NOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban gyenguumllt a szinaptikus
plaszticitaacutes (Garthwaite 2008) A fent emliacutetett folyamatok soraacuten felszabaduloacute NO a
pikomoacutelos tartomaacutenyba esik ilyen koncentraacutecioacuteban az NO nem viselkedik
szabadgyoumlkkeacutent iacutegy ezekkel a hataacutesaival sem kell szaacutemolni (Hall and Garthwaite 2009
Wood et al 2011)
31
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel
Amikor keacutemiai szinapszisok transzmisszioacutejaacuteroacutel beszeacuteluumlnk aacuteltalaacuteban az akcioacutes
potenciaacutel vezeacuterelte anterograacuted jelaacutetvitelre gondolunk vagyis a preszinaptikus sejt
terminaacutelisaacuteboacutel felszabaduloacute jelaacutetvivő molekula a szinaptikus reacutesen keresztuumll a
posztszinaptikus sejt receptoraihoz koumltődve fejti ki a hataacutesaacutet Mostanra nyilvaacutenvaloacutevaacute
vaacutelt azonban hogy a szinaptikus informaacutecioacute-aacuteramlaacutes keacutetiraacutenyuacute az anterograacuted mellett a
posztszinaptikus sejt egeacutesz repertoaacuterral rendelkezik retrograacuted jelaacutetvivő molekulaacutekboacutel
amik a preszinaptikus sejtet befolyaacutesoljaacutek A retrograacuted jelaacutetvitel olyan folyamatokban
jaacutetszik szerepet mint a szinapszisok kialakulaacutesa eacutes eacutereacutese a fejlődeacutes korai szakaszaacuteban
vagy a szinapszisok plaszticitaacutesa a felnőtt aacutellatban Tekintettel arra hogy jelen dolgozat
a felnőtt agyban veacutegbemenő folyamatokra koncentraacutel a tovaacutebbiakban csak az utoacutebbi
felnőtt aacutellatra vonatkozoacute aacuteltalaacutenos ismeacutervek ismerteteacutese koumlvetkezik
4 Aacutebra A retrograacuted
jelaacutetviteli uacutetvonalak
tiacutepusainak oumlsszefoglaloacute
vaacutezlata
Az aacutebraacuten egy sematikus
szinaptikus apparaacutetus
laacutethatoacute A retrograacuted
jelaacutetvitel eseteacuteben a
neurotranszmitter a
posztszinaptikus oldalon
keacutepződik hataacutesaacutet pedig a
preszinaptikus oldalon fejti
ki Hataacutesmechanizmus
alapjaacuten haacuterom formaacutejaacutet
kuumlloumlniacutethetjuumlnk el (az aacutebraacuten
balroacutel jobbra haladva) 1 szekreacutecioacute posztszinaptikus vezikulaacuteboacutel toumlrteacutenő felszabadulaacutes
(pl neurotrofin) 2 a pre- eacutes posztszinaptikus membraacuten koumlzt leacutetesuumllő memraacuten-kapcsolt
feheacuterjeacutek aacuteltali jelaacutetvitel (pl neuroligin-neurexin) 3 membraacutenon szabadon aacutetdiffundaacuteloacute
(membraacuten-permeaacutebilis) jelaacutetvivők (pl nitrogeacuten-monoxid endokannabinoidok) A
32
preszinaptikus terminaacutelis folyamataiba toumlrteacutenő beavatkozaacutes sokreacutetű lehet (pl
anterograacuted transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesa receptor internalizaacutecioacute stb) Az aacutebraacuten bdquoXrdquo
jeloumlli a retrograacuted transzmisszioacute taacutevoli propagaacutecioacutejaacutet (Moacutedosiacutetva Tao HW eacutes Poo M
2001 PNAS)
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban
A szinaptikus plaszticitaacutes legjobban tanulmaacutenyozott formaacuteja talaacuten a glutamaacuteterg
szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutesa (LTP) eacutes depresszioacuteja (LTD) Egyes
szinapszisok erősoumldhetnek (LTP) miacuteg maacutesok gyenguumllhetnek (LTD) Mindkeacutet
folyamatban aacuteltalaacuteban mind preszinaptikus mind posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok
leacutetrejoumlnnek Retrograacuted jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel a preszinaptikus vaacuteltozaacutesok jaacutetszaacutek a
koumlzponti szerepet Ilyen vaacuteltozaacutes a neurotranszmitter felszabadulaacutesaacutenak
noumlveleacutesecsoumlkkenteacutese a vezikula-felszabadulaacutes mechanizmusaacuteba uacutejrahasznosiacutetaacutesaacuteba eacutes
uacutejratoumllteacuteseacutebe valoacute beavatkozaacutessal de kialakulhat olyan jel is ami a terminaacutelisboacutel a
sejttest feleacute halad eacutes a szinaptikus potenciaacutecioacute taacutevoli hataacutesait hozza leacutetre
A retrograacuted jelaacutetvitel haacuterom formaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztethetjuumlk meg (Tao eacutes Poo 2001) 4
aacutebra)
1 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-permeaacutebilis faktorokkal
2 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutekkel
3 retrograacuted jelaacutetvitel szekretaacutelt feheacuterjeacuteken keresztuumll
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok
Ezek koumlzeacute tartozik a veacuterlemezke-aktivaacuteloacute faktor az arachidonsav az
endokannabinoidok a nitrogeacuten-monoxid eacutes a szeacuten-monoxid Jelentősebb hataacutesa
(jelenlegi tudaacutesunk szerint) az endokannabinoidoknak eacutes a nitrogeacuten-monoxidnak van A
nitrogeacuten-monoxid jelaacutetviteli rendszereacutenek vizsgaacutelata keacutepezi a jelen dolgozat kiacuteseacuterletes
eredmeacutenyeinek nagy reacuteszeacutet ezeacutert a nitrogeacuten-monoxiddal kapcsolatos ismeretek
taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetben (III5) toumlrteacutenik
Az endokannabinoidok (eCB) lipid termeacuteszetű jelaacutetvivő anyagok koumlzoumls
vaacutezukat arachidonsav adja melyre a legtoumlbb esetben amid- eacuteszter- vagy eacuteterkoumlteacutessel
33
kapcsoloacutedik a molekulaacutera specifikus csoport Legtoumlbb ismeretuumlnk a 2-arachidonil-
glicerinről (2-AG) eacutes az N-arachidonil-etanolamidroacutel (anandamid) van A koumlzponti
idegrendszerben receptoruk a preszinaptikusan elhelyezkedő Gio kapcsolt metabotroacutep
CB1 kannabinoid receptor A kannabinoidok a transzmitter felszabadulaacutes gaacutetlaacutesaacutet
hozzaacutek leacutetre mely mind cAMP-fuumlggő mind c-AMP fuumlggetlen uacuteton (A-tiacutepusuacute eacutes bdquobefeleacute
egyeniraacutenyiacutetoacuterdquo K+-csatornaacutek aktivaacutelaacutesaacuteval eacutes N- eacutes PQ-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő Ca
2+-
csatornaacutek gaacutetlaacutesaacuteval) megy veacutegbe Endokannabinoid jelaacutetvitel roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevon is
keacutepes gaacutetolni a transzmisszioacutet (ezen folyamatok reacuteszletes leiacuteraacutesa az III42 fejezetben
toumlrteacutenik) A hippokampuszban ezekben a retrograacuted szabaacutelyozaacutesokban a 2-AG szerepe
bizonyiacutetott A 2-AG teljes agonistaacuteja a CB1 receptornak miacuteg az anandamid csak
reacuteszleges agonista ezen kiacutevuumll a hippokampuszban az anandamid retrograacuted uacutetvonala is
megkeacuterdőjelezhető (Nyilas et al 2008) A 2-AG szinteacutezise foszfolipaacutez C (PLC)βndashfuumlggő
eacutes fuumlggetlen uacuteton megy veacutegbe A PLCβ fuumlggetlen uacutetvonal indukcioacuteja magas
posztszinaptikus kalcium felszabadulaacutesaacuteval diacil-glicerin (DAG) lipaacutez aktivaacutelaacutesaacuteval
toumlrteacutenik (Ca2+
-fuumlggő eCB szinteacutezis) A kalcium beaacuteramlaacutes az extracellulaacuteris teacuterből
feszuumllseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon eacutesvagy NMDA-receptorokon keresztuumll toumlrteacutenik A
PLCβ fuumlggő uacutetvonal alapvetően metabotropikus receptorok aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten indul
Endokannabinoid szinteacutezist indukaacutelnak oumlnmagukban az I csoportuacute metabotroacutep
glutamaacutet-receptorok (mGluR I mGluR1 eacutes mGluR5) M1M3 tiacutepusuacute muszkarinos
acetil-kolin receptorok (mAChR) glukokortikoid receptorok oxitocin eacutes orexin-
receptorok ha eleacuteg rdquoerőteljesrdquo receptoraktivaacutecioacute (magas koncentraacutecioacutejuacute agonista
mellett) joumln leacutetre Minden felsorolt receptor Gq11 ndashfeheacuterje kapcsolt eacutes PLCβ
stimulaacutecioacutehoz vezet iacutegy ehhez az uacutetvonalhoz nem szuumlkseacuteges a sejten beluumlli kalcium-
koncentraacutecioacute emelkedeacutese (receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezis) A PLC-fuumlggő eCB szinteacutezis
egy speciaacutelis esete amikor a metabotroacutep-receptor aktivaacutecioacuteja nem elegendő (keveacutes
agonista) az eCB jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz de egy egyidőben eacuterkező depolarizaacutecioacute
(kismeacuterteacutekű Ca2+
-szint emelkedeacutes is elegendő) ami oumlnmagaacuteban szinteacuten nem indukaacutelna
eCB-szinteacutezist egyuumlttesen keacutepes aktivaacutelni a szinteacutezist (Ca2+
-asszisztaacutelt receptor-
vezeacuterelt eCB szinteacutezis) Ebben a paradigmaacuteban a PLCβ koincidencia-detektornak
tekinthető A hataacutes szinergista nagyobb mint amit a keacutet komponens bdquoszaacutemtani
oumlsszegeacutebőlrdquo vaacuternaacutenk (Kano et al 2009) Minden eCB mediaacutelta roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute
34
potenciaacutecioacute e haacuterom mechanizmus egyikeacutet hasznaacutelja (reacuteszletesen az III42 fejezetben
olvashatoacute)
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek
A sejtek aacutetmeneti vagy tartoacutes oumlsszekoumltteteacuteseieacutert a sejtadheacutezioacutes molekulaacutek (az
angol roumlvidiacuteteacutesből CAM) tehetők felelősseacute Kalciumfuumlggő csalaacutedjukat kadherineknek
kalciumfuumlggetlen csalaacutedjukat pedig Immunglobulin tiacutepusuacute CAM-nak nevezzuumlk Az
idegrendszerben előbbire peacutelda a -neuronaacutelis- N-kadherin utoacutebbira a ndashneuronaacutelis-
NCAM (Roumlhlich P 2006)
Koumlzuumlluumlk szaacutemos feheacuterjeacuteről bizonyiacutetottaacutek hogy szerepe van a szinaptikus
plaszticitaacutesban iacutegy peacuteldaacuteul az NCAM-ről kadherinekről vagy a neuroligin-neurexin
kapcsolatroacutel Az NCAM geacutenkiuumltoumltt aacutellatban eltűnt az LTP mind a CA1 mind a CA3
reacutegioacuteban A kadherin eseteacuteben hasonloacutet tapasztaltak antitesttel vagy gaacutetloacutepeptiddel
gaacutetolt kadherin szignifikaacutensan csoumlkkentette az LTP-t aneacutelkuumll hogy hataacutessal lett volna
az alap jelaacutetvitelre vagy a roumlvidtaacutevuacute plaszticitaacutesra A kadherin gaacutetlaacutesa azonban csak az
LTP indukcioacutes faacutezisaacuteban volt hataacutessal ami arra utal hogy a kadherin a kezdeti
szignalizaacutecioacutes leacutepeacutesben jaacutetszik szerepet A kadherin-kadherin kapcsolat a preszinaptikus
aktiacutev zoacutena eacutes a posztszinaptikus denzitaacutes direkt strukturaacutelis uacutejrarendezeacuteseacutet
eredmeacutenyezheti LTP indukaacuteloacute jelaacutetviteli kaszkaacutedok beindiacutetaacutesaacutera is keacutepes habaacuter ennek
sem preszinaptikus sem posztszinaptikus mechanizmusa nem ismert (Tao eacutes Poo
2001)
A neuroligin-neurexin kapcsolat szaacutemos szinaptikus folyamat befolyaacutesolaacutesaacutera
keacutepes differenciaacutecioacute eacutereacutes valamint mind a serkentő mind a gaacutetloacute szinapszisok
plaszticitaacutesa A neurexin a preszinaptikus a neuroliginek a posztszinaptikus oldalon
helyezkednek el (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011) Neuroliginek PDZ
koumltőhelyuumlk segiacutetseacutegeacutevel koumltődnek a szinaptikus horgonyzoacutefeheacuterjeacutehez (PSD-95 a
glutamaacuteterg gefirin a GABAerg szinapszisokban) Jelenlegi ismereteink szerint a
neuroligin-1 a glutamaacuteterg a neuroligin-2 a GABAerg a neuroligin-3 mindkeacutet tiacutepusuacute
miacuteg a neuroligin-4 glicinerg szinapszisokban talaacutelhatoacute Szaacutemos irodalmi adat van arra
hogy a neacutegy neuroligin fontos szerepet jaacutetszik a plaszticitaacutesban A neuroligin-1 az
NMDA receptorok dokkolaacutesaacutet szabaacutelyozza hiaacutenyaacuteban a teacuterbeli memoacuteria gyenguumlleacutese
35
(LTP gyenguumlleacutes) eacutes sztereotip viselkedeacutes alakult ki autisztikus tuumlnet egyuumlttest ideacutezve
(Blundell et al 2010 Budreck et al 2013) A neuroligin-2 hiaacutenyaacuteban a gaacutetloacute
szinapszisok funkcioacutejaacutenak gyenguumlleacutese figyelhető meg a gaacutetloacute szinapszisok szaacutemaacutenak
megtartaacutesaacuteval (Blundell et al 2009) A neuroligin-3 mutaacutecioacuteja mindkeacutet szinapszison
hatva komplex vaacuteltozaacutesokat hoz leacutetre a gaacutetloacute szinapszisok fokozott műkoumldeacuteseacutet okozta
az agykeacuteregben eacutes a hippokampuszban a serkentő szinapszisokban noumlvelte az AMPA eacutes
NMDA receptorok szaacutemaacutet ezzel jelentősen erősiacutetve az LTP-t a szinapszisok
strukturaacutelis aacuteteacutepuumlleacuteseacutehez eacutes a dendritelaacutegazoacutedaacutesok noumlvekedeacuteseacutehez vezetett (Etherton et
al 2011 Tabuchi et al 2007) A neurexinek (α eacutes β) preszinaptikusan helyezkednek
el eacutes CASK feheacuterjekomplexen keresztuumll koumltődnek a kalcium-fuumlggő vezikulaacuteris
apparaacutetushoz ezaacuteltal keacutepes befolyaacutesolni a vezikulafelszabadulaacutest A neurexin-
neuroligin kapcsolat keacutepes a szinaptikus aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben befolyaacutesolni a
neurotranszmisszioacutet a szinapszis meacutereteacutet eacutes a plaszticitaacutesban szerepet jaacutetszoacute receptorok
dokkolaacutesaacutet (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011)
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek
A szekretaacutelt molekulaacutek koumlzuumll a neurotrofinok toumllthetik be a retrograacuted jelaacutetvivő
anyag szerepeacutet Legfontosabb keacutepviselőjuumlk az agyi neurotrofikus faktor (BDNF) a
posztszinaptikus membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval kalciumfuumlggő moacutedon szekretaacuteloacutedik A
legtoumlbb neurotrofin preszinaptikusan leacutevő receptora uacutetjaacuten a neurotranszmitter
felszabadulaacutes noumlveleacuteseacuten keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet pl a mEPSP frekvenciaacutejaacutenak
noumlveleacuteseacutevel A BDNF hataacutesa valoacutesziacutenűleg kinaacutezok reacuteveacuten a szinaptikus vezikulaacuten leacutevő
szinapszin foszforilaacutecioacutejaacuteval jaacuter ami azonnal serkenti a glutamaacutet felszabadulaacutesaacutet A
BDNF genetikai eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval az LTP indukcioacuteja nem ment veacutegbe a CA1 reacutegioacuteban
azonban visszaaacutelliacutethatoacute volt a normaacutelis műkoumldeacutes BDNF tartalmuacute adenoviacuterussal fertőzoumltt
agyszeleteken eacutes kiacutevuumllről adagolt BDNF segiacutetseacutegeacutevel is (Tao eacutes Poo 2001)
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai
A retrograacuted jelaacutetvitel lokaacutelis (monoszinaptikus) hataacutesain kiacutevuumll taacutevolabbi
hataacutesokkal is rendelkezhet A diffuacutezibilis molekulaacuteknaacutel szaacutemiacutetaacutesba kell venni hogy
36
milyen koncentraacutecioacuteban milyen taacutevolsaacutegban tud hatni maacutes szinapszisokon (bdquolateraacutelis
propagaacutecioacuterdquo pl heteroszinaptikus LTDLTP az endokannabinoid rendszerben) Egy
maacutesik eacuterdekes jelenseacuteg a retrograacuted jel preszinaptikus sejtben toumlrteacutenő visszaterjedeacutese
(bdquotaacutevoli propagaacutecioacutejardquo a 4 aacutebraacuten bdquoXrdquo jeloumlleacutessel) A jel egeacuteszen a preszinaptikus sejt
dendritjeinek szinapszisaacuteig is terjedhet Megfigyelteacutek hogy koumlzvetlenuumll a korrelaacutelt
tuumlzeleacutessel kivaacuteltott LTP utaacuten a preszinaptikus sejt serkenthetőseacutege aacutetmenetileg
jelentősen megnőt A taacutevoli hataacutes pontos molekulaacuteris mechanizmusa nem ismert de
mivel az időben gyorsan kialakul felteacutetelezhető hogy olyan maacutesodlagos jelaacutetvivők
jaacutetszhatnak benne szerepet mint a kalcium inozitol-trifoszfaacutet (IP3) vagy cAMP
Receptor-ligand komplexek (pl neurotrofinok koumlzuumll a NGF BDNF) eseteacuteben retrograacuted
axonaacutelis transzportot is leiacutertak (Tao eacutes Poo 2001)
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban
A hippokampaacutelis piramissejtek megfelelő műkoumldeacuteseacutehez elengedhetetlen a
glutamaacuteterg eacutes GABAerg szinapszisainak roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesa egyaraacutent
(laacutesd peacuteldaacuteul III351 alfejezetet) Ezek kialakiacutetaacutesaacutehoz a piramissejt retrograacuted jelaacutetviteli
uacutetvonalakat vesz igeacutenybe melyek koumlzuumll a membraacuten-permeaacutebilis faktorok jaacutetszaacutek a
legfőbb szerepet A glutamaacuteterg szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) a
nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya miacuteg elcsendesiacuteteacuteseacutehez az NO (LTD) eacutes az endokannabinoid
(eCB) (STDeacutes LTD) rendszer egyaraacutent jaacuterul hozzaacute A GABAerg szinapszisok gaacutetlaacutesa ndash
eddigi adatok alapjaacuten- az endokannabinodok aacuteltal szabaacutelyozoacutedik de csak a CCK
tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban Maacutes a toumlbbi interneuronok szinapszisait
befolyaacutesoloacute retrograacuted transzmitter-rendszeről mindezidaacuteig nem volt tudomaacutesunk Az
NO hataacutesainak taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetet eacuterdemel tekintettel a dolgozatban betoumlltoumltt
koumlzponti szerepeacutere (laacutesd III572 alfejezetben)
Az eCB aacuteltal leacutetrehozott roumlvidtaacutevuacute (maacutesodpercekig legfeljebb percekig tartoacute)
gaacutetlaacutes (eCB-STD) koumlzeacute tartozik a bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo
(DSIDSE) az NMDA-vezeacuterelt eCB-STD eacutes a metabotroacutep receptorok (mGluR-I
mAChR CCK-R) vezeacuterelte eCB-STD A hosszuacutetaacutevuacute (legalaacutebb egy oacuteraacuten aacutet tartoacute)
vaacuteltozaacutesokhoz tartozik a serkentő eacutes gaacutetloacute szinapszisok LTD-je (eCB-LTD eacutes eCB-
LTDi) eacutes a heteroszinaptikus modulaacutecioacute
37
III421 DSIDSE
A bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo (DSIDSE) a
piramissejtek massziacutev depolarizaacutecioacutejaacutenak eredmeacutenye Az eCB szinteacutezise PLC-fuumlggetlen
moacutedon magas sejten beluumlli kalcium koncentraacutecioacute kialakulaacutesaacuteval indul meg (laacutesd
III411 alfejezetben) a piramissejtben A kannabinoidok a preszinaptikus CB1
receptorokat aktivaacutelva a lehetseacuteges maacutesodlagos uacutetvonalak koumlzuumll (laacutesd III411)
elsősorban a cAMP-fuumlggetlen (Gβγ-vezeacuterelte) kation csatornaacutekon toumlrteacutenő direkt hataacutes
reacuteveacuten hozzaacutek leacutetre a gyorsan kialakuloacute de aacutetmeneti gaacutetlaacutesaacutet a gaacutetloacuteserkentő
neurotranszmitternek A DSI eacutes a DSE nagysaacutega elteacuterő ami valoacutesziacutenűleg a keacutet
terminaacutelis populaacutecioacute elteacuterő CB1 receptor mennyiseacutegeacuteből fakad (a GABAerg rostokon
toumlbbszoumlroumlse a CB1R sűrűseacutege a glutamaacutetergeacutenek ezaacuteltal nagyobb gaacutetlaacutes joumln leacutetre)
(Katona et al 2006 Nyiacuteri et al 2005) Ezen kiacutevuumll a DSE kialakulaacutesaacutehoz hosszabb
elnyuacutejtott depolarizaacutecioacutera van szuumlkseacuteg A GABAerg terminaacutelisok eseteacuteben a CB1
receptorok eloszlaacutesa kettősseacuteget mutat egy reacuteszuumlk a szinapszis koumlruumlli gyűrűben
sűrűsoumldik maacutesik reacuteszuumlk a szinapszistoacutel taacutevol a preterminaacutelis axon reacuteszen duacutesul
Figyelembe veacuteve a DSI soraacuten kialakuloacute gyors hataacutest eacutes a kaacutelium eacutes kalcium csatornaacutek
elhelyezkedeacuteseacutet valoacutesziacutenűsiacutethető hogy a roumlvidtaacutevuacute szabaacutelyozaacutesban a szinapszis
koumlrnyeacuteki receptorok tehetők felelősseacute (Katona eacutes Freund 2008) A DSI
mechanizmusaacutenak oacuteriaacutesi jelentőseacutege a piramissejtek faacutezis-előretoloacutedaacutesaacuteban rejlik (laacutesd a
III342 eacutes III351 alfejezeteket) ami lehetőveacute teszi az informaacutecioacutekoacutedoloacute
piramissejttek szinapszisainak megerősoumldeacuteseacutet
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD
A feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon kiacutevuumll a feszuumlltseacuteg- eacutes ligand-fuumlggő
NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet receptorokon keresztuumll is kialakul az a magas sejten beluumlli
kalcium koncentraacutecioacute ami eCB szinteacutezishez vezet (PLC-fuumlggetlen Ca2+
-fuumlggő eCB
szinteacutezis) A GABAerg szinapszisokra (IPSP-re) kifejtett hataacutesaacutet azonban
hippokampaacutelis sejtkultuacuteraacuten a fizioloacutegiaacutes tartomaacutenyon tuacuteli extreacutem magas NMDA
koncentraacutecioacuteval (200microM helyileg adagolva) tudtaacutek csak megfigyelni Eacutelettani
mennyiseacutegű NMDA (20microM) adaacutesa nem okozott eCB-STD-t a GABAerg
38
szinapszisokban (Ohno-Shosaku et al 2007) (Ennek jelentősseacutege a VII8 fejezetben
olvashatoacute)
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD
A metabotroacutep receptorok aacuteltal kivaacuteltott eCB felszabadulaacutes a bdquoreceptor-vezeacuterelt
eCB szinteacutezisrdquo esetleg a bdquoCa2+
-asszisztaacutelt receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo (laacutesd
III411) mechanizmusaacuteval joumln leacutetre A hippokampusz piramissejtjein eddig az
mGluR5 M1M3 eacutes CCK receptorokroacutel bizonyiacutetottaacutek hogy keacutepesek endokannabinoidok
szinteacuteziseacutet indukaacutelni mGluR5 kivaacuteltotta eCB-STD mind glutamaacuteterg mind GABAerg
szinapszisokban meacutertek Az mGluR5 receptorok tuacutelnyomoacute toumlbbseacutege a glutamaacuteterg
szinapszisok periszinaptikus gyűrűjeacuteben helyezkedik el a tuumlskeacuteken kiacutevuumlli
szomatodendritikus reacutegioacuteban jelentősen csoumlkkent a szaacutemuk eacutes nincsenek GABAerg
szinapszisokban (Lujaacuten et al 1997) Iacutegy valoacutesziacutenűsiacutethető hogy az mGluR5 hataacutesa a
tuumlskeacutekben homoszinaptikus a dendritikus reacutegioacuteban pedig a taacutevolabb elhelyezkedő
extraszinaptikus mGluR5 receptorok fejthetik ki hataacutesukat a CCK-tartalmuacute dendritikus
interneuronok terminaacutelisain Muszkarinos receptorok (M1M3) főkeacutent a piramissejtek
dendritjein extraszinaptikusan helyezkednek el (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) aktivaacutecioacutejuk eCB-fuumlggő GABAerg aacuteramok gaacutetlaacutesaacutet ideacutezteacutek elő
Glutamaacuteterg aacuteramok gaacutetlaacutesa csak sejtkultuacuteraacuteban ideacutezhető elő CCK receptorokon
keresztuumlli eCB szinteacutezis csak a CCK-tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban megy
veacutegbe eacutes hasonloacutean a toumlbbi folyamathoz a GABAerg aacuteramok eCB-STD hataacutesaacutet hozza
leacutetre
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute
A hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacuteshoz a CB1 receptorok perceken aacutet tartoacute aktivaacutecioacuteja
szuumlkseacuteges Mechanizmusaacutet tekintve bdquoreceptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-sel joumln leacutetre
Kiacuteseacuterletes adatok alapjaacuten a hippokampuszban mGluR5 aktivaacutecioacuteja indiacutetja be
posztszinaptikus kalcium nem szuumlkseacuteges a kialakulaacutesaacutehoz Ennek elleneacutere
valoacutesziacutenűsiacutethető hogy fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az mGluR5 aktivaacutecioacuteja mellett a
glutamaacutet transzmisszioacute helyi kalcium emelkedeacutessel is jaacuter ami bdquoCa2+
-asszisztaacutelt
39
receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-hez vezet Kimutattaacutek azt is hogy az LTDi eseteacuteben a
Schaffer-kollateraacutelisok ingerleacutese koumlvetkezeacuteben aktivaacuteloacutedoacute mGluR5 receptorok
heteroszinaptikusan gaacutetoltaacutek a CB1 receptorral rendelkező GABAerg terminaacutelisokat
(Chevaleyre eacutes Castillo 2003) Heteroszinaptikusan valoacutesziacutenűleg nem a szinapszis
koumlruumlli hanem a preterminaacutelis axon koumlzeli CB1 receptorok aktivaacuteloacutednak koumlnnyebb
hozzaacutefeacuterhetőseacuteguumlk miatt (Nyiacuteri et al 2005) A heteroszinaptikus szabaacutelyozaacutes egy maacutesik
formaacuteja amikor is a gaacutetloacute szinapszisban kialakult LTD koumlzvetett moacutedon koumlzeli
glutamaacuteterg szinapszisok megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) vezet mivel a gaacutetlaacutes megszűneacuteseacutevel
maacuter kuumlszoumlb-alatti ingerekkel is potenciaacutecioacute eacuterhető el A CB1 receptorok hosszuacute
aktivaacutecioacuteja beindiacutetja a Gαi uacutetvonalat is ami az bdquoadenilaacutet-ciklaacutez-cAMP-protein-kinaacutez Ardquo
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezi ezen keresztuumll pedig egy preszinaptikus aktiacutev zoacutena
feheacuterje (RIM-1α) hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacutesaacutet hozza magaacuteval a GABAerg szinapszisokban eacutes a
PQ tiacutepusuacute feszuumllseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek permanens gaacutetlaacutesaacutet a serkentő
szinapszisokban (Katona eacutes Freund 2008)
A heteroszinaptikus modulaacutecioacute kapcsaacuten laacutethatoacute hogy az eCB jel teacuterben terjed
ritkaacuten szoriacutetkozik egyetlen szinapszis szabaacutelyozaacutesaacutera (meacuteg a receptor-mediaacutelt esetben
is) Kimeacuterteacutek hogy keacutet egymaacuteshoz koumlzeli piramissejt eseteacuteben akkor terjedt aacutet a DSI a
nem depolarizaacutelt sejtre ha a sejttestek taacutevolsaacutega kevesebb mint 20 mikron (Ohno-
Shosaku et al 2000 Wilson eacutes Nicoll 2001)
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy az endokannabinoid jelaacutetvitel aacuteltalaacutenosan
eleacuterhető a glutamaacuteterg szinapszisok szaacutemaacutera miacuteg a GABAerg szinapszisok eseteacuteben
kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneuronokra korlaacutetozoacutedik Az endokannabinoid jelaacutetvitel
sok esetben nem igeacutenyeli a preszinaptikus sejt aktivitaacutesaacutet a posztszinaptikus sejt
ingeruumllete oumlnmagaacuteban is elegendő a folyamat beindiacutetaacutesaacutehoz miacuteg maacutes esetekben (főkeacutent
a glutamaacutetergekneacutel) a pre- eacutes posztszinaptikus aktivitaacutes koincidenciaacuteja szuumlkseacuteges Az
endokannabinoid jel aacuteltalaacuteban nem szinapszis-specifikus hatoacutetaacutevolsaacutega ~20 mikronra
tehető Ezek alapjaacuten felmeruumll tehaacutet a keacuterdeacutes hogy leacutetezik-e egy maacutesik aacuteltalaacutenosan toumlbb
interneuron szaacutemaacutera is eleacuterhető retrograacuted szabaacutelyozaacutes leacutetezik-e szinapszis-specifikus
retrograacuted szabaacutelyozoacuterendszer eacutes leacutetrejoumlhet-e a GABAerg szinapszisok potenciaacutecioacuteja a
gaacutetlaacutessal szemben
40
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter
A nitrogeacuten-monoxid (NO) megfelel a neurotranszmitterektől elvaacutert
kriteacuteriumoknak azaz
1 rendelkezik szintetizaacuteloacute apparaacutetussal
2 szinteacutezise szabaacutelyozhatoacute
3 felszabadulaacutesaacutet koumlvetően keacutepes eljutni a szinapszist alkotoacute maacutesik sejthez (anterograacuted
esetben a posztszinaptikus- retrograacuted esetben a preszinaptikus-sejthez)
4 rendelkezik receptorral
5 rendelkezik a jelaacutetvitel időbeli leaacutelliacutetaacutesaacutehoz vezető folyamattal
6 maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonal(ak)at indiacutet be a fogadoacute sejtben valamely hataacutest
eredmeacutenyezve
Ezen pontok menteacuten haladva mutatom be a NO jelaacutetvitelt a koumlzponti
idegrendszerben majd reacuteszletezem eddig ismert fizioloacutegiai hataacutesait
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok
A nitrogeacuten-monoxid (NO) szinteacuteziseacutet kizaacuteroacutelag a nitrogeacuten-monoxid-szintaacutezok (NOS)
veacutegzik Keacutet konstitutiacutev izoformaacuteja az enzimnek a neuronaacutelis NOS (nNOS) eacutes az
endotheliaacutelis NOS (eNOS) miacuteg indukaacutelhatoacute formaacuteja (iNOS) immunsejtekben
(makrofaacutegok mikroglia) talaacutelhatoacute eacutes csak patoloacutegiaacutes esetekben aktivaacuteloacutedik iacutegy ez
utoacutebbit a tovaacutebbiakban nem reacuteszletezem (Foumlrstermann et al 1991)
Az nNOS eacutes eNOS cellulaacuteris eacutes subcellulaacuteris eloszlaacutesaacutet illetően a rsquo90-es eacutevekben
taacutemadt neacutemi zavar a szakirodalomban Toumlbb csoport eredmeacutenyei azt mutattaacutek hogy
eNOS neuronaacutelis elemekben is a hippokampuszt neacutezve a piramissejtekben talaacutelhatoacute
miacuteg az interneuronok egyes tiacutepusai pedig nNOS-t fejezneacutenek ki Ezek a kiacuteseacuterletek meacuteg
kuumlloumlnboumlző specificitaacutesuacute gaacutetloacuteszereken eacutes nem megfelelően tesztelt antitestekkel veacutegzett
immunreakcioacutekon alapultak de a geacutenkiuumltoumltt aacutellatok megjeleneacuteseacutevel (nNOS eacutes eNOS
KO) a 2000-es eacutevek elejeacutere megoldoacutedott a probleacutema nNOS kizaacuteroacutelag neuronaacutelis
sejtekben talaacutelhatoacute (mind piramissejtekben mind interneuronokban) az eNOS pedig az
41
erek endotheacutel-sejtjeire korlaacutetozoacutedik (Blackshaw et al 2003 Jinno eacutes Kosaka 2002
2004) Az endotheliaacutelis NO szerepeacutet a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben maacuter koraacutebban
ismertettem (laacutesd III355 alfejezet) a tovaacutebbiakban kizaacuteroacutelag a neuronaacutelis eredetű
NO-val eacutes NO-szintaacutezzal kapcsolatos adatokat taacutergyalom Az nNOS haacuterom aacutetiacuteroacutedaacutes
utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik az nNOSα a legszeacutelesebb koumlrben elterjedt
eacutes legnagyobb mennyiseacutegben megtalaacutelhatoacute izoforma a β eacutes γ izoformaacutek eseteacuteben
hiaacutenyzik a feheacuterje N-terminaacutelis horgonyzoacute domeacutenje
5 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid
retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvo-
nalaacuteban szerepet jaacutetszoacute főbb
alkotoacuteelemek sematikus
aacutebraacuteja
Az aacutebraacuten egy szinapszis
sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A
posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacuteban helyezkednek el az
NMDA receptorok melyeket
PDZ domeacutennel rendelkező
horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl PSD-
95) kapcsoljaacutek oumlssze a
membraacuten alatt talaacutelhatoacute
nNOS molekulaacutekkal Az
nNOS Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid (NO)
termeleacutes Az NO membraacuten-permeaacutebilis tulajdonsaacutega folytaacuten szabadon aacutetdiffundaacutel a
preszinaptikus terminaacutelisba ahol receptoraacuten az NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezon
(NOsGC-eacuten) hatva cGMP termeleacuteshez vezet
Az nNOSγ-nak nincs enzimatikus aktivitaacutesa az nNOSβ enzim rendelkezik neacutemi
aktivitaacutessal de ennek csak az nNOSα hiaacutenyaacuteban van jelentőseacutege mert ekkor jelentősen
megnő az agykeacuteregben a szintje (Garthwaite 2008) Az nNOSα (tovaacutebbiakban nNOS)
dimer formaacuteban van jelen mivel azonban minden nNOS molekulaacutehoz egy Ca2+
-
kalmodulin is koumltődik aktiacutev aacutellapotaacuteban tulajdonkeacuteppen tetramer szerkezet joumln leacutetre
42
(Alderton et al 2001 Stuehr et al 2004) Az nNOS N-terminaacutelis domeacutenje az uacuten
horgonyzoacute (PDZ-koumltőhelyekkel rendelkező) domeacuten mely horgonyzoacute feheacuterjeacuteken
keresztuumll az nNOS koumltődeacuteseacutet teszi lehetőveacute a serkentő szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutehoz (5 aacutebra Tochio et al 2000) Ilyen horgonyzoacute feheacuterje a PSD-95
(posztszinaptikus denzitaacutes feheacuterje-95) GRIP1 (glutamaacutet receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
1) vagy az SSCAM (szinaptikus aacutellvaacutenyozoacute molekula) (Brenman et al 1996 Daff
2010) Ezek a horgonyzoacute feheacuterjeacutek koumltik a glutamaacutet-receptorokat is az akiacutev zoacutenaacuteba iacutegy
egy nagy makromolekulaacuteris komplex (bdquotranszduciszoacutemardquo) alakul ki a gyors jelaacutetvitel
szolgaacutelataacuteban Az nNOS koumlzeacutepső domeacutenje az uacuten bdquooxigenaacutezrdquodomeacuten mely koumlti a
protoporfirin IX (hem) eacutes tetrahidrobiopterin (THB vagy BH4) kofaktorokat eacutes a
szubsztraacutet L-arginint A C-terminaacutelis domeacuten az uacuten bdquoreduktaacutezrdquo domeacuten mely tartalmazza
az alloszteacuterikus aktivaacutetor Ca2+
-kalmodulin koumltőhelyeacutet valamint az elektron-
transzportlaacutenc elemeit egy NADPH-t egy FAD-ot eacutes keacutet FMN-ot Az NO szinteacutezise
keacutet leacutepeacutesben zajlik az elektron donor a NADPH+H+ mely Ca
2+-kalmodulin
jelenleacuteteacuteben aacutetatadja az elekektronokat a FAD-FMN redox-laacutencnak a reduktaacutez domeacutenen
beluumll majd az FMN-ről aacutetkeruumll az elektron az oxigenaacutez domeacuten hem vas-ionjaacutera
(ferroferri aacutetalakulaacutes) majd a veacutegső elektrontranszport soraacuten egy oxigeacuten molekula
segiacutetseacutegeacutevel az L-arginin pozitiacutev toumllteacutesű guanidil-csoportjaacutenak egyik nitrogeacutenje
hidroxilaacuteloacutedik eacutes N-hidroxi-L-arginin (NHA) aacutetmeneti termeacutek eacutes egy viacutezmolekula
keletkezik A maacutesodik leacutepeacutesben meacuteg egy oxigeacuten molekula eacutes elektron segiacutetseacutegeacutevel
kialakul a citrullin karboxi-csoportja felszabadul a NO eacutes meacuteg egy viacutezmolekula
keletkezik (Alderton et al 2001 Daff 2010 Stuehr et al 2004) Egy egyenletben iacuterva
(1 mol nitrogeacuten-monoxidra szaacutemolva)
C6H14N4O2 + 2 O2 + 15 (NADPH+H+) = C6H13N3O3 + NO + 2H2O + 15 NADP
+
(L-Arg) (citrullin)
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa
Az NO szinteacutezishez szuumlkseacuteges oxigeacuten miatt az nNOS O2-eacuterzeacutekenyseacutege meacuteg a
fizioloacutegiaacutes O2 koncentraacutecioacute mellett is jelentősen kihat a keletkező nitrogeacuten-monoxid
mennyiseacutegeacutere (az agyi [O2]~20 microM az nNOS O2-fuumlggeacutese Km= 350microM) Ennek
43
kiacuteseacuterletes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt hatalmas a jelentősseacutege amikor fizioloacutegiaacutes NO hataacutesokat
szeretneacutenk meacuterni ugyanis a fizioloacutegiaacutes (in vitro) tuacuteleacutelő szeletek karbogeacuten gaacutezzal toumlrteacutenő
O2 ellaacutetaacutesa soraacuten 210microM-1mM [O2] joumln leacutetre raacuteadaacutesul oxigeacuten graacutedienssel kell szaacutemolni
a szelet meacutelyebb reacutetegei feleacute haladva Ezekben a kiacuteseacuterletekben akaacuter tiacutezszeres
mennyiseacutegű NO is keletkezhet a fizioloacutegiaacuteshoz keacutepest amit aacuteltalaacuteban nem vesznek
figyelembe az eredmeacutenyek eacuterteacutekeleacuteseacuteneacutel (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szinteacutezishez
szinteacuten elengedhetetlen a Ca2+
-kalmodulin jelenleacutete (Bredt and Snyder 1990 Lee and
Stull 1998) Az nNOS kalcium-fuumlggeacutese Km=~05 microM Ehhez helyileg
(bdquokompartmentbenrdquo) felszabaduloacute nagyobb kalcium is elegendő nem szuumlkseacuteges
sejtszintű depolarizaacutecioacute azonban kimutattaacutek hogy az nNOS aktivaacutecioacutejaacutehoz szuumlkseacuteges
kalcium extracellulaacuteris forraacutesboacutel szaacutermazik (Alagarsamy et al 1994) Iacutegy a
kalciumforraacuteskeacutent csak a feszuumlltseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes az NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok joumlnnek szoacuteba A glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacutejaacuteban az NMDA receptorok az nNOS eacutes egyeacuteb strukturaacutelis feheacuterjeacutek
makromolekulaacuteris komplexet alkotva lehetőveacute teszik hogy az NMDA receptorokon
keresztuumll beaacuteramloacute kalcium azonnal nNOS aktivaacutecioacutet indukaacuteljon (5 aacutebra) Minden
egyes NMDA-receptor egy nNOS molekulaacuteval van oumlsszekoumltve Az nNOS szaacutemos
foszforilaacutecioacutes hellyel is rendelkezik aminek koumlszoumlnhetően kinaacutezok szabaacutelyozhatjaacutek
aktivitaacutesaacutet A teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll ilyen kinaacutez pl a Ca2+
-kalmodulin-dependens kinaacutez
II (CAMKII) ami mint egy visszacsatoloacute mechanizmus mintegy feleacutere keacutepes
csoumlkkenteni az nNOS aktivitaacutesaacutet
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja
Az NO gaacutez halmazaacutellapotuacute molekula speciaacutelis tulajdonsaacutega a toumlbbi
neurotranszmitterhez keacutepest hogy szabadon diffundaacutel vizes eacutes lipid faacutezisban is kivaacuteloacute a
membraacutenpermeaacutebilitaacutesa tehaacutet szinteacuteziseacutet koumlvetően mind pre- mind posztszinaptikus
hataacutesait figyelembe kell venni Diffuacutezioacuteja meglepően gyors becsleacutesek szerint a szoumlveti
diffuacutezioacutes koefficiense 848microm2s vagyis egy aacutetlagos NO molekula ~08 microm-t tudna
megtenni 100 micros alatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Szerkezete alapjaacuten nagyon
reakcioacutekeacutepes meacutegis keacutemiai tulajdonsaacutegai nagyban fuumlggenek koncentraacutecioacutejaacutetoacutel
44
6 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid hataacutesai a koncentraacutecioacute fuumlggveacutenyeacuteben
A konstitutiacutev moacutedon műkoumldő NO szintaacutezok ndash endoteliaacutelis (eNOS) eacutes neuronaacutelis (nNOS)
ndash eseteacuteben a felszabaduloacute nitrogeacuten-monoxid (NO) a pikomoacutelos tartomaacutenyba esik mely
tartomaacutenyban az NO nem viselkedik szabad gyoumlkkeacutent csak pozitiacutev hataacutesai figyelhetők
meg A patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt aktivaacuteloacutedoacute indukaacutelhatoacute NO szintaacutez (iNOS) eseteacuteben
az NO koncetraacutecioacuteja a mikromoacutelos tartomaacutenyig nyuacutelik iacutegy reaktiacutev oxigeacuten-gyoumlkkeacutent
(ROS) viselkedve sejtkaacuterosiacutetoacute hataacutesai keruumllnek előteacuterbe(Moacutedosiacutetva Eduardo eacutes mtsai
2011)
Az NO viselkedeacuteseacutenek koncentraacutecioacutefuumlggeacuteseacutet a 6 aacutebra mutatja be Miacuteg
patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az indukaacutelhatoacute NOS nitrogeacuten-monoxid termeleacutese eleacuteri
mikomoacutelos tartomaacutenyt eacutes reaktiacutev oxigeacutengyoumlkkeacutent (ROS) viselkedve a toxikus hataacutesai
keruumllnek előteacuterbe addig az utoacutebbi eacutevek legfontosabb felfedezeacutese e teacuteren hogy a
fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neurotranszmisszioacute reacuteveacuten felszabaduloacute NO pikomoacutelos
(legfeljebb 1nM) tartomaacutenyba esik (Hall eacutes Garthwaite 2009 Wood et al 2011) A
nagy neheacutezseacutegeacutet az adja a szoumlveti NO-koncentraacutecioacute meacutereacuteseacutenek hogy a meacuterőelektroacutedaacutek
45
nem voltak eleacuteg specifikusak ezeacutert joacuteval nagyobb koncentraacutecioacutek meruumlltek fel a
szakirodalomban Egy uacutej fejleszteacutesnek koumlszoumlnhetően most maacuter pontosabban meacuterhető az
NO mennyiseacutege Ezen kiacutevuumll egy szaacutemiacutetoacutegeacutepes modell is napvilaacutegot laacutetott amiben egy
glutamaacuteterg szinapszist modellezve hataacuteroztaacutek meg a maximaacutelisan felszabaduloacute NO
mennyiseacutegeacutet Egy 50 NMDA-RnNOS komplexet tartalmazoacute szinapszist vettek alapul
(ami szaacutem kicsit tuacutelbecsuumllt Kennedy 2000) eacutes azt az extreacutem helyzetet felteacutetelezteacutek
hogy az oumlsszes receptor eacutes enzim egyszerre teljes hateacutekonysaacuteggal aktivaacuteloacutedik Ennek
eredmeacutenyekeacuteppen a szinaptikus NO koncetraacutecioacuteja 1 nM lett ami a szoumlveti eacutes
enzimatikus elnyelődeacutest figyelembe veacuteve 1microm taacutevolsaacutegban 250 pM alaacute csoumlkken Ebben
a tartomaacutenyban az NO reaktiacutev szabadgyoumlk tulajdonsaacutega elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű
semleges molekulakeacutent viselkedik (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szakirodalomban
fellelhető toumlbbszaacutez nanomoacutelostoacutel mikromoacutelosig terjedő NO koncentraacutecioacute mellett (pl
NO donorokkal) meacutert bdquofizioloacutegiairdquo hataacutesokat koumlruumlltekinteacutessel kell kezelni Egy maacutesik
fontos koumlvetkezteteacutes a fent leiacutertakboacutel hogy a koumlzponti idegrendszerben nem aacutellja meg a
helyeacutet a NO bdquoteacuterfogati-transzmisszioacuterdquo-jaacutenak az elmeacutelete mivel az NO hatoacutetaacutevolsaacutega
joacuteval kisebb (max1-2 microm) mint koraacutebban gondoltaacutek eacutes valoacutejaacuteban szinapszis specifikus
szabaacutelyozaacutest tesz lehetőveacute
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezok
Az NO receptora a koraacutebban szolubilis guanilaacutet-ciklaacuteznak (sGC) nevezett enzim
Az elnevezeacutes azeacutert nem volt szerencseacutes mert az enzim nem minden formaacuteja
bdquoszolubilisrdquo ezeacutert az uacutej nevezeacutektan szerint NO-szenzitiacutev-guanilaacutet-ciklaacuteznak (NOsGC)
nevezzuumlk megkuumlloumlnboumlztetve a partikulaacuteris GC-toacutel ami az NO-inszezitiacutev GC nevet
kapta tekintettel arra hogy az NO nem csak a pitvari natriuretikus peptid (ANP) ligand
aktivaacutelja (Kobiałka and Gorczyca 2000) Az NOsGC az NO fő receptora (5 aacutebra)
Heterodimer formaacuteban alkot funkcionaacutelis egyseacuteget melyben egy α- eacutes egy β- alegyseacuteg
vesz reacuteszt (Koesling et al 2004 Krumenacker et al 2004 Russwurm eacutes Koesling
2002 Russwurm et al 2001) Az α-alegyseacuteg keacutet fajtaacuteja az α1 eacutes az α2 Kinetikaacutejukban
semmilyen kuumlloumlnbseacuteg nem igazolhatoacute egyetlen ismert fontos tulajdonsaacutega az α2
alegyseacutegnek az α1-hez keacutepest hogy PDZ-koumltő domeacutennel rendelkezik ezaacuteltal keacutepes
szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez koumltődni (membraacuten-asszociaacutelt NOsGC) miacuteg az α1
46
tartalmuacute receptorok ennek hiaacutenyaacuteban valoacuteban bdquoszolubilisekrdquo maradnak A β-alegyseacuteg is
keacutet formaacuteban β1 eacutes β2 alegyseacutegkeacutent leacutetezik A β2-alegyseacuteg azonban csak patholoacutegiaacutes
aacutellapotokban jelenik meg (pl beacutelrendszeri daganatokban a beacutelhaacutemsejtekben) ezeacutert az
NOsGC aacutellandoacute alegyseacutege a β1 alegyseacuteg A β1 alegyseacuteg geacutenjeacutenek kiuumlteacutese letaacutelis
fenotiacutepust eredmeacutenyez (Friebe et al 2007) miacuteg csak az α1 vagy α2 alegyseacutegek kiuumlteacutese
nem okoz letalitaacutest (Mergia et al 2006)
Keacutetfeacutele heterodimer leacutetezik tehaacutet az agyban az α1β1 eacutes az α2β1 alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű receptor A receptor-dimernek haacuterom domeacutenjeacutet kuumlloumlnboumlzetjuumlk meg a
hemkoumltő domeacutent a dimerizaacutecioacutes domeacutent eacutes a katalitikus domeacutent A hemkoumltő domeacuten egy
ugyanolyan hemcsoportot tartalmaz ami a hemoglobin molekulaacuteban az oxigeacutenkoumlteacuteseacutert
felelős meacutegis ahogy a hem-csoport beeacutepuumll a receptorba rendkiacutevuumlli specificitaacutesa lesz a
nitrogeacuten-monoxidra (10000-szer nagyobb az affinitaacutesa) A katalitikus domeacuten felelős a
GTP cGMP aacutetalakiacutetaacuteseacutert Inaktiacutev aacutellapotban a hem-csoport egy hisztidinnel
kapcsoloacutedik a feheacuterjeacutehez a katalitikus egyseacuteg pedig nyitott aacutellapotban van Az NO
koumltődeacuteseacutenek hataacutesaacutera a hisztidin-csoport elmozdul ami konformaacutecioacutes vaacuteltozaacutesokat ideacutez
elő a feheacuterjeszerkezetben ami veacuteguumll a katalitikus egyseacuteg zaacuteroacutedaacutesaacutehoz eacutes a cGMP
szinteacutezis beindulaacutesaacutehoz vezet Az NO koumltődeacuteseacutet koumlvetően keacuteseacutes neacutelkuumll azonnal elindul
a guanilaacutet-ciklaacutez aktivitaacutes az NO eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval pedig 200 ms-on beluumll lecseng a cGMP
termeleacutes (Bellamy et al 2000) Az NOsGC 50-os aktivitaacutesa ~1nM NO koncetraacutecioacute
mellett eacuterhető el Eszerint fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt az NOsGC szubmaximaacutelis
hataacutesfokon műkoumldik meacutegis jelentős hataacutesok meacuterhetők Ez arra vezethető vissza hogy
az NOsGC sokszorosaacutera erősiacuteti a jelet Meacutereacutesek alapjaacuten az enzimet aacutetlagosan eleacuterő 03
nM NO mintegy 04microM cGMP szinteacutezishez vezet vagyis 1000-szereseacutere erősoumldik a
jelaacutetvivő molekulaacutek szaacutema Az NOsGC olyan eacuterzeacutekenyseacutegű hogy maacuter paacuter molekula
NO (kis pikomoacutelos mennyiseacutegben) is keacutepes kivaacuteltani az aktivitaacutesaacutet eacutes az amplifikaacutecioacute
miatt a maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalakat is be tudja indiacutetani (Garthwaite 2008) A
receptor alegyseacutegek sejtszintű elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban mRNS eacutes feheacuterje
szinten vizsgaacuteltaacutek a β1 alegyseacuteget mind interneuronokban mind piramissejtekben az α
alegyseacutegeket pedig az α1 eacutes α2 kuumlloumlnvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll hasonloacute sejtes eloszlaacutesban
mutattaacutek ki (Burgunder eacutes Cheung 1994 Ding et al 2004 Gibb and Garthwaite 2001
Pifarreacute et al 2007) Szubcellulaacuteris szinten az NOsGC elsősorban a glutamaacuteterg
szinapszisok preszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkedik el (Burette et al 2002) Az
47
NOsGC szaacutemos kinaacutez foszforilaacutecioacutes ceacutelpontjai de fizioloacutegiaacutes szabaacutelyozaacutesuk nagy reacutesze
meacuteg felderiacuteteacutesre vaacuter Ismert a cAMP-fuumlggő protien kinaacutez (PKA) guanilaacutet-ciklaacutez
aktivitaacutesra kifejtett noumlvelő hataacutesa eacutes az M2 muszkarinos AchR Src-kinaacutezon keresztuumlli
gaacutetloacute hataacutesa
III55 A nitrogeacuten-monoxid terjedeacuteseacutenek leaacutelliacutetaacutesa szoumlveti elnyelődeacutese
Koraacutebban sokan azzal eacuterveltek hogy az NO-nak nincs szuumlkseacutege lebontoacute
folyamatokra hiszen reaktivitaacutesaacuteboacutel koumlvetkezően uacutegyis roumlvid időn beluumll veacuteges a hataacutesa
A nanomoacutelos eacutes kisebb tartomaacutenyokban amit most fizioloacutegiaacutesnak tekintenek mint maacuter
emliacutetettem az NO hataacuterozottan nem reaktiacutev iacutegy ezzel a keacuterdeacutessel foglalkozni kell
Egyetlen ismert reakcioacuteja van az alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO-nak is ROS termeacutekkel
(keacutemiai NO-elnyelődeacutes) de az is joacuteteacutekony hataacutesuacute a lipid-peroxyl gyoumlkoumlk megkoumlteacuteseacutevel
megaacutelliacutetja a lipid-peroxidaacutecioacutet Az NO enzimatikus elnyelődeacuteseacutenek egyik ismert eleme
az oxi-hemoglobin mely NO hataacutesaacutera nitraacutet keacutepződeacutese mellett methemoglobinnaacute
alakul A folyamat nagyon gyors de az erek taacutevolsaacutega miatt az NO feacutel-eacuteletideje ~1 s
alakulna miacuteg a valoacutesaacutegban enneacutel sokkal hamarabb lecseng az NO-jel (agyszoumlvetben 6-
60 ms alatt (Garthwaite 2008) Mostansaacuteg laacutetott napvilaacutegot hogy a piramissejtek is
tartalmaznak hemoglobint de ennek szerepe eacutes jelentőseacutege az NO megkoumlteacuteseacuteben meacuteg
nem tisztaacutezott (Schelshorn et al 2009) Ezen kiacutevuumll az agyszoumlvet olyan feheacuterjeacuteit hoztaacutek
meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe az NO megkoumlteacuteseacutevel mint a lipooxigenaacutez (LOX) prosztaglandin-H
szintaacutez vagy a citokroacutem-c oxidaacutez illetve egyeacuteb metalloproteinek A pontos
mechanizmus amelyen keresztuumll ezekkel az enzimekkel az NO reagaacutelna nem
egyeacutertelmű (Hall eacutes Garthwaite 2009)
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak
Az NOsGC a hippokampaacutelis neuronokban az egyetlen enzim ami cGMP
termeleacutesre keacutepes iacutegy a keletkező neuronaacutelis cGMP az NO hataacutesaacutenak a koumlvetkezmeacutenye
(5 aacutebra) A cGMP ezt koumlvetően toumlbb maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalat aktivaacutelhat A
cGMP direket hataacutest fejt ki a ciklikus nukleotid-fuumlggő ioncsatornaacutekra (CNG) vagy a
hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-modulaacutelta csatornaacutekra (HCN) A
48
legszeacutelesebb koumlrű hataacutes a cGMP-fuumlggő protein kinaacutezon (PKG) keresztuumll toumlrteacutenik A
PKG enzimek koumlzuumll a PKG1β eacutes a PKG II talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (de Vente
et al 2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKG szubsztraacutetjai koumlzeacute
tartoznak preszinaptikusan a vezikula felszabadulaacutesban szerepet jaacutetszoacute feheacuterjeacutek koumlzuumll a
VASP RhoA eacutes septin3 posztszinaptikusan az LTP eacutes a sejt bdquotuacuteleacuteleacuteseacutet hordozoacute jelrdquo
kialakiacutetaacutesaacuteban reacuteszt vevő IP3R protein-foszfataacutez 1 2 (PP12) CREB Akt stb
(Hardingham eacutes Bading 2003 Schlossmann eacutes Hofmann 2005) A cGMP visszahat
sajaacutet lebontoacuteenzimjeire is a foszfodieacuteszteraacutez (PDE) 2 eacutes 5 aktivitaacutesaacutenak fokozaacutesaacuteval
sajaacutet lebontaacutesaacutet gyorsiacutetja miacuteg a PDE3 gaacutetlaacutesaacuteval a cAMP hidroliacuteziseacutet lassiacutetja noumlvelve a
cAMP szintjeacutet A cAMP-cGMP araacutenyok eltolaacutesa uacutejabb szabaacutelyozaacutesi uacutetvonalakat nyit
meg A cGMP lebontaacutesaacuteban a PDE 12356910 eacutes 11 vehet reacuteszt (Domek-Łopacińska
eacutes Strosznajder 2005 Van Staveren et al 2003) A maacutesodlagos uacutetvonalak hataacutesa
minden esetben attoacutel fuumlgg hogy az adott terminaacutelispopulaacutecioacuteban a repertoaacuter mely
elemei vannak jelen Terminaacutelistoacutel fuumlggően ezen adatok joacute reacutesze azonban meacuteg nem aacutell
rendelkezeacutesre a szakirodalomban
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai
Mivel az NO rendkiacutevuumll gyorsan szabadon diffundaacutel kis taacutevolsaacutegra pre-eacutes
posztszinaptikus hataacutesait egyaraacutent figyelembe kell venni iacutegy a jelaacutetvitel fő
meghataacuterozoacuteja a felszabadulaacutes pontos helye illetve a receptor szubcellulaacuteris
elhelyezkedeacutese A NO koumlzponti idegrendszerben azon beluumll is elsősorban a retrograacuted
jelaacutetvitelben betoumlltoumltt szerepeacuteről esik majd szoacute de nem keveacutesbeacute fontos a NO koumlrnyeacuteki
(autonoacutem) idegrendszerben betoumlltoumltt anterograacuted jelaacutetviteleacutenek szerepe sem (Blottner
1999)
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a
neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
nNOS tartalmuacute interneuronok koumlzeacute tartozik a dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll az
Ivy eacutes a neurogliaform sejt valamint a vetiacutető gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a visszavetiacutető-sejt
49
Morfoloacutegiaacutejuk a III341 eacutes III344 alfejezetben a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
betoumlltoumltt homeosztatikus szerepuumlk pedig a III355 alfejezetben keruumllt taacutergyalaacutesra
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
A nitrogeacuten-monoxid a szinaptikus plaszticitaacutes szaacutemos molekulaacuteris
mechanizmusaacuteban reacuteszt vesz beleeacutertve a hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutest (long-term
potentiation LTP) eacutes a hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus gyenguumlleacutest (long-term depression LTD)
ezaacuteltal keacutepes lehet befolyaacutesolni a tanulaacutesi eacutes memoacuteriafolyamatokat (Bon eacutes Garthwaite
2003 Doyle et al 1996 Edwards eacutes Rickard 2007 Hawkins et al 1998 Prast eacutes
Philippu 2001) Ezen folyamatok neuronaacutelis ceacuteleleme a hippokampaacutelis piramissejtek
haacuteloacutezata A koumlzponti idegrendszerben a nitrogeacuten-monoxid hataacutesa aacuteltalaacutenosan a
glutamaacuteterg szinapszisok retrogaacuted jelaacutetviteleacutehez koumlthető amikor is az NO a
posztszinaptikus oldalon keacutepződik eacutes a preszinaptikus neurotranszmitter felszabadulaacutest
szabaacutelyozza A szinaptikus plaszticitaacutes kialakulaacutesa soraacuten a legtoumlbb esetben pre- eacutes
posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok is veacutegbemennek eacutes az NO adott agyteruumllettől eacutes sejttiacutepustoacutel
fuumlggően mindkeacutet folyamatban reacuteszt vehet Tovaacutebb bonyoliacutetja a helyzetet hogy a
koumlzponti idegrendszerben az elteacuterő szinapszisokban rendelkezeacutesre aacutelloacute kuumlloumlnboumlző
effektor-rendszerek eacutes szabaacutelyozaacutesok miatt ugyanaz az NO-jel ellenteacutetes hataacutest vaacutelthat
ki Peacuteldaacuteul a kiagyban az NO cGMP-PKG1α uacutetvonalon az AMPA-receptorok
hosszuacutetaacutevuacute foszforilaacutecioacutejaacutet ideacutezi elő ami endocitoacutezisukhoz ezaacuteltal posztszinaptikus
LTD-hez vezet Ezzel szemben a hippokampuszban az NO-cGMP-PKGII uacutetvonalon
kersztuumll az AMPA receptorok eacutes horgonyzoacute feheacuterjeacutek foszforilaacutecioacuteja a szinapszis
strukturaacutelis aacutetalakulaacutesaacutehoz eacutes az AMPA receptorok szinapszisba eacutepiacuteteacuteseacutehez vezet ami
nagyobb amplituacutedoacutejuacute glutamaacuteterg aacuteramokhoz koumlvetkezeacuteskeacutepp posztszinaptikus
(NMDAR-fuumlggő) LTP kialakulaacutesaacutehoz vezet A hippokampaacutelis piramissejtekben a
posztszinaptikus LTP hosszuacutetaacutevuacute fenntartaacutesaacutehoz geacutenexpresszioacutes vaacuteltozaacutesok is
szuumlkseacutegesek mely a CREB (ldquocAMP response element binding proteinrdquo) transzkripcioacutes
faktor PKG-n keresztuumlli foszforilaacutecioacute reacuteveacuten valoacutesul meg Az NO preszinaptikus hataacutesait
szinteacuten kettősseacuteg uralja A hippokampaacutelis NMDAR-fuumlggő LTP soraacuten a preszinaptikus
NO-PKG uacutetvonalon a preszinaptikus aktiacutev zoacutena struktuacuteraacutelis feleacutepiacuteteacuteseacuteben reacuteszt vevő
feheacuterjeacutek (VASP RhoA) eacutes a kalcium-csatornaacutek modulaacutecioacuteja a glutamaacutet felszabadulaacutes
50
noumlvekedeacuteseacutehez vezet Ugyanezen szinapszisban az NO a glutamaacutet-uumlriacuteteacutes csoumlkkeneacuteseacutet
preszinaptikus LTD-t is ki tudott vaacuteltani (Zhang et al 2006) Az NMDA-NO indukaacutelta
LTP kivaacuteltaacutesaacuteban valoacutesziacutenűleg mindkeacutet NOsGC heterodimer reacuteszt vesz mert baacutermelyik
receptor genetikai kiuumlteacutese az LTP eltűneacuteseacutet okozta (Garthwaite 2008)
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok
Az NMDA receptorok az ionotroacutep glutamaacutet-receptorok csalaacutedjaacuteba tartoznak
vagyis aktivaacutecioacutejukat (agonista koumltődeacuteseacutet) koumlvetően ioncsatornakeacutent viselkednek A
receptornak toumlbb kuumlloumlnlegesseacutege van Az egyik hogy nagy a kalcium-permeaacutebilitaacutesa
iacutegy naacutetrium eacutes kaacutelium mellett elsősorban kalcium-ionokat enged aacutet a poacuterusaacuten A maacutesik
hogy poacuterusaacutet egy magneacutezium-ion zaacuterja el ami csak megfelelő depolarizaacutecioacute hataacutesaacutera
taacutevozik eacutes csak ezutaacuten indulhat meg az ionaacuteramlaacutes A harmadik hogy keacutet kuumlloumlnboumlző
agonista koumltődeacutese szuumlkseacuteges az aktivaacutecioacutejaacutehoz glicin (vagy D-szerin) eacutes glutamaacutet (vagy
aszpartaacutet) E speciaacutelis tulajdonsaacutegok reacuteveacuten az NMDA receptorok feszuumlltseacuteg- eacutes
ligandfuumlggő kalcium-csatornaacutek amik koincidencia-detektorkeacutent viselkednek hiszen a
pre- eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes aktivitaacutesa erősen noumlveli kinyiacutelaacutesuk valoacutesziacutenűseacutegeacutet
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete
Az NMDA receptoroknak haacuterom alegyseacuteg-csalaacutedja van a GluN1 (koraacutebbi
nevezeacutektan alapjaacuten NR1 vagy δ1) GluN2 (koraacutebban NR2 vagy α) eacutes GluN3 (koraacutebban
NR3) A funkcionaacutelis NMDA receptorok heterotetramert alkotnak mely koumltelezően 2
GluN1 eacutes klasszikusan 2 GluN2 alegyseacutegből aacutellnak (Laube et al 1998 Monyer et al
1992) A GluN2 helyett GluN3 alegyseacuteget tartalmazoacute receptorok egeacuteszen maacutes receptort
hoznak leacutetre (laacutesd alaacutebb) A GluN1 alegyseacutegeket egyetlen geacuten koacutedolja ami viszont 8
lehetseacuteges aacutetiacuteroacutedaacutes utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik (GluN1-1a-4a eacutes
GluN1-1b-4b (Dingledine et al 1999) A neacutegy GluN2 alegyseacuteget (GluN2A-D) neacutegy
kuumlloumln geacuten koacutedolja eacutes az alegyseacutegek teacuterben eacutes időben elteacuterő moacutedon expresszaacuteloacutednak A
keacutet GluN3 alegyseacuteget szinteacuten keacutet kuumlloumln geacuten koacutedolja
51
7 Aacutebra Az NMDA receptor szerkezeti modellaacutebraacuteja
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis hetero-tetramert alkotnak Műkoumldeacutesuumlkhoumlz
neacutelkuumlloumlzhetetlen keacutet GluN1 alegyseacuteg a maacutesik keacutet helyen baacutermilyen GluN2 (vagy GluN3)
alegyseacuteg reacuteszt vehet a receptor alkotaacutesaacuteban Az alegyseacutegek alapszerkezete (domeacutenjei)
rendkiacutevuumll konzervatiacutev (N-terminaacutelis bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera Agonista-koumltő bdquokagyloacuterdquo-
struktuacutera Poacuterus-domeacuten eacutes C-terminaacutelis domeacuten) moacutedon eacutepuumllnek fel Az NMDA
receptorokat jellemző funkcionaacutelis heterogenitaacutes az alegyseacutegek feheacuterjeszerkezeteacuteben
kiemelt helyeken toumlrteacutenő vaacuteltozaacutesokra vezethető vissza a receptorok affinitaacutesaacutenak eacutes
kinetikaacutejaacutenak vaacuteltozaacutesait eredmeacutenyezve A keacutet bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera zaacuteroacutedaacutesaacutenak-
nyitoacutedaacutesaacutenak koumlvetkezteacuteben leacutetrejoumlvő molekulaacuteris feszuumlltseacuteg huacutezoacuteerő hataacuterozza meg a
poacuterus aacutellapotaacutet (Moacutedosiacutetva Paoletti eacutes Neyton 2007)
52
A heterodimerek oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacuteban kuumlloumlnboumlző GluN1 izoformaacutek (de bdquoardquo eacutes bdquobrdquo
tiacutepus egyszerre nem (Blahos eacutes Wenthold 1996 Chazot eacutes Stephenson 1997) eacutes
kuumlloumlnboumlző GluN2 alegyseacutegek is reacuteszt vehetnek melyek ezt koumlvetően heterotetramert
alkotnak A molekulaacuteris komplex kapcsoloacutedaacutesa keacutetfeacutele keacuteppen is leacutetrejoumlhet a bdquonem
alternaacuteloacuterdquo esetben a keacutet GluN1 eacutes GluN2 egymaacutes mellett helyezkedik el (GluN1
GluN1 GluN2 GluN2) az bdquoalternaacuteloacuterdquo modellben pedig felvaacuteltva (GluN1 GluN2
GluN1 GluN2) azonban a funkcionaacutelis receptorban az alegyseacutegek alternaacutelva
helyezkednek el (Riou et al 2012 Sobolevsky et al 2009)
Az alegyseacutegek modulaacuteris feleacutepiacuteteacutese megegyezik neacutegy domeacuten vesz reacuteszt az
alkotaacutesukban (7 aacutebra) az extracellulaacuteris N-terminaacutelis domeacuten (NTD) az agonista-koumltő
domeacuten (AKD) a poacuterus-domeacuten eacutes az intracellulaacuteris C-terminaacutelis domeacuten Az NTD nagy
vaacuteltozatossaacutegot mutat eacutes az egyes alegyseacutegek tulajdonsaacutegainak meghataacuterozaacutesaacuteban
komoly szerepet jaacutetszik Az alloszteacuterikus modulaacutetorok koumltőhelye talaacutelhatoacute a domeacuten
bdquomeacutelyeacutenrdquo mely koumltődeacutes hataacutesaacutera kagyloacuteszerű feleacutepiacuteteacutese nyiacutelt-zaacutert aacutellapotok koumlzt
vaacuteltozik Az AKD hasonloacutean kagyloacuteszerű szerkezettel rendelkezik aminek a meacutelyeacuten az
egyes agonista-koumltő helyek talaacutelhatoacutek (A GluN1 eseteacuteben glicinD-szerin a GluN2
eseteacuteben glutamaacutetaszpartaacutet a GluN3 eseteacuteben szinteacuten glicin) A poacuterus domeacutent haacuterom
transzmembraacuten szegmens (M1-M3-M4) eacutes egy intracellulaacuteris hurok (M2) alkotja ami a
csatorna kialakiacutetaacutesaacuteban vesz reacuteszt Az intracellulaacuteris domeacuten a legvaacuteltozeacutekonyabb
hosszaacutet tekintve eacutes elsősorban a membraacutenba szaacutelliacutetaacutesban a lehorgonyzaacutesban eacutes a
jelaacutetvivő-komplexekhez valoacute csatlakozaacutesban jaacutetszik szerepet (Lau eacutes Zukin 2007 Ryan
et al 2008)
A csatorna nyitaacutesa a koumlvetkezőkeacuteppen megy veacutegbe mindkeacutet agonista bekoumltődik
az AKD koumltőhelyekre melynek hataacutesaacutera a bdquokagyloacutekrdquo bezaacuteroacutednak Ez olyan molekulaacuteris
feszuumlltseacuteget okoz a receptorszerkezetben hogy gyakorlatilag bdquoszeacutethuacutezzardquo a poacuterus
domeacutent eacutes megnyitja a csatornaacutet Amikor alloszteacuterikus gaacutetloacuteszerek kapcsoloacutednak az
NTD-hez annak zaacuteroacutedaacutesaacutet okozva akkor az NTD-AKD koumlzoumltti aacutethidaloacute szekvencia
megfeszuumll eacutes nem engedi becsukoacutedni az AKD struktuacuteraacutejaacutet megakadaacutelyozva ezzel a
csatorna megnyiacutelaacutesaacutet (Ryan et al 2008)
53
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesaacutet elsősorban a GluN2
alegyseacutegek vaacuteltozatossaacutega adja Habaacuter elmeacuteletileg 8-feacutele GluN1 alegyseacuteg leacutetezhet az
izoformaacutek előfordulaacutesi gyakorisaacutega nem egyforma az bdquoardquo dominaacutel a bdquobrdquo-formaacuteval (ami
egy hozzaacuteadott N1 kazettaacuteval rendelkezik) szemben a GluN1-1 a rosztraacutelis (agykeacutereg
hippokampusz) a GluN1-4 a kaudaacutelis (agytoumlrzs kisagy) agyteruumlleteken van tuacutelsuacutelyban
(a GluN1-2 eacutes 1-3 nagyon ritkaacutek) Mivel a GluN1 alegyseacuteg elengedhetetlen az NMDA
receptor műkoumldeacuteseacutehez (a teljes GluN1 geacutenkiuumltoumltt aacutellat eacuteletkeacuteptelen) maacuter embrionaacutelis
kortoacutel megfigyelhető kifejeződeacutese A GluN2 alegyseacuteg neacutegy izoformaacuteja (GluN2A-2D)
egyreacuteszt elteacuterő teacuterbeli eacutes időbeli expresszioacutejaacuteval maacutesreacuteszt elteacuterő kinetikai
parameacutetereivel jaacuterul hozzaacute az NMDA receptorok vaacuteltozatossaacutegaacutehoz Az embrionaacutelis
fejlődeacutes soraacuten a GluN2B eacutes 2D vesz reacuteszt a receptoralkotaacutesban majd a posztnataacutelis
első-maacutesodik heacuteten (eacuteppen mikor a serkentő GABA-gaacutetloacute GABA aacutetalakulaacutes is zajlik) a
GluN2D nagymeacuterteacutekben a GluN2B kismeacuterteacutekben csoumlkken eacutes ezzel paacuterhuzamosan
megnő a GluN2A szintje A GluN2C szinteacuten a posztnataacutelis fejlődeacutes 2 heteacuteben vaacutelik
jelentősseacute expresszioacuteja a felnőtt aacutellatban a kisagyra eacutes a szagloacutegumoacutera koncentraacuteloacutedik
A GluN2D felnőttben maacuter csak szubkortikaacutelis teruumlleteken illetve interneuronokban
fejeződik ki (Paoletti 2011 Watanabe et al 1993) A GluN2 alegyseacutegek kinetikaacuteja eacutes
alloszteacuterikus modulaacutecioacuteja is igen elteacuterő A GluN2A alegyseacuteg gyors kinetikaacuteval
rendelkezik glutamaacutet aktivaacutecioacutejaacutet koumlvetően nagy amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes gyors lecsengeacutes
figyelhető meg ezt koumlveti a GluN2B majd GluN2C miacuteg a GluN2D-t maacuter kis
amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes hosszuacute lecsengeacutesi idő jellemzi Elteacuterő a alegyseacutegek glutamaacutet-
eacuterzeacutekenyseacutege konduktanciaacuteja eacutes magneacutezium-szenzitivitaacutesa is Miacuteg a GluN2A eacutes 2B
poacuterusaacutet jelentősen gaacutetolja a magneacutezium-ion addig a maacutesik keacutet alegyseacuteg eseteacuteben ez
elenyeacutesző (Dingledine et al 1999 Paoletti 2011) A GluN2A termeacuteszetes specifikus
alloszteacuterikus modulaacutetora a cink-ion mely szinaptikusan vezikulaacuterisan uumlruumll a glutamaacutet
mellett szaacutemos esetben eacutes keacutepes az NTD-hez koumltődve annak zaacuteroacutedaacutesaacutet előideacutezni
(Paoletti 2011) A GluN2B cink-eacuterzeacutekenyseacutege elenyeacutesző mesterseacuteges gaacutetloacuteszere az
ifenprodil mely hasonloacute mechanizmussal hat az NTD-n A keacutet alloszteacuterikus gaacutetloacuteszer
annyira specifikus erre a keacutet alegyseacutegre hogy fizioloacutegiai kiacuteseacuterletekben egyeacutertelműen
meghataacuterozhatoacute az alegyseacutegek araacutenya A GluN2C eacutes 2D egyik modulaacutetorral szemben
54
sem mutat megfelelő affinitaacutest eacutes nem rendelkezik sajaacutet specikifkus
szabaacutelyozoacutemolekulaacuteval sem (Paoletti 2011)
A GluN3 alegyseacutegek pedig valoacutesziacutenűleg nem is glutamaacutet receptort formaacutelnak-
hiszen nincs glutamaacutet koumltőhelyuumlk- inkaacutebb glicin receptoroknak lenneacutenek tekinthetők
(laacutesd meacuteg III61 alfejezetben) ezen kiacutevuumll in vivo kifejeződeacutese eacutes műkoumldeacutese meacuteg
keacuterdeacuteses iacutegy a tovaacutebbiakban ezen alegyseacutegek alkotta receptorokroacutel nem esik szoacute
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutese
Az NMDA receptorok az endoplazmatikus retikulumban (ER) toumlrteacutenő szinteacutezist
koumlvetően a sejtek plazmamembraacutenjaacuteba eacutepuumllnek be A membraacutenba szaacutelliacutetaacuteseacutert
lehorgonyzaacuteseacutert a receptor C-terminaacutelis domeacutenje felelős (Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004
Ryan et al 2008) A megfelelő membraacutentranszporthoz mind a GluN1 mind a GluN2
alegyseacutegre szuumlkseacuteg van GluN1 hiaacutenyaacuteban laacutetszoacutelag nem vaacuteltozik a GluN2 alegyseacutegek
mennyiseacutege lokalizaacutecioacuteja annaacutel inkaacutebb nem tudnak kileacutepni az ER-ből iacutegy abban
elektron-denz granulumokat keacutepeznek a membraacutenjeloumlleacutes megszűnik (Fukaya et al
2003) A GluN2 alegyseacuteg hiaacutenyaacuteban a receptorok szinaptikus beeacutepuumlleacutese seacuteruumllt valamint
a GluN1 alegyseacutegek gyors proteoliacutezise figyelhető meg (Abe et al 2004) Tehaacutet a
GluN1 C-terminaacutelisa elsősorban az ERmembraacuten iraacutenyuacute szaacutelliacutetaacuteseacutert a GluN2
alegyseacutegek C-terminaacutelisa pedig ndash PDZ koumltőhelyuumlk reacuteveacuten ndash a szinapszisba eacutepuumlleacuteseacutert eacutes a
GluN1 alegyseacuteg (eacutes ezaacuteltal a heterodimer majd a heterotertramer) stabilitaacutesaacuteeacutert felelős
NMDA receptorok nemcsak szinaptikusan de extraszinaptikusan is megfigyelhetők
ahol elteacuterő feladatokat laacutetnak el
III631 Szinaptikus NMDA receptorok
Az NMDA receptorok nagy reacutesze szinaptikusan a glutamaacuteterg szinapszisok
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkenek el Ahogy azt maacuter koraacutebban is
emliacutetettem a GluN1 eacutes GluN2 alegyseacutegek C-terminaacutelis domeacutenje bdquoiraacutenyiacutetjardquo az NMDA
receptorokat a posztszinaptikus denzitaacutesba ahol a szinapszis strukturaacutelis eacutes jelaacutetviteli
feheacuterjeacuteiből leacutetrejoumlvő molekulaacuteris komplexhez koumltődnek A GluN2 alegyseacuteg PDZ
koumltőhelyeacuten keresztuumll koumltődik az NMDA receptor a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez
55
(PSD-95 PSD-93 SAP-102 GRIP1 SSCAM) Ezek a feheacuterjeacutek szaacutemos PDZ domeacutennel
rendelkeznek amivel toumlbb feheacuterjeacutet szoros kapcsolatba hoznak A PSD-95 olyan
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteket koumlt a komplexbe (CRIP GKAP dinein koumlnnyű-laacutenc-DLC
neuroliginek stb) melyek a szinapszis strukturaacutelis eacutepuumlleacuteseacutet teszik lehetőveacute A maacutesik
fontos molekulacsoport amit a komplexhez koumltnek az NMDA-receptorok jelaacutetviteleacuteeacutert
felelős apparaacutetus az nNOS kalmodulin CaMKII stb (Valtschanoff eacutes Weinberg
2001) A jelaacutetvitel ceacutelelemeinek kompartmentalizaacutecioacutejaacuteval gyors eacutes hateacutekony jelaacutetvitel
eacutes szabaacutelyozaacutes joumln leacutetre A legelterjedtebb szinaptikus NMDA receptorok a
GluN1GluN2A eacutesvagy GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok A felnőtt
hippokampusz piramissejtjeiben is csak ezek az alegyseacutegek fordulnak elő (Ito et al
1997 Watanabe et al 1993) A kisagyban emellett meacuteg a GluN1GluN2C
alegyseacutegkompoziacutecioacute is jelentős A hippokampuszban a GluN1GluN2D kizaacuteroacutelag
interneuronokban az azokra eacuterkező serkentő szinapszisokban talaacutelhatoacute (Standaert et al
1996)
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorok
Extraszinaptikus NMDA receptoroknak nevezzuumlk a glutamaacuteterg szinapszisoktoacutel
taacutevolabb a dendrittuumlskeacuteken kiacutevuumll eső dendritikus eacutes szomatikus NMDA receptorokat A
denrittuumlskeacuteken periszinaptikusan elhelyezkedő NMDA receptorok (~5) ugyanis a
glutamaacutet bdquotuacutelcsordulaacutesrdquo reacuteveacuten meacuteg koumlnnyen aktivaacuteloacutedhatnak szemben a valoacutedi
extraszinaptikus receptorokkal (Koumlhr 2006) Hippokampaacutelis piramissejtekben meacuterve az
extraszinaptikus NMDA receptorok araacutenya az oumlsszes NMDA receptor mintegy 36-a
(Harris and Pettit 2007) Koraacutebban azt gondoltaacutek hogy a szinaptikus-extraszinaptikus
receptorok alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlkben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel a GluN2A tartalmuacuteak a
szinapszisban a GluN2B tartalmuacuteak azon kiacutevuumll helyezkedneacutenek el Meacuteg funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteggel is ellaacutettaacutek ezt a szeparaacutecioacutet a szinaptikus GluN2A felelne a plasztikus
folyamatokeacutert a GluN2B pedig a sejt halaacutelaacutehoz vezető tuacutelserkenteacuteseacutert
(ldquoexcitotoxicitaacutesrdquo) Mindkeacutet paradigmaacutet sokszorosan caacutefoltaacutek azoacuteta GluN2B tartalmuacute
receptorok jelen vannak a szinapszisban eacutes fontos szerepet jaacutetszanak az LTP
kialakulaacutesaacuteban eacutes a GluN2A tartalmuacute receptorok is jelentős mennyiseacutegben vannak
extraszinaptikusan (Koumlhr 2006) Araacutenyaikat tekintve nagyjaacuteboacutel 50-50 az eloszlaacutesa
56
mindkeacutet alegyseacutegnek mindkeacutet kompartmentben sőt meacuteg heterotrimer
(GluN1GluN2AGluN2B) receptrokat is kimutattak (Harris eacutes Pettit 2007) Ezenkiacutevuumll
a szinaptikus receptorok is keacutepesek reacuteszt venni a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (Koumlhr 2006)
Magyaraacutezatkeacutent laacutetott napvilaacutegot az NMDA receptorok mobilis termeacuteszete miszerint
vaacutendorolnak a keacutet kompartment koumlzoumltt (Tovar eacutes Westbrook 2002) amit szinteacuten
caacutefoltak Az NMDA receptorok viszonylag stabil reacuteszei a membraacutennak
szinaptikusextraszinaptikus elhelyezkedeacutesuumlkeacutert sokkal inkaacutebb a C-terminaacutelisukat
szabaacutelyozoacute mechanizmusok mintsem alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlk felelős (Harris eacutes Pettit
2007 Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004) A GluN2 alegyseacuteg kuumlloumlnboumlző tirozinjainak
(Tyr1472Tyr1336) foszforilaacutecioacutejaacuteval specifikusan tudtaacutek az NMDA receptorok
szinaptikusextraszinaptikus szaacutelliacutetaacutesaacutet előideacutezni (Goebel-Goody et al 2009) Az
extraszinaptikus NMDA receptorokat jelenleg a gliaacutelis eredetű glutamaacutet eacuterzeacutekeleacuteseacuteben
tartjaacutek fontosnak Az asztroglia sejtek a szinapszisokat (serkentőt eacutes gaacutetloacutet egyaraacutent)
koumlrbefogva pontosan eacuterzeacutekelik a haacuteloacutezati aktivitaacutesokat eacutes szinciacuteciumuk reacuteveacuten ezt
koumlzvetiacutetik is a piramissejt haacuteloacutezatra A piramissejtekben kialakuloacute kismeacuterteacutekű kalcium-
aacuteram extraszinaptikus eredetű eacutes NMDA receptor fuumlggő mechanizmus eacutes reacuteszt vesz a
piramissejtek szinkronizaacutecioacutejaacuteban eacutes segiacuteti a plasztikus folyamatokat is (Auld eacutes
Robitaille 2003 Fellin et al 2004)
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesai
Az NMDA receptorok szaacutemos fizioloacutegiaacutes eacutes patoloacutegiaacutes folyamatban reacuteszt
vesznek iacutegy hataacutesaik ismerete neacutelkuumlloumlzhetetlen teraacutepiaacutes ceacutelpontkeacutent valoacute
alkalmazaacutesukban Klinikai kutataacutesok koumlzpontjaacuteban aacutell a kognitiacutev folyamatok
helyreaacutelliacutetaacutesaacutet ceacutelzoacute NMDA receptor-aktivaacutecioacute Alzheimer-demenciaacuteban eacutes
szkizofreacuteniaacuteban (a szkizofreacutenia kognitiacutev tuumlneteieacutert az NMDA receptor alulműkoumldeacutest
teszik felelősseacute) illetve az NMDA-receptorok gaacutetlaacutesa az iszkeacutemiaacuteshipoxiaacutes kaacuterosodaacutes
okozta koacuteros tuacutelserkenteacutesben
57
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus vaacuteltozaacutesokban
Az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja feszuumlltseacuteg- eacutes ligandfuumlggeacutesuumlk miatt a glutamaacutet
(eacutes glicin) koumlteacuteseacutetől oumlnmagaacuteban nem koumlvetkezik be Előszoumlr az AMPA receptorok
aktivaacutecioacuteja megy veacutegbe ez biztosiacutetja a kellő depolarizaacutecioacutet az NMDA receptorok Mg2+
-
blokkjaacutenak kiloumlkődeacuteseacutehez A depolarizaacutecioacute maacutes tuumlskeszinapszis ingeruumlleteacuteből eacutes
visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelboacutel is szaacutermazhat (ldquocsendesrdquo szinapszisok eseteacuteben
AMPA receptorok szinaptikus hiaacutenyaacuteban kizaacuteroacutelag ez a mechanizmus eacuterveacutenyesuumll) Az
időbeliseacuteg rendkiacutevuumll fontos annak meghataacuterozaacutesaacuteban hogy hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutes
(LTP) vagy gaacutetlaacutes (LTD) alakul ki nagy frekvenciaacutes stimulaacutecioacute megerősoumldeacutest alacsony
frekvenciaacutes ingerleacutes gaacutetlaacutest vaacutelt ki Toumlbb ezer molekulaacutet azonosiacutetottak maacuter aminek koumlze
lehet ezen folyamatok kialakiacutetaacutesaacutehoz eacuteppen ezeacutert nagyon neheacutez meghataacuterozni mi az
ami teacutenyleg neacutelkuumlloumlzhetetlen eacutes mi tekinthető ldquocsakrdquo szabaacutelyozoacute folyamatnak (Nicoll
eacutes Roche 2013) Megproacutebaacutelok kiemelni egy-keacutet aacuteltalaacutenosan elfogadott mechanizmust
amit szorosan kapcsolnak az LTPLTD-hez Az NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis
kalcium beaacuteramlaacutes NO termelődeacutest vaacutelt ki ami ezt koumlvetően cGMP termelődeacuteseacutehez
vezet a hippokampuszban (East eacutes Garthwaite 1991) Az NO hataacutesaacutera bekoumlvetkező
hosszuacutetaacutevuacute vaacuteltozaacutesokat maacuter a III572 alfejezetben is ismertettem Az NO hataacutesain
kiacutevuumll posztszinaptikusan a kalcium-kalmodulin koumltődeacutes koumlvetkezteacuteben aktivaacuteloacutedik a
kalcium-kalmodulin kinaacutez II (CaMKII) mely autofoszforilaacutecioacuteval jaacuter eacutes ezt koumlvetően
kalcium-fuumlggetlen konstitutiacutev aktivitaacutesra tesz szert Szubsztraacutetjainak foszforilaacutecioacuteja
(valoacutesziacutenűleg a RhoA jaacutetsza a főszerepet) az AMPA receptorok exocitoacutezisaacutet okozza
maacuteig feltaacuteratlan mechanizmus alapjaacuten (Nicoll eacutes Roche 2013)
Ezen kiacutevuumll megfigyelhető a szinapszis aacuteteacutepuumlleacutese is a szorosan koumltoumltt
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteknek koumlszoumlnhetően Ennek eredmeacutenyekeacuteppen nemcsak a
posztszinaptikus receptorok dokkolaacutesa (AMPA NMDA) koumlnnyebb de a szinapszis
teacutenyleges megnagyobbodaacutesa megerősoumldeacutese is leacutetrejoumln pl az SSCAM aacuteltal a komplexbe
koumltoumltt neuroliginek reacuteveacuten ami oumlnmagaacuteban a szinapszis meacutereteacutet keacutepes szabaacutelyozni a
preszinaptikus neurexin-β-val pedig struktuacuteraacutelisan ldquotartja oumlsszerdquo a szinapszist (Bang eacutes
Owczarek 2013) A neuroligin-neurexin kapcsolat seacuteruumlleacutese az LTP gyenguumlleacuteseacutehez
vezet (laacutesd III412 alfejezetben) Az LTD kialakulaacutesaacuteban a magas intracellulaacuteris
kalcium aktin depolimerizaacutecioacutera kifejtett hataacutesaacutet veszik alapul ami a szinapszis
58
strukturaacutelis gyenguumlleacuteseacutehez eacutes az NMDA receptorok eltaacutevoliacutetaacutesaacutehoz vezet Ez a kalcium
aacuteltalaacuteban nemcsak NMDA receptoroktoacutel szaacutermazik hanem belső raktaacuterakboacutel is
metabotroacutep receptorok paacuterhuzamos aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten (mAchR mGluRI-csoport Hunt
eacutes Castillo 2012)
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (excitotoxicitaacutes)
Az NMDA receptorok tuacutelzott aktivaacutecioacuteja fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt nem
joumln leacutetre a glutamaacutet visszaveacutetel eacutes a jelaacutetvitelt posztszinaptikusan szabaacutelyozoacute negatiacutev
visszacsatolaacutessal műkoumldő enzimrendszerek miatt Patholoacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt ndash
oxigeacutenhiaacuteny (hipoxia) vagy oxigeacuten- eacutes veacuterellaacutetaacutes hiaacutenya (iszkeacutemia) miatt- azonban a joacutel
szabaacutelyozott rendszerek felborulnak A glutamaacutet felhalmozoacutedaacutesa reacuteszben a transzporter
mechnizmusok gaacutetlaacutesaacutenak reacuteszben ellenteacutetes műkoumldeacutesuumlknek (kifeleacute pumpaacuteljaacutek a
glutamaacutetot) koumlszoumlnhető mely az NMDA receptorok (szinaptikus eacutes extraszinaptikus
receptorok egyaraacutent) permanens aktivaacutecioacutejaacutehoz eacutes koumlvetkezmeacutenyes kalcium
beaacuteramlaacuteshoz vezet Miacuteg a fizioloacutegiaacutes kalcium mindig Ca2+
-kalmodulin kapcsoloacutedaacuteson
keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet ilyenkor a tuacutelzott mennyiseacutegű kalcium direkt hataacutesai
dominaacutelnak Az nNOS-NO rendszer folyamatos aktivaacutelaacutesa tuacutelzott NO termelődeacuteshez
vezet Az NMDA receptorok eacutes nNOS negatiacutev visszacsatoloacute szabaacutelyozaacutesa a magas
kalcium-szint miatt nem műkoumldnek A magas intracellulaacuteris kalcium koncetraacutecioacute
koumlvetkezteacuteben a mitokondrium kalcium felveacutetele fokozoacutedik csoumlkken a
membraacutenpotenciaacutel-kuumlloumlnbseacutege ezzel leaacutell az ATP-szinteacutezis sőt meg is fordulhat a
folyamat a maacuter megleacutevő ATP molekulaacutek bontaacutesaacuteval Az elektrontranszport-laacutenc
kisiklaacutesaacuteval megnő a reaktiacutev oxigeacutengyoumlkoumlk (ROS) termeleacutese ami a maacuter jelentős
mennyiseacutegű NO-dal koumllcsoumlnhatva peroxi-nitritteacute alakul tovaacutebbi sejtkaacuterosodaacutest ideacutezve
elő Egyuumlttesen ezek a folyamatok irreverzibilis vaacuteltozaacutest eacutes az apoptoacutezis beindiacutetaacutesaacutet
(kaszpaacutez-kaszkaacuted) eredmeacutenyezik a sejt halaacutelaacutehoz vezetve (Hardingham eacutes Bading
2003 Papadia eacutes Hardingham 2007)
59
IV CEacuteLKITŰZEacuteSEK
A piramissejtekre eacuterkező gaacutetlaacutes alapvető fontossaacuteguacute a haacuteloacutezati szinkron-
műkoumldeacutesekhez (pl theacuteta-oszcillaacutecioacute) Ha egy piramissejt valoacutes informaacutecioacutet koacutedol (pl
teacuter-informaacutecioacute) az erős periszomatikus gaacutetlaacutes elleneacutere is keacutepes a tuumlzeleacutesre a populaacutecioacutes
szinkron kisuumlleacuteshez keacutepest a theacuteta koraacutebbi faacutezisaacuteban (faacutezis-előretoloacutedaacutes) ezaacuteltal a
koacutedolt informaacutecioacute bdquobeeacuteg a haacuteloacutezatbardquo hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus vaacuteltozaacutesok joumlhetnek leacutetre
A faacutezis-előretoloacutedaacutes molekulaacuteris haacutettereacuteben olyan folyamatok valoacutesziacutenűsiacutethetők
melyek a piramissejt aktivitaacutesaacutetoacutel fuumlggően retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonalak beindiacutetaacutesaacuteval
jaacuter mely felszabadiacutetja a piramissejtet az erős periszomatikus gaacutetlaacutes aloacutel Ilyen a
GABAerg szinapszisokban is joacutel felteacuterkeacutepezett retrograacuted rendszer az endokannabinoid
rendszer ami a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll csak a kolecisztokinin (CCK)
tartalmuacuteak szinapszisaiban talaacutelhatoacute meg Egy maacutesik a serkentő szinapszisok
plaszticitaacutesaacuteban jelentős szereppel biacuteroacute retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonal a nitrogeacuten-monoxid
jelpaacutelya Miacuteg a serkentő (glutamaacuteterg) szinapszisokban betoumlltoumltt szerepeacuteről hatalmas
szakirodalom talaacutelhatoacute mindezidaacuteig nem vizsgaacuteltaacutek gaacutetloacute (GABAerg) szinapszisokban
valoacute előfordulaacutesaacutet Fő keacuterdeacutesuumlnk tehaacutet az volt megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid
rendszer az oly fontos periszomatikus gaacutetloacutesejtek szinapszisaiban mutat-e sejtspecikus
eloszlaacutest mint az endokannabinoid rendszer vagy eacuteppen ellenkezőleg egy aacuteltalaacutenos
retrograacuted uacutetvonalat keacutepvisel
Az alaacutebbi keacuterdeacuteseket tettuumlk fel
- megtalaacutelhatoacute-e a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten
- mely periszomatikus szinapszispoulaacutecioacute (CCKPV) fejez ki nNOS-t
- megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid receptora a GABAerg terminaacutelisokban
- mely GABAerg alpopulaacutecioacutek fejezik ki a receptort eacutes
- milyen alegyseacuteg-oumlsszeteacutetellel rendelkezik az NO receptor ezekben a sejtekben
A nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya aktivaacutelaacutesa az intracellulaacuteris kalcium-koncentraacutecioacute
fuumlggveacutenye A tovaacutebbiakban arra kerestuumlk a vaacutelaszt milyen kalcium forraacutesok
60
vezethetnek NO szinteacutezishez A serkentő szinapszisokban az nNOS aktivaacutelaacutesa NMDA
receptorokon keresztuumll az extracellulaacuteris teacuterből lokaacutelisan beaacuteramloacute kalcium
kalmodulinhoz valoacute koumltődeacuteseacutevel toumlrteacutenik
A maacutesodik kiacuteseacuterletsorozatban arra voltunk kiacutevaacutencsiak a GABAerg szinapszisokban
is keacutepes-e betoumllteni az NMDA receptor ezt a szerepet
Keacuterdeacuteseink az alaacutebbiak voltak
- fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletben NMDA adagolaacutes keacutepes-e beindiacutetani az NO-rendszert
a GABAerg szinapszisokban
- anatoacutemiai moacutedszerekkel kimutathatoacute-e az NMDA receptor a piramissejtek
periszomatikus GABAerg szinapszisaiban posztszinaptikusan
- milyen alegyseacutegek vesznek reacuteszt ezen receptorok alkotaacutesaacuteban
- kvantitatiacutev moacutedon a periszomatikus szinapszisok mekkora haacutenyada rendelkezik
NMDA receptorokkal
- interneuron specifikus-e az NMDA receptorok GABAerg szinapszisokban valoacute
megjeleneacutese vagy aacuteltalaacutenos mechanizmusroacutel van szoacute
Keacuterdeacuteseink megvaacutelaszolaacutesaacutehoz kvalitatiacutev (beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes
immunperoxidaacutez moacutedszer) eacutes kvantitatiacutev ( beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany eacutes fagyasztva
toumlrt replika immunarany moacutedszer) anatoacutemiai moacutedszereket molekulaacuteris bioloacutegiai
moacutedszert (in situ hibridizaacutecioacute) eacutes farmakoloacutegiai (in vitro fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletek drog-
kezeleacutese) kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk
61
V KIacuteSEacuteRLETI MOacuteDSZEREK
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok
A kiacuteseacuterleti aacutellatok felhasznaacutelaacutesa minden esetben az Inteacutezet Etikai Koacutedexeacutenek a
magyarorszaacutegi 1998 eacutevi XXVIII toumlrveacutenynek (az ldquoaacutellatok veacutedelmeacuteről eacutes kiacutemeacuteleteacuterőlrdquo)
illetve annak 2002 eacutevi moacutedosiacutetaacutesaacutenak (LXVIII aacutetv) eacutes a 2431998 (XII31)
Kormaacutenyrendeletnek megfelelően toumlrteacutent ami elveiben megegyezik az Euroacutepai
Koumlzoumlsseacutegek Tanaacutecsaacutenak EEC 609 szaacutemuacute Utasiacutetaacutesaacuteval (86609EEC ldquoUtasiacutetaacutes a
kiacuteseacuterleti eacutes maacutes tudomaacutenyos ceacutelra hasznaacutelt gerinces aacutellatok oltalmaacuterardquo 1986 November
24) A kiacuteseacuterletek soraacuten fiatal felnőtt hiacutem Wistar patkaacutenyokat (Charles River Budapest)
eacutes 30-60 nap koumlzoumltti fiatal felnőtt hiacutem C57BL6 egereket (MTA-KOKI Orvosi
Geacutentechnoloacutegiai Reacuteszleg) hasznaacuteltunk A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS)
geacutenkiuumltoumltt egerek a Jackson Laboratoacuteriumboacutel szaacutermaztak (Jax mice The Jackson
Laboratory Maine USA) A sejttiacutepus specifikus NMDA receptor 1 alegyseacuteg (GluN1)
geacutenkiuumltoumltt egeret melynek kizaacuteroacutelag az agykeacutergi serkentő sejteiből hiaacutenyzott a GluN1
alegyseacuteg (cxGluN1KO) maacuter koraacutebban jellemezteacutek (Iwasato et al 2000)
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek
Az aacuteltalaacutenos aneszteacuteziaacutet a replika kiacuteseacuterleteket kiveacuteve altatoacute kokteacutellal eacutertuumlk el
mely 25 ketamint 05xilazin-hidrokloridot 025 promethazinium-kloridot
00025 benzetonium-kloridot eacutes 0002 hydrochinonumot tartalmazott A kokteacutelt
intraperitoneaacutelisan alkalmaztuk 02 ml100 g testtoumlmeg araacutenyban A replika kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az aacutellatok altataacutesa naacutetrium-pentobarbitaacutel (50 mgkg) intraperitoneaacutelis
injektaacutelaacutesaacuteval toumlrteacutent Az aacutellatok transzkardiaacutelis fixaacutelaacutesaacutet fizioloacutegiaacutes soacuteoldattal toumlrteacutenő
gyors aacutetmosaacutes előzte meg (1-2 percig) majd ezt koumlvette a fixaacuteloacute oldattal valoacute perfuacutezioacute
A fixaacuteloacute oldat oumlsszeteacutetele az alaacutebbiak szerint vaacuteltozott a kuumlloumlnboumlző immunreakcioacutek
eseteacuteben a beaacutegyazaacutes előtti nNOS-immunarany reakcioacutehoz az egereket 1
paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M foszfaacutet-puffer (PB) oldattal (pH 74) perfundaacuteltuk
60 percig a beaacutegyazaacutes előtti ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez az immunfluoreszcens a
beaacutegyazaacutes előtti eacutes utaacuteni NMDA-R immunarany reakcioacutekhoz eacutes az in situ
62
hibridizaacutecioacutehoz 4 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M PB oldattal (pH 74)
perfundaacuteltunk 30 percig Az in situ hibridizaacutecioacutehoz hasznaacutelt oumlsszes oldat 01
diethylpyrocarbonate (DEPC)-tal lett kezelve 1 oacuteraacuten aacutet majd autoklaacutevozva lett A
beaacutegyazaacutes előtti NOsGCα1 alegyseacuteg immunperoxidaacutez jeloumlleacutes elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelataacutehoz előszoumlr 4 paraformaldehidet tartalmazoacute naacutetrium-acetaacutet pufferrel
(pH=60) perfundaacuteltunk 2 percig majd ezt koumlvette a 4 paraformaldehidet tartalmazoacute
Borax-puffer (pH=85) 40 percig A replika kiacuteseacuterletek eseteacuteben az eacuterrendszer aacutetmosaacutesa
09 naacutetrium-kloridot tartalmazoacute 25mM foszfaacutet-pufferrel (PBS) toumlrteacutent 1 percen
keresztuumll majd 2 paraformaldehidet eacutes 15 teliacutetett pikrinsavat tartalmazoacute 01 M PB
oldattal fixaacuteltuk az egereket 12 percen aacutet A replika kiacuteseacuterletek kiveacuteteleacutevel a fixaacuteloacute oldat
utaacuten 01 M PB oldattal perfundaacuteltuk aacutet az eacuterrendszert 10 percig Ezt koumlvetően az agy
eltaacutevoliacutetaacutesra keruumllt a koponyaacuteboacutel eacutes ezt utoacutelagos immerzioacutes fixaacutelaacutes neacutelkuumll koumlvette a
vibratoacutemos metszetkeacutesziacuteteacutes
V3 Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata
A kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepusok megjeloumlleacuteseacutere hasznaacutelt elsődleges antitesteket
(kolecisztokinin parvalbumin szomatosztatin P-anyag receptor kannabinoid 1
receptor) a gyaacutertoacute laboratoacuteriumokban maacuter koraacutebban tesztelteacutek azok specifikusnak
bizonyultak eacutes munkaacutenk soraacuten mi is a vaacutert festődeacutesi mintaacutezatot kaptunk a
hippokampuszban Az nNOS antitestet nNOS geacutenkiuumltoumltt egereken teszteltuumlk eacutes nem
kaptunk jeloumlleacutest ezekben az aacutellatokban (9 aacutebra) A nitrogeacuten-monoxid szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutez (NOsGC) ellen keacuteszuumllt antitestek specificitaacutesaacutet szinteacuten teszteltuumlk (Reacuteszletes leiacuteraacutes
a VI3 fejezetben talaacutelhatoacute) A cGMP eacutes a glutaminsav-dekarboxilaacutez 65 (GAD65)
antitestek specificitaacutesaacutet koraacutebban maacuter alaposan megvizsgaacuteltaacutek (Chang and Gottlieb
1988 de Vente et al 1987 Tanaka et al 1997) A vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3
(vGluT3) antitest specificitaacutesaacutet vGluT3 geacutenkiuumltoumltt aacutellat felhasznaacutelaacutesaacuteval bizonyiacutetottuk
A GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg ellen keacuteszuumllt antitest szinteacuten specifikusan
jeloumllte meg a piramissejtek sejttesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisokat (Kasugai et al
2010)) Az NMDA receptor 1 (GluN1) 2A (GluN2A) eacutes 2B (GluN2B) alegyseacutegeacutenek C-
terminaacutelisa ellen termeltetett antitesteket koraacutebban maacuter alaposan tesztelteacutek immunoblot
antigeacuten-peptid teljes eacutesvagy reacutegioacute-specifikus geacutenkiuumltoumltt egerek segiacutetseacutegeacutevel mind
beaacutegyazaacutes előtti mind beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben (Abe et
63
al 2004 Akashi et al 2009 Fukaya et al 2003 Watanabe et al 1998) A beaacutegyazaacutes
előtti NMDA receptor immunarany kiacuteseacuterletekben ugyanazt az emeacuteszteacutesi protokolt
hasznaacuteltuk amit az antitestek teszteleacuteseacuteneacutel is hasznaacuteltak (Watanabe et al 1998)
Tovaacutebbi kontroll kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk hogy bizonyiacutetsuk hogy pontosan a mi kiacuteseacuterleti
koumlruumllmeacutenyeink koumlzt specifikus festődeacutest adnak-e az NMDA receptor antitestek
Fagyasztva-toumlreacuteses replikaacutekat keacutesziacutetettuumlnk vad tiacutepusuacute eacutes cxGluN1KO egerek
hippokampuszaiboacutel hogy a replika immunarany kiacuteseacuterletekben is bizonyiacutetsuk a GluN1
antitest specificitaacutesaacutet Nem talaacuteltunk szinaptikus aranyszemcseacuteket a piramissejteken eacutes
elhanyagolhatoacute mennyiseacutegű haacutetteacuter aranyszemcseacutet talaacuteltunk a piramissejtek sejttesteacuten
(15 aacutebra) Ezen kiacutevuumll a GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany jeloumlleacutes ugyanazt a
mintaacutezatot eacutes eloszlaacutest mutatta a szoumlvetben mindhaacuterom anatoacutemiai kiacuteseacuterletsorozatban
Tovaacutebbaacute a beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben uacutegynevezett
bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterleteket is veacutegeztuumlnk ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető metszetein
kuumlloumln-kuumlloumln keacutesziacutetettuumlnk GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany festeacutest Amennyiben
egy szinapszis pozitiacutevnak bizonyult valamelyik alegyseacutegre azt a szinapszist
megvizsgaacuteltuk a maacutesik alegyseacuteg jeloumlleacutesre a szomszeacutedos metszeteken Habaacuter
meglehetősen valoacutesziacutenűtlen hogy ezzel a moacutedszerrel ugyanazon receptor molekula keacutet
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeacutet megjeloumlljuumlk arra meacutegis alkalmas hogy a kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeket
egyazon szinapszisban kimutassuk Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a GluN2 jeloumllt
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben megtalaacutelhatoacute volt a GluN1 alegyseacuteg is a szomszeacutedos
metszetek egyikeacuten (16 aacutebra E 23 szinapszisboacutel 12 pozitiacutev 2 egeacuter) vagyis a haacuterom
antitest ugyanazt a sejtmembraacuten domeacutent jeloumlli ami tovaacutebb bizonyiacutetja az antitestek
specificitaacutesaacutet
Vizsgaacuteltuk tovaacutebbaacute a fluoreszcens eacutes arany-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
lehetseacuteges keresztreakcioacuteit egymaacutessal vagy a maacutesik elsődleges antitesttel a kettős
jeloumlleacuteses kiacuteseacuterletekben Egyik esetben sem talaacuteltunk keresztreakcioacuteit Az antitestekkel
kapott specifikus jeloumlleacutes nem volt megfigyelhető az elsődleges antitestek hiaacutenyaacuteban
illetve a fluoreszcens kiacuteseacuterletek eseteacuteben meacuteg az autofluoreszcencia jelenseacutege is
kizaacuterhatoacute volt
64
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok
A tuacuteleacutelő hippokampusz szeletek farmakoloacutegiai befolyaacutesolaacutesaacutehoz a koumlvetkező
hatoacuteanyagokat hasznaacuteltuk az IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthine) BAY-736691 L-
arginine L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl-ester-hydrochloride) eacutes az MK801 a
Sigma-Aldrich termeacuteke Az NMDA D-AP5 (D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic
acid) ODQ (1H-[124]Oxadiazolo[43-a]quinoxalin-1-one) nifedipin eacutes az SNX482 a
Tocris Bioscience-toacutel szaacutermazott A tetrodotoxin (TTX) az Alomone Labs-től a
nitroprusszid-naacutetrium (SNP) a Flukatoacutel lett rendelve
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek szinteacutezise (taacuters-
munkacsoport munkaacuteja)
Riboproacutebaacutek keacutesziacuteteacuteseacutehez patkaacuteny NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek alapvetően nem
aacutetfedő (kevesebb mint 50-os egyezeacutes) koacutedoloacute szekvenciaacuteit (GenBank hozzaacutefeacutereacutesi
szaacutem gi1655846 az α1 eacutes gi13027399 az α2 alegyseacuteg eseteacuteben) sokszorosiacutetottaacutek
Wistar patkaacuteny teljes hippokampaacutelis mRNS mintaacuteboacutel kinyert cDNS-ből reverz-
transzkriptaacutez polimeraacutez-laacutencreakcioacute (PCR) segiacutetseacutegeacutevel A primerek hossza eacutes
szekvenciaacuteja a koumlvetkező volt (a nukleotidok szaacutemozaacutesa a nyiacutelt olvasaacutesi keret kezdeteacutetől
indul) α1 alegyseacuteg 800 baacutezispaacuter 481-től 1280-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC
ACG GGG GAG T reverz primer 5rsquo-ACT AGC GAG GAC TGG GGT TT α2
alegyseacuteg 903 baacutezispaacuter 444-től 1346-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC ACG
GGG GAG T reverz primer 5rsquo-TGG GAA GTA CCT TGT GGA ATG A primereket
Primer3 szoftver (Rozen eacutes Skaletsky 2000) segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetetteacutek el A PCR
termeacutekeket pBluescript II SKndash (Fermentas Vilnius Litvaacutenia) SmaI helyeacutere kloacutenoztaacutek
A kloacutenok megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes iraacutenyultsaacutegaacutet szekvenaacutelaacutes soraacuten igazoltaacutek Az α1 alegyseacuteg
elleni egyszaacuteluacute sense proacutebaacutet PstI az antisense proacutebaacutet XbaI emeacuteszteacutessel miacuteg az α2
alegyseacuteg elleni sense proacutebaacutet HindIII az antisense proacutebaacutet NotI emeacuteszteacutessel keacutesziacutetetteacutek el
Az egyszaacuteluacute minta DNS-eket geacutelkivonaacutes utaacuten 1microgmicrol koncetraacutecioacuteban DEPC-kezelt
65
desztillaacutelt viacutezben higiacutetva taacuteroltaacutek -20 oC-on Az in vitro aacutetiacuteraacutest 2 oacuteraacutes 37
oC-on toumlrteacutenő
inkubaacutelaacutes soraacuten veacutegezteacutek 20microl teljes teacuterfogatban mely 1 microg minta-DNS-t 1 egyseacuteg
aacutetiacuteroacute-puffert 1 egyseacuteg Digoxigenin RNS-jeloumllő kevereacuteket 40U Rnaacutez gaacutetloacutet eacutes 20U T3
vagy T7 RNS-polimeraacutezt tartalmazott DEPC-kezelt keacutetszer desztillaacutelt viacutezben Minden
hozzaacutevaloacutet a Roche Molecular Diagnostics-toacutel (Mannheim Neacutemetorszaacuteg) szereztek be
A digoxigeninnel jeloumllt riboproacutebaacutekat Dnaacutezzal kezelteacutek majd az RNeasy MinElute
Cleanup kit (Qiagen Hilden Neacutemetorszaacuteg) segiacutetseacutegeacutevel tisztiacutetottaacutek Ezutaacuten geacutel-
elektroforeacutezis hasznaacutelataacuteval hataacuteroztaacutek meg a riboproacutebaacutek megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes
mennyiseacutegeacutet
V52 In situ hibridizaacutecioacute (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
A hibridizaacutecioacute soraacuten hasznaacutelt oumlsszes oldatot 01 DEPC-cel kezelteacutek majd
autoklaacutevoztak A vegyszereket a Sigmaacutetoacutel (Budapest Magyarorszaacuteg) szerezteacutek be Az
50 microm vastag patkaacuteny vagy egeacuter agyszeletek inkubaacutelaacutesaacutet Rnaacutez-mentes steril
sejtkultuacutera-taacutel kamraacuteiban veacutegezteacutek A metszeteket előszőr 3x20 percig soacutes foszfaacutet-
pufferben (PBST mM-ban 137 NaCl 27 KCl 10 Na2HPO4 2 KH2PO4 eacutes 01
Tween 20 pH 74) mostaacutek majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltaacutek hibridizaacutecioacutes pufferben
mely 12 microgml digoxigeninnel-jeloumllt riboproacutebaacutet 50 formamidot 5 egyseacuteg SSC-t 1
SDS-t 50microgml eacutelesztő tRNS-t eacutes 50microgml heparint tartalmazott DEPC-el kezelt
desztillaacutelt viacutezben A mosaacutesok eacutes az inkubaacutecioacutek alatt a meszeteket tartalmazoacute sejtkultuacutera-
taacutelat egy nedvesiacutetett kamraacuteban raacutezoacutegeacutepen tartottaacutek Az inkubaacutecioacute utaacuten a metszeteket 30
percig mostaacutek első mosoacuteoldattal (50 formamid 5 egyseacuteg SSC eacutes 1 SDS DEPC-
kezelt desztillaacutelt viacutezben) 60degC-on majd 45 percig maacutesodik mosoacuteoldattal (50
formamid eacutes 2 egyseacuteg SSC DEPC-kezelt desztillaacutelt viacutezben) ugyancsak 60degC-on A
metszeteket ezt koumlvetően 5 percig mostaacutek 76 pH-juacute soacutes Tris-pufferben melyhez 01
Tween 20-at adtak (TBST) Ezutaacuten 10 normaacutel kecske szeacuterumot tartalmazoacute TBST-ben
(TBSTN) blokkoltaacutek a metszeteket egy oacuteraacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten majd egy eacutejszakaacuten
aacutet 4 degC-on inkubaacuteltaacutek őket TBSTN-ben mely 11000-re kihigiacutetott alkalikus-
foszfataacutezzal jeloumllt juh-anti-digoxigenin Fab IgG-fragmentumot tartalmazott (Roche
Molecular Diagnostics Neacutemetorszaacuteg) Ezutaacuten a metszeteket 3x20 percen keresztuumll
mostaacutek TBST-vel majd előhiacutevtaacutek a reakcioacutet 35microl 5-bromo-4-kloro-3-indolilfoszfaacutet-ot
66
eacutes 35 microl nitro blue tetrazolium kloridot tartalmazoacute friss kromogeacuten oldatban (mM-ban
100 NaCl 100 Tris-Cl pH 95 20 MgCl2 2 (ndash) tetramizol hidroklorid eacutes 01 Tween
20) A metszeteket az előhiacutevoacute oldat 1 ml-jeacuteben inkubaacuteltaacutek 6-8 oacuteraacuten aacutet soumlteacutetben majd a
reakcioacutet PBST-vel aacutelliacutetottaacutek le Veacuteguumll 3x10 percig mostaacutek a metszeteket 01 M foszfaacutet-
pufferben majd uumlveg taacutergylemezekre kiszedteacutek eacutes Vectashield-del (Vector
Laboratories) fedteacutek le
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletek
Miutaacuten 40 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica
VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon eacutes alaposan kimostuk a maradeacutek fixaacuteloacutet a szoumlvetből a
metszeteket 1 humaacuten szeacuterum albumin (HSA) oldatban majd az alaacutebbi molekulaacutek
ellen keacuteszuumllt elsődleges antitest kevereacutekek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig TBS-ben
hiacutegiacutetva NOsGCα1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 11000 Sigma) eacutes kolecisztokinin
(egeacuter monoklonaacutelis anti-CCK 13000 CURE) vagy NOsGCα1 eacutes parvalbumin (egeacuter
monoklonaacutelis anti-PV 11000 Swant) vagy NOsGCα1 eacutes nNOS (egeacuter monoklonaacutelis
anti-nNOS N2280 1500 Sigma) vagy NOsGCα1 eacutes szomatosztatin (patkaacuteny
monoklonaacutelis anti-SOM MAB354 170 Chemicon) vagy nNOS eacutes kannabinoid
receptor 1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-CB1 1500 Haacutejos et al 2000) vagy nNOS eacutes P-
anyag receptor (nyuacutel poliklonaacutelis anti-SPR AB5060 15000 Chemicon) Alapos TBS
mosaacutes utaacuten a metszeteket fluoreszcens festeacutekkel jeloumllt maacutesodlagos antitestek
kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk 5 oacuteraacuten keresztuumll A CCK PV eacutes nNOS megjeloumlleacuteseacutere voumlroumls
fluoreszcens Alexa594 egeacuter ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a CB1eacutes SPR
festeacuteseacutehez zoumlld fluoreszcens Alexa488 nyuacutel ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a
SOM jeloumlleacuteseacutehez pedig FITC patkaacuteny ellen keacuteszuumllt IgG-t (150 Jackson
ImmunoResearch) hasznaacuteltunk Az NOsGCα1 jeloumlleacutes eseteacuteben vagy zoumlld fluoreszcens
Alexa488 nyuacutel ellenes IgG-t vagy voumlroumls fluoreszcens Alexa594 nyuacutel ellenes IgG-t
(mindkettő 1200 Invitrogen) hasznaacuteltunk Az immunfesteacutes soraacuten nem hasznaacuteltunk
detergenseket A metszeteket 0025-os reacutez-szulfaacutet oldattal kezeltuumlk 30 percig hogy
csoumlkkentsuumlk a metszek autofluoreszcenciaacutejaacutet (Schnell et al 1999) majd TBS mosaacutest
koumlvetően mikroszkoacutepos taacutergylemezre szedtuumlk ki a metszeteket eacutes Vectashield (Vector
67
Laboratories) felhasznaacutelaacutesaacuteval fedtuumlk le fedőlemezzel Az immunreakcioacutekat Zeiss
Axioplan2 fluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk ki
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek
A dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon 60 microm-es
metszeteket keacutesziacutetettuumlnk eacutes alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket 1 humaacuten
szeacuterum albumint (HSA) tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk majd 2 napon aacutet
inkubaacuteltuk a NOsGC α1 eacutes β1 alegyseacuteg ellen termeltetett elsődleges antitesttel (nyuacutel
poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 Sigma kataloacutegusszaacutem G4280 sorozatszaacutem 011K4888
110000 a tuumlkoumlrkeacutep-kiacuteseacuterletek eseteacuteben eacutes 11000 az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatoknaacutel nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGC β1 Cayman Chemical
kataloacutegusszaacutem160897 sorozatszaacutem 13452114000) TBS pufferben oldva Alapos
TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben hiacutegiacutetott biotin-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestekkel (kecskeacuteben termelt poliklonaacutelis nyuacutel ellenes IgG Vector Laboratories
1200) majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldattal (Elite ABC
1300 Vector Laboratories) kezeltuumlk Az immunperoxidaacutez reakcioacute megjeleniacuteteacuteseacutehez
33-diaminobenzidin (DAB Sigma) kromogeacutent hasznaacuteltunk A bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek
eseteacuteben a DAB csapadeacutekot nikkel-ammoacutenium-szulfaacutet hozzaacuteadasaacuteval erősiacutetettuumlk (DAB-
Ni) A metszeteket ezt koumlvetően ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk kiveacuteve a bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo
kiacuteseacuterletek eseteacuten majd mindet viacutezteleniacutetettuumlk felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-
oxidban veacuteguumll epoxi-alapuacute gyantaacuteba aacutegyaztuk (Durcupan ACM Fluka) A viacutezteleniacuteteacutesi
eljaacuteraacutes soraacuten a metszeteket 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal
kezeltuumlk 30 percig
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletek
Az nNOS lokalizaacutecioacutejaacutehoz az egereket 1 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M
PB oldattal perfundaacuteltuk majd 60 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis
hippokampuszokboacutel Alapos PB eacutes TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben oldott
1 HSA oldatban majd az elsődleges antitestek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig nNOS
68
(nyuacutel poliklonaacutelis anti-nNOS 1500 Zymed Laboratories) illetve a kettős festeacutesek
eseteacuteben nNOS eacutes CCK (15000) vagy nNOS eacutes PV (17000) TBS-ben hiacutegiacutetva (GelBS)
Szaacutemos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 05 halbőr-zselatint (GE Healthcare) eacutes 05
HSA-t tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk 1 oacuteraacuten aacutet Ezt koumlvette az arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitestek oldata 1nm-es arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt (kecske
poliklonaacutelis antitest 180 GE Healthcare) vagy 08 nm arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt
(kecske poliklonaacutelis antitest 180 Aurion) antitesteket higiacutetottuk GelBS-ben eacutes
inkubaacuteltuk 1 napig Alapos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez PB mosaacutesokat koumlvetően intenzifikaacutelaacutest elősegiacutető pufferben (ECS Aurion)
majd ezuumlst-intenzifikaacuteloacute (SE-EM Aurion) oldatban inkubaacuteltuk a metszeteket 60 percig
Ezt ECS majd PB mosaacutes koumlvette A kizaacuteroacutelag immunarany reakcioacuteban reacutesztvevő
metszetek ezutaacuten ozmium-tetroxid kezeleacutesben reacuteszesuumlltek majd viacutezteleniacutetettuumlk őket Az
immunarany-immunperoxidaacutez kettős festeacutesek eseteacuteben a metszeteket a tovaacutebbiakban
biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitest-oldatban inkubaacuteltuk (egeacuter elleni loacute poliklonaacutelis
antitest 1200 Vector Laboratories) 24 oacuteraacutera majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt
torma-peroxidaacutezt (Elite ABC 1300 Vector Laboratories) tartalmazoacute TBS oldatban
inkubaacuteltuk a metszeteket 3 oacuteraacuteig Az immunperoxidaacutez reakcioacutet 33-diamino-benzidin
(DAB Sigma) segiacutetseacutegeacutevel tettuumlk laacutethatoacutevaacute A metszeteket ozmium-tetroxiddal
kezeltuumlk majd felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-
alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-
alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal 30 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az
elektronmikroszkoacutepos vizsgaacutelatokhoz kis gyantaacuteba aacutegyazott szoumlvetmintaacutekat vaacutegtunk ki
eacutes ragasztottuk Durcupan blokkokra majd 70 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket
keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute ultramikrotoacutemon A metszeteket pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektron-
mikroszkoacutepon veacutegeztuumlk Az nNOS immunarany kiacuteseacuterletekneacutel az aranyszemcseacuteket az
anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus plazmamembraacuten
menteacuten meacutertuumlk A plazmamembraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 40 nm-es taacutevolsaacutegon beluumll
elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
Az NMDA receptorok szinaptikus detektaacutelaacutesaacutehoz elengedhetetlen az
immunreakcioacute előtti pepszines emeacuteszteacutes (Watanabe et al 1998) ezeacutert 1mgml pepszin
69
(DAKO) tartalmuacute 02 M soacutesav-oldattal kezeltuumlk a metszeteket 10 percig 37 Cordm-on Ezt
koumlvetően a paraformaldehid fixaacutelaacutes koumlvetkezteacuteben a szoumlvetben leacutetrejoumlvő szabad oxo-
csoportokat TBS-ben oldott 50 mM glicin (Sigma-Aldrich) segiacutetseacutegeacutevel koumltoumlttuumlk meg
majd 1 HSA oldatban blokkoltunk Ezt koumlvetően vagy csak az NMDA-R alegyseacutegek
(nyuacutel poliklonaacutelis antitestek GluN1 18 μgml GluN2A 18 μgml GluN2B 13 μgml)
ellen termelt elsődleges antitesteket vagy az NMDA-R alegyseacutegek vGluT3
(tengerimalac poliklonaacutelis anti-vGluT3 13000 Chemicon AB5421) eacutes NMDA-R
alegyseacutegek PV (egeacuter monoklonaacutelis anti-PV 17000 Swant) ellenes elsődleges
antitestek kevereacutekeacutet hiacutegiacutetottuk 01 BSA-c trade (Aurion TBS-BSA-c) tartalmuacute TBS
oldatban eacutes 3 napig inkubaacuteltuk benne a metszeteket Szaacutemos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten
14 nm meacuteretű aranyszemcseacutevel koumltoumltt maacutesodlagos nyuacutel ellenes antitesttel inkubaacuteltuk 1
napig a metszeteket (Nanogold Fabrsquo konjugaacutelt antitest NanoProbes 1100 TBS-BSA-
c oldatban hiacutegiacutetva) Alapos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez Ezt koumlvette az ezuumlst-intenzifikaacutelaacutes (SE-EM Aurion 40 perc)
szobahőmeacuterseacutekleten A kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek eseteacuteben a
metszetek a tovaacutebbiakban 1 napig inkubaacuteloacutedtak biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
(tengerimalac elleni kecske IgG 1200 Vector Laboratories egeacuter elleni szamaacuter IgG
11000 Jackson Laboratories) oldataacuteban Ezt koumlvette a TBS-ben hiacutegiacutetott avidin-biotin
komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldat 3 oacuteraacutera majd DAB kromogeacuten segiacutetseacutegeacutevel
tettuumlk laacutethatoacuteva a jeloumlleacutest A metszeteket ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk majd felszaacutelloacute
alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba
aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet
oldattal 20 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatokhoz a hippokampaacutelis szoumlvetmintaacutekat kis Durcupanreg tartalmuacute oumlntőformaacuteba
aacutegyztuk majd 60 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute
ultramikrotoacutemon A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk
A szemikvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuteben az aranyszemcseacutek
sűrűseacutegeacutet az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus
plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 50 nm-es taacutevolsaacutegon
beluumll elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
70
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletek
Fixaacutelaacutest koumlvetően 300 microm vastagsaacuteguacute metszeket keacutesziacutetettuumlnk Leica VT1200S
tiacutepusuacute vibratoacutemmal majd alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket noumlvekvő
koncetraacutecioacutejuacute szaharoacutez-oldatban (05 1 eacutes 2M szaharoacutez 01 M PB-ben oldva)
inkubaacuteltuk A metszeteket Leica CPC segiacutetseacutegeacutevel folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre
hűtoumltt arannyal bevont reacutez korongokra csaptuk hogy gyors eacutes egyenletes fagyaacutest eacuterjuumlnk
el majd a fagyott metszeteket aacutetszaacutelliacutetottuk Leica AFS-be amiben az alacsony
hőmeacuterseacutekletű viacutezteleniacuteteacutest eacutes a Lowicryl HM20 (Chemische Werke Lowi) gyantaacuteba
toumlrteacutenő fagyasztva beaacutegyazaacutest veacutegeztuumlk A hippokampuszokboacutel 50 eacutes 70 nm vastagsaacuteguacute
sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk A sorozatmetszeteket vagy pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute nikkel gridekre szedtuumlk fel ami csak egyoldali immunreakcioacutet tesz lehetőveacute
(egyoldali kiacuteseacuterletek) vagy haacuteloacutes nikkel gridekre szedtuumlk fel mely esetben a
metszeteknek mindkeacutet oldala egyszerre reacuteszt vesz az immunreakcioacuteban (keacutetoldali
kiacuteseacuterletek) Egyoldali kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk az uacuten ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez melyek
soraacuten tovaacutebb bizonyiacutetottuk antitestjeink specificitaacutesaacutet azzal hogy az NMDA-R
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeit egyazon szinapszisban azonosiacutetottuk A keacutetoldali kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az immunarany jel sokkal erősebb de a szinaptizaacuteloacute terminaacutelisok
rekonstrukcioacuteja nem lehetseacuteges Ezen reakcioacutekban a haacuteloacutes grideket előszoumlr 2-3
maacutesodpercig marattuk teliacutetett naacutetrium-etanolaacutet oldatban majd alaposan lemostuk őket
desztillaacutelt viacutezben Ezt koumlvetően minden gridet blokkoloacute oldat cseppjeiben inkubaacuteltuk 1
oacuteraacuten aacutet majd eacutejszakaacutera elsődleges antitesteket tartalmazoacute cseppekben inkubaacuteltunk A
blokkoloacute oldat amit az elsődleges eacutes maacutesodlagos antitestek hiacutegiacutetaacutesaacutehoz is hasznaacuteltunk
TBS-ben oldott 2 human szeacuterum albumint tartalmazott Az NMDA-R alegyseacutegek
elleni elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel
GluN1 24 μgml GluN2A 20 μgml GluN2B 18 μgml) 18 oacuteraacutes inkubaacutelaacutesa utaacuten TBS-
ben mostuk a grideket majd 5 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 5nm arany-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestek oldataacuteboacutel keacuteszuumllt cseppekben (nyuacutel elleni kecske IgG 1100 British Biocell
International) A ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek eseteacuteben 08 nm nagysaacuteguacute arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitesteket hasznaacuteltunk (1100 nyuacutel elleni szamaacuter IgG Aurion) majd az
aranyszemcseacutek meacutereteacutet ezuumlst intenzifikaacuteloacuteval (SE-EM 40 percig szobahőmeacuterseacutekleten
Aurion) noumlveltuumlk meg Szaacutemos mosaacutest koumlvetően veacuteguumll desztillaacutelt viacutezben oumlbliacutetettuumlk le a
71
metszeteket eacutes teliacutetett uranil-acetaacutet vizes oldataacuteval majd oacutelom-citraacutettal kontrasztoztuk
meg őket A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A
keacutetoldali kvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuten az aranyszemcseacutek sűrűseacutegeacutet
az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg eacutes glutamaacuteterg szinapszis eacutes a nem-
szinaptikus plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott keacutetszer 45
nm-es taacutevolsaacutegon (a membraacuten egyik ill maacutesik oldala feleacute) beluumll elhelyezkedő
aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletek
A perfuacutezioacutet koumlvetően 130microm vastag koronaacutelis hippokampusz szeleteket
metszettuumlnk Dosaka tiacutepusuacute vibratoacutemon majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltuk a szeleteket
30-os glicerolt tartalmazoacute PB oldatban 4 Cordm-on A metszetekből kivaacutegtuk a
hippokampuszt majd ezt koumlvetően joacute hővezető reacutez-korongok koumlzeacute szoriacutetva
nagynyomaacutesuacute fagyasztoacutegeacuteppel (high-pressure freezing machine HPM 100 BAL-TEC
Balzers Lichtenstein) folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre hűtoumlttuumlk majd a fagyott
metszeteket kettős replika asztalba helyeztuumlk eacutes -140 Cordm-on ketteacutetoumlrtuumlk A fagyasztva
toumlrt felsziacuteneket 8 nm vastag szeacuten 2 nm vastag platina veacuteguumll 15 nm vastag szeacuten
depoziacutecioacutejaacuteval replikaacuteltuk a fagyasztva-toumlrő replika geacutepben (freezendashfracture replica
machine BAF 060 BAL-TEC) A mintaacutekat 20 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 25 naacutetrium-
dodecil-szulfaacutetot (SDS) eacutes 20 szaharoacutezt tartalmazoacute 15 mM koncentraacutecioacutejuacute Tris
pufferben (pH=83) 80 Cordm-on hogy eltaacutevoliacutetsuk a szoumlvetet a replikaacutekroacutel A replikaacutekat
ezutaacuten 005 szarvasmarha szeacuterum albumint (BSA Nacalai Tesque Kyoto Japan)
tartalmazoacute 25mM-os TBS-ben mostuk majd 1 oacuteraacuten aacutet blokkoloacute oldatba tettuumlk (5BSA
25mM-os TBS-ben) A replikaacutekat előszoumlr csak az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő
elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel GluN1
6 μgml GluN2A 10 μgml GluN2B 8 μgml blokkoloacute oldatban hiacutegiacutetva) oldataacuteban
inkubaacuteltuk egy eacutejszakaacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten TBS mosaacutesokat koumlvetően a GABAAR
β3 alegyseacuteg elleni (125 tengerimalac szeacuterum Prof Shigemoto R laborjaacuteboacutel (Kasugai
et al 2010) elsődleges eacutes az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő arany-koumltoumltt nyuacutel ellenes
maacutesodlagos (5nm kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) antitestek kevereacutekeacuteben
inkubaacuteltuk a replikaacutekat egeacutesz eacutejszaka szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvette a GABAAR
megjeloumlleacuteseacutere szolgaacuteloacute arany-koumltoumltt tengerimalac ellenes maacutesodlagos antitest (10nm
72
kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) TBS eacutes desztillaacutelt vizes mosaacutes utaacuten a replikaacutekat
pioloformmal fedett parallel saacutevos reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Philips
Tecnai 10 eacutes Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A replika mintaacutek
eseteacuteben a membraacuten ketteacutetoumlreacuteseacuteből kifolyoacutelag megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a citoplazmatikus (P)
oldal feleacute tekintő eacutes az extracellulaacuteris teacuter (E) feleacute tekintő toumlreacutesi felsziacutent Ebből kifolyoacutelag
C-terminaacutelis antitesttel keacuteszuumllt immunarany jeloumlleacutest a P-oldalon N-terminaacutelis antitesttel
keacuteszuumllt reakcioacutet az E-oldalon lehet detektaacutelni A membraacutenba aacutegyazott feheacuterjeacutek (IMP)
jellegzetes keacutepet adnak a replikaacutenak (laacutesd 8aacutebra)
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek felsziacuteneacuten
A replika jeloumlleacutes egyik nagy előnye hogy a szinapszisokat nem kell szaacutemos
metszetből rekonstruaacutelni mert egyből laacutethatoacute az egeacutesz szinapszis a replikaacutelt piramissejt
felsziacuteneacuten (8 aacutebra) A fagyasztott metszetek gyakran toumlrnek a szomatikus membraacuten
menteacuten feltaacuterva ezzel a membraacutenban elhelyezkedő feheacuterjeacuteket A GABAAR jeloumlleacutes
beduacutesulaacutesa alapvető jellegzetesseacutege a GABAerg szinapszisoknak (8 aacutebra)
A klasszikus immunhisztokeacutemiai moacutedszerek eseteacuteben a szoumlvetminta gyantaacuteba
van aacutegyazva eacutes a szinapszisok azonosiacutetaacutesa legtoumlbbszoumlr a szinaptikus reacutesre merőleges
metszeacutesi siacutekből toumlrteacutenik A pre- eacutes posztszinaptikus struktuacuteraacutek joacutel laacutethatoacuteak a szinapszis
szeacuteleinek megaacutellapiacutetaacutesa joacutel meghataacuterozott A replikaacutelt szinapszisok viszont maacutesok A
fagyasztva toumlrt replikaacutek felsziacuteneacuten a transzmembraacuten feheacuterjeacutek (intramembrane particles
IMP-k) sűrűseacutege valamivel nagyobb a felteacutetelezhetően GABAerg szinapszisokban mint
az extraszinaptikus membraacutenfelsziacuteneken Mivel azonban nem minden IMP
csoportosulaacutes jelent GABAerg szinapszist mi kizaacuteroacutelag a GABAAR jeloumlleacutes lokaacutelis
sűrűseacutegeacutet hasznaacuteltuk a GABAerg szinapszisok hataacuterainak meghuacutezaacutesaacutehoz (8 aacutebra)
Roumlviden a kettős immunarany reakcioacute utaacuten hatalmas piramissejt felsziacuteneket (koumlruumll-
beluumll 60 microm2 teruumlletet minden neuronboacutel) rekonstruaacuteltunk nagy nagyiacutetaacuteson 100-200
elektronmikoszkoacutepos keacutepet keacutesziacutetve sejtfelsziacutenenkeacutent Abobe Photoshop CS4 Extended
program felhasznaacutelaacutesaacuteval egy sugaacuteriraacutenyuacute szuumlrkeseacutegi gradienst fektettuumlnk minden egyes
GABAAR immunarany reacuteszecskeacutere (ez a gradiens olyan mint egy korong) A GABAAR
immunarany reacuteszecske pontosan a koumlzeacuteppontjaacuteban helyezkedett el ennek a gradiens-
korongnak
73
8 aacutebra A piramissejtek sejttesteacutenek felsziacuteneacuten leacutevő GABAerg szinapszisok
meghataacuterozaacutesa fagyasztva-toumlrt replika mintaacutekon
A Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten immunarany kiacuteseacuterletből szaacutermazoacute piramissejtek
sejttest-membraacutenjaacutenak sejtplazma felőli oldala (P-oldal) laacutethatoacute A GABAA receptor β3
alegyseacutegeacutenek immunarany jeloumlleacuteseacuteből szaacutermazoacute aranyszemcse-csoportok (10
nanomeacuteteres fekete szemcseacutek fekete nyiacutellal jeloumllve) joacutel illeszkednek a membraacutenba
aacutegyazott reacuteszecskeacutek (IMP intramembraacuten partikulum) csoportosulaacutesaival (nyiacutelhegyek)
Az NMDA receptor jeloumlleacutes (ez esetben GluN2A 5 nanomeacuteteres fekete szemcseacutek feheacuter
nyiacutellal jeloumllve) szinteacuten asszociaacuteloacutedott a GABAA receptor jeloumlleacutessel
B Mivel IMP csoportosulaacutesok GABAAR jeloumlleacutes neacutelkuumll is vannak a sejttestek felsziacuteneacuten
ezeacutert a szinaptikus teruumllet meghataacuterozaacutesaacutenak alapjaacutet a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes
keacutepezte A B aacutebraacuten piros jeloumlleacutessel laacutethatoacute a GABAAR immunarannyal jeloumllt helyzete
Fekete-feheacuter gradienssel tettuumlk laacutethatoacutevaacute a GABAAR helyi sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet Egy adott
sűrűseacuteg-eacuterteacuteket meghataacuterozva huacuteztuk meg az aacuteltalunk szinapszisnak vett teruumllet hataacuteraacutet
(feheacuter vonallal jeloumllve az aacutebraacuten) Mivel replika mintaacutekon nem hasznaacutelhatoacutek a szinapszis
meghataacuterozaacutes klasszikus morfoloacutegiai kriteacuteriumai ez az elfogultsaacuteg neacutelkuumlli sűrűseacuteg-
74
kriteacuterium keruumllt alkalmazaacutesra a kiacuteseacuterletsorozatban Mivel azonban ez feltehetőleg nem
egyezik meg a klasszikus szinaptikus teruumllettel ezeacutert megkuumlloumlnboumlzteteacuteskeacuteppen
szinapszis-asszociaacutelt teruumlletnek neveztuumlk Ezzel a moacutedszerrel az NMDA-receptor jeloumlleacutes
elhelyezkedeacutese semmilyen moacutedon nem tudta befolyaacutesolni a szinaptikus teruumllet
meghataacuterozaacutesaacutet
C A szinapszis-asszociaacutelt teruumllet meghataacuterozaacutesa (feheacuter vonallal jeloumllve) utaacuten az aacutebraacuten
saacuterga sziacutennel jeloumlltuumlk meg az NMDA receptort jeloumllő aranyszemcseacutek helyzeteacutet
D Ezt koumlvetően veacutegeztuumlk el az NMDA-receptorok (saacuterga jel) mennyiseacutegi vizsgaacutelataacutet a
szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten beluumll eacutes kiacutevuumll Leacutepteacutek 100 nm
A gradiens kiterjedeacutese a 10 nm-es aranyszemcse szeacuteleacutetől szaacutemiacutetva 200 nm
hosszuacutesaacutegig terjedt A szuumlrkeseacutegi skaacutela maximaacutelis eacuterteacuteket vett fel az arany szemcse
felett eacutes nulla eacuterteacuteket 200nm taacutevolsaacutegra (a korong szeacuteleacuten) A szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei
lineaacuterisan csoumlkkentek a korong szeacutele feleacute haladva Tekintve hogy ezek a szuumlrkeseacutegi
gradiensek minden egyes arany szemcse foumlleacute lettek helyezve nagy reacuteszuumlk aacutetlapoloacutedott
egymaacutessal főleg a szinapszisokban Az aacutetlapoloacutedott szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekek a sejtfelsziacutenről
keacuteszuumllt fotoacute minden adott pixeleacutenek eseteacuteben oumlsszegezve lett ami egy uacutej szuumlrkeseacutegi
teacuterkeacutepet hozott leacutetre a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutegeacutenek fuumlggveacutenyeacuteben (8 aacutebra a koumlnnyebb
bemutathatoacutesaacuteg kedveacuteeacutert a folyamatos szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei szuumlrkeseacutegi leacutepeacutesekbe
lettek aacutetvaacuteltva) A oumlsszegzet szuumlrkeseacutegi intenzitaacutesok kirajzoltak sejtfelsziacuteni teruumlleteket
melyeknek magas a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege Miutaacuten meghataacuteroztunk egy megfelelő
szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekhataacutert a felteacutetelezett szinaptikus teruumlleteket koumlruumll lehetett hataacuterolni
pusztaacuten a sejtfelsziacuteni lokaacutelis GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege alapjaacuten Veacuteguumll a koumlruumllhataacuterolt
szinaptikus teruumlleteket lemeacutertuumlk eacutes az immunarany-jeloumllt NMDA receptorokat
megszaacutemoltuk a szinapszis hataacuterain beluumll A koumlruumllhataacuterolaacutesi eljaacuteraacutes fő ceacutelja nem az volt
hogy uacutejraalkossuk pontosan ugyanazt a szinapszis definiacutecioacutet amit klasszikusan a pre- eacutes
posztszinaptikus struktuacuteraacutek megfigyeleacuteseacutevel koumlnnyűszerrel meg lehet tenni ha a
szinaptikus reacutes siacutekjaacutera merőleges a metszeacutesis siacutekunk A ceacutelunk az volt hogy talaacuteljunk
olyan GABAAR asszociaacutelt teruumlleteket (ebben a munkaacuteban egyszerűen GABAerg
szinapszisok) melyeket elfogatlanul tudunk koumlrbehataacuterolni Ha egyszer a hataacutervonal
meg lett huacutezva azt minden egyes kiacuteseacuterleti mintaacuten alkalmaztuk fuumlggetlenuumll attoacutel hogy
az NMDA-R immunarany szemcseacuteknek milyen az elhelyezkedeacutese Oumlsszegezve ez a
75
moacutedszer lehetőveacute tett egy olyan elfogulatlan megkoumlzeliacuteteacutest mellyel tesztelhető az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute asszociaacutecioacuteja a replika mintaacutekon
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletek
A tuacuteleacutelő szeletek elkeacutesziacuteteacuteseacutehez az egerekeket (n=10 C57Bl6 eacutes n=4 nNOS--)
meacutely izofluraacuten aneszteacuteziaacuteban dekapitaacuteltuk az agyakat eltaacutevoliacutetottuk a koponyaacuteboacutel majd
bdquovaacutegoacute-oldatbanrdquo (szaharoacutez 2045mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4
125mM CaCl22H2O 05 mM MgCl26H2O 5mM NaHCO3 26mM) 300microm
vasagsaacuteguacute koronaacutelis hippokampusz szeleteket metszettuumlnk Leica VT1000S tiacutepusuacute
vibratoacutemon A kiacuteseacuterletek előtt a szeleteket 1 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk karbogeacuten gaacutezzal
(95O25CO2) teliacutetett mesterseacuteges agy-gerivelői folyadeacutekkal (artificial cerebrospinal
fluid ACSF NaCl 126mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4 125mM
CaCl22H2O 2mM MgCl26H2O 2mM NaHCO3 26mM) toumlltoumltt uacuten felsziacuteni kamraacuteban
szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvetően a szeleteket 12 kamraacutes steril sejtkultuacuteraacutes taacutelba (12-
well cell-culture plate TPP Switzerland) raktuk ahol minden egyes kamraacutet egyeacutenileg
egyenlő meacuterteacutekben buboreacutekoltattunk karbogeacuten gaacutezzal Minden kamraacutet 1 ml moacutedosiacutetott
ACSF (mACSF) oldattal toumlltoumlttuumlnk meg ami 1 mM IBMX eacutes 100 microM BAY-736691
tiacutepusuacute foszfodieacuteszteraacutez-gaacutetloacutet (PDE-gaacutetloacutekat hogy elkeruumlljuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes
02 mM L-arginint (az nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott Az L-argininnek ebben a
koncentraacutecioacuteban (02 mM) oumlnmagaacuteban semmilyen hataacutesa sincsen az nNOS aktivitaacutesra
eacutes a cGMP szinteacutezisre (Garthwaite et al 1989) 20 perces mACSF oldatban toumlrteacutenő
előkezeleacutes utaacuten a kontroll kamraacutehoz nem adtunk semmit miacuteg 200 microM SNP-t (NO
donort) adtunk 10 percre az ldquoSNP-kamraacutekhozrdquo eacutes 5microM NMDA-t adtunk 3 percre az
ldquoNMDA-kamraacutekhozrdquo Pontosan ugyanolyan reacutegioacute-specifikus cGMP jeloumlleacutest figyeltuumlnk
meg ha 5 30 150 vagy 300 microM NMDA-t adtunk a szeletekhez Azokban a
kiacuteseacuterletekben ahol az nNOS-t NOsGC-t a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutekat
(VDCC) vagy az NMDA-receptorokat gaacutetoltuk az előinkubaacutelaacuteshoz hasznaacutelt
mACSFoldatot kiegeacutesziacutetettuumlk az adott gaacutetloacuteszerrel eacutes ezzel az oldattal veacutegeztuumlk a
szeletek előkezeleacuteseacutet 20 percig majd hozzaacuteadtuk az 5microM NMDA-t adtunk 3 percre Az
76
inkubaacutelaacutesokat koumlvetően az oldatokat gyorsan jeacuteghideg 4-os paraformaldehid fixaacuteloacutera
csereacuteltuumlk majd a szeleteket 48 oacuteraacuten aacutet tovaacutebb fixaacuteltuk ugyanebben az oldatban 4Cordm-on
A cGMP immunfluoreszcens megjeleniacuteteacuteseacutehez a szeleteket 2-os agarba aacutegyaztuk eacutes
Leica VT1200S tiacutepusuacute vibratoacutemon a 300microm vastag szeleteket uacutejrametszettuumlk 50microm
vastagsaacuteguacutera Miutaacuten 09 NaCl-ot eacutes 03 Triton X-100-at (Sigma) tartalmazoacute foszfaacutet
pufferben (PBST) 1 oacuteraacuten aacutet mostuk a metszeteket PBST-ben oldott 5 normaacutel szamaacuter
szeacuterummal (Vector Laboratories) 1 oacuteraacuten keresztuumll blokkoltuk a metszeteket Ezt koumlvette
az elsődleges antitestek oldata baacuteraacutenyban keacuteszuumllt cGMP ellenes (Prof J de Vente
laboratoacuteriumaacuteboacutel 14000) eacutes kettős immunfluoreszcens jeloumlleacutes eseteacuten egeacuterben keacuteszuumllt
glutamaacutet-dekarboxilaacutez 65 (GAD65 Millipore MAB351 1250) ellenes antitesteket
hiacutegiacutetottuk PBS-ben Szaacutemos PBS mosaacutest koumlvetően a kettős jeloumlleacutes eseteacuteben szamaacuterban
termeltetett biotin-koumltoumltt egeacuter ellenes antitestet (1200 Jackson Laboratories)
hasznaacuteltunk PBS-ben PBS mosaacutesok utaacuten az oumlsszes metszetet fluorokroacutemmal jeloumllt
maacutesodlagos antitestek kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk a metszeteket Alexa Flour 488 (baacuteraacuteny
elleni szamaacuter IgG 1200 Invitrogen) eacutes Alexa Fluor 594 (streptavidin 1200
Invitrogen) PBS-ben oldva Alapos PBS eacutes PB mosaacutes utaacuten a metszeteket mikroszkoacutepos
taacutergylemezre szedtuumlk ki eacutes Aqua-PolyMount (Polysciences Europe) hozzaacuteadaacutesaacuteval
fedtuumlk le fedőlemezzel Az egeacutesz kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan mACSF
oldattal melyhez hozzaacutetettuumlnk 1 microM tetrodotoxint (TTX) de nem tartalmazott
magneacutezium-ionokat A kiacuteseacuterleteket Olympus Optical FluoView300 paacutesztaacutezoacute konfokaacutelis
leacutezer mikroszkoacuteppal vagy Zeiss Axioplan 2 epifluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk
ki
V12 Statisztikai analiacutezisek
Az nNOS eacutes az NOsGC sejttest szintű elhelyezkedeacuteseacutenek meghataacuterozaacutesaacutera
iraacutenyuloacute fluoreszcens kiacuteseacuterletek soraacuten minden patkaacuteny dorzaacutelis hippokampuszaacuteboacutel
szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon hat 40 μm vastag koronaacutelis metszet keruumllt
teszteleacutesre kolokalizaacutecioacutenkeacutent a hippokampusz teljes rosztro-kaudaacutelis kiterjedeacuteseacuteben A
kolokalizaacutecioacutet csak abban az esetben vizsgaacuteltuk ha a sejt sejtmagja detektaacutelhatoacute volt
hogy biztos legyen hogy a sejt nagy reacutesze vizsgaacutelhatoacute Minden vizsgaacutelt sejt eseteacuteben
77
meacutereacutesre keruumllt a sejt keresztmetszeti teruumllete A meacuterendő sejtek kivaacutelasztaacutesa egy a
keacutepekre szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon elhelyezett haacuteloacute segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutent Azok
a sejtek melyek kivaacutelasztaacutesra keruumlltek a tovaacutebbiakban egyeacutenileg alapos vizsgaacutelat
taacutergyaacutet keacutepezteacutek A sejtek meacutereacuteseacutehez a ldquoNIH ImageJ image analyzerrdquo szoftvert az
adatok elemzeacuteseacutehez pedig a ldquoStatSoft Statisticardquo (Tulsa OK verzioacute7) szoftvert
hasznaacuteltuk Nem volt ceacutelunk hogy meghataacuterozzuk a kuumlloumlnboumlző markerekkel vizsgaacutelt
sejtek abszoluacutet szaacutemaacutet a hippokampuszban az araacutenyszaacutemok kvantitatiacutev meacutereacuteseacutet
veacutegeztuumlnk el Abercrombie korrekcioacute (Abercrombie 1946) hasznaacutelataacuteval kiegeacutesziacutetve
Abban az esetben amikor az adatok Gauss-eloszlaacutest mutattak a Shapiro-Wilksrsquos W-
teszt alapjaacuten parametrikus statisztikai jellemzőket alkalmaztunk (aacutetlag plusmn standard
deviaacutecioacute) Az adatok nagy reacutesze azonban nem mutatott Gauss-eloszlaacutest iacutegy nem-
parametrikus statisztikaacutekat hasznaacuteltunk ez esetben pedig a nemparametrikus
jellemzőket adtuk meg (mediaacuten interkvartilis taacutevolsaacuteg) A keacutetcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest
a nem-parametrikus MannndashWhitney U-teszttel a sokcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest a
szinteacuten nem-parametrikus KruskalndashWallis teszttel veacutegeztuumlk el Azokban a meacutereacutesekben
amikor az aranyszemcseacutek eacutes a szinapszis meacuteretek koumlzti korrelaacutecioacutet vizsgaacuteltuk az adatok
szinteacuten nem normaacutel eloszlaacutest mutattak ezeacutert a nem-parametrikus Spearman R-
korrelaacutecioacutet alkalmaztuk A null-hipoteacutezist akkor vetettuumlk el ha p-eacuterteacutek nem eacuterte el a
005 eacuterteacutekhataacutert ekkor a populaacutecioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteg illetve az adatok koumlzti korrelaacutecioacute
szignifikaacutensnak lett minősiacutetve
78
VI EREDMEacuteNYEK
Az Eredmeacutenyek fejezetben előszoumlr a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel egyes elemeinek
vizsgaacutelataacutet ceacutelzoacute kiacuteseacuterletsorozat eredmeacutenyeinek bemutataacutesaacutera keruumll sor (VI1-VI5)
Ezt koumlvetően a NO jelpaacutelya GABAerg szinapszisokban bekoumlvetkező aktivaacutelaacutesaacutenak
lehetseacuteges mechanizmusai keruumlltek koumlzeacuteppontba iacutegy a maacutesodik kiacuteseacuterletsorozat az
NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutenak hataacutesaacutera jelentkező NO jelaacutetvitelre (VI6) eacutes az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute elhelyezkedeacuteseacutere (VI7-VI9)
iraacutenyult
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttesteacuten
dendritjeacuten eacutes axon iniciaacutelis szegmentjeacuten
Koraacutebban maacuter kimutattaacutek hogy a nitrogeacuten-moxodiot előaacutelliacutetoacute enzim az nNOS a
piramissejtek serkentő szinapszisainak posztszinaptikus oldalaacuten talaacutelhatoacute meg
(Blackshaw et al 2003 Burette et al 2002 Wendland et al 1994) Azonban gyengeacuten
fixaacutelt agyszoumlveten beaacutegyazaacutes előtti immunarany technika hasznaacutelataacuteval előszoumlr sikeruumllt
kimutatnunk hogy az nNOS nemcsak a dendritikus tuumlskeacutekben de a piramissejteken
leacutevő szimmetrikus GABAerg szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is
Egyazon kiacuteseacuterletben keacutesziacutetett nNOS immunarany jeloumlleacutes teljesen hiaacutenyzott az nNOS
geacutenkiuumltoumltt egerek metszeteiből (9 aacutebra A) miacuteg a vad tiacutepusuacute egerekben erősen jeloumllt
szomatikus szinapszisok voltak laacutethatoacutek (9 aacutebra B C) Az immunarany jeloumlleacutes raacuteadaacutesul
nem veacuteletlenszerű moacutedon asszociaacuteloacutedott a piramissejtek membraacutenjaacutehoz hanem
specifikusan halmozoacutedott fel a szimmetrikus szinapszisokban (9 aacutebra B C 10 aacutebra A
D-H) eacuteppuacutegy mint az aszimmetrikus tuumlske szinapszisokban (10 aacutebra B C N O) Az
immunarany jel relatiacutev lineaacuteris sűrűseacutegmeacutereacuteseacuteből kideruumllt hogy miacuteg a jelsűrűseacuteg a
szimmetrikus szinapszisok aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban ~135 +- 031 aranyszemcsemicrom membraacuten
(aacutetlag +- SD) volt addig mindoumlssze 003 +- 002 aranyszemcsemicrom sűrűseacuteg volt a
szinapszis koumlzeli extraszinaptikus membraacutenteruumlleteken
79
9 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten illetve a jeloumlleacutes teljes
hiaacutenya az nNOS-geacutenkiuumltoumltt (KO) aacutellatban
(A) A beaacutegyazaacutes előtti immunhisztokeacutemiai reakcioacute utaacuten keacutesziacutetett felveacutetelek az nNOS
immunarany-jeloumlleacutes teljes hiaacutenyaacutet mutatjaacutek nNOS KO egeacuter szinapszisaiban (uumlres
nyiacutelhegyek) melyeket axonterminaacutelisok (t) leacutetesiacutetenek posztszinaptikus sejttesteken (s)
(B C) Ugyanebben a kiacuteseacuterletben a vad-tiacutepusuacute (WT) egerekből szaacutermazoacute mintaacutekban
erőteljes jeloumlleacutes figyelhető meg a GABAerg szinapszisokban Az ezuumlsttel intenzifikaacutelt
immunarany szemcseacutek (fekete nyiacutelhegyekkel jeloumllve) a szimmetrikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban vannak jelen Leacutepteacutek 05 microm
Neacutemi jel megfigyelhető volt meacuteg a piramissejt citoplazaacutejaacuteban az endoplazmaacutes retikulum
ciszternaacutei felett eacutes erős jeloumllődeacutest figyeltuumlnk meg az nNOS pozitiacutev interneuronok
sejttesteacuteben eacutes dendritjeiben (10 aacutebra I) A piramissejtek sejttesteacutet keacutetfeacutele interneuron
idegzi be a parvalbumin (PV) immunreaktiacutev interneuronok melyek a sejttestre eacuterkező
terminaacutelisok koumlruumllbeluumll keacutetharmadaacutet adjaacutek eacutes a kolecisztokinin (CCK) pozitiacutev
kosaacutersejtek melyek koumlruumllbeluumll egyharmadaacutet keacutepezik a szomatikus terminaacutelisoknak (laacutesd
III342 alfejezetben (Nyiacuteri et al 2001a) Az egeacuter hippokampuszban teljesen
80
rekonstruaacutelt szimmetrikus szinapszisokat vizsgaacuteltunk eacutes azt talaacuteltuk hogy a teljesen
rekonstruaacutelt szomatikus szinapszisok legalaacutebb 76-a (az egyes aacutellatokban meacutert
szaacutezaleacutekok mediaacutenja ami az alaacutebbi araacutenyokboacutel adoacutedott 1619 1520 eacutes 1621 a 3
egeacuterben) (9 aacutebra B C eacutes 10 aacutebra A) miacuteg az axon iniacuteciaacutelis szegmenten (AIS)
rekonstruaacutelt szinapszisoknak legalaacutebb 32-a (mediaacuten az alaacutebbi araacutenyokboacutel 722 1026
eacutes 620 a 3 egeacuterben) (10 aacutebra E F) bizonyult pozitiacutevnak az aranyszemcseacutek
posztszinaptikus denzitaacuteshoz valoacute asszociaacutecioacuteja alapjaacuten Feltehetően ez az adat
alulbecsli az nNOS-t tartalmazoacute szinapszisok valoacutes szaacutemaacutet mivel igen nagy
mennyiseacutegben talaacutelhatoacutek meg horgonyzoacute eacutes egyeacuteb feheacuterjeacutek a posztszinaptikus
denzitaacutesban neheziacutetve a szinapszist feleacutepiacutető feheacuterjeacutek immunhisztokeacutemiai detektaacutecioacutejaacutet
Mivel a periszomatikus GABAerg gaacutetlaacutest oumlsszesen haacuteromfeacutele interneuron laacutetja el (a
CCK- eacutes PV-pozitiacutev kosaacutersejtek eacutes a PV-pozitiacutev axo-axonikus vagy maacutes neacuteven
kandelaacuteber-sejtek laacutesd a III342 alfejezetben) iacutegy ezek az adatok joacutel interpretaacutelhatoacutek
Maacutes a helyzet azonban a dendriteken leacutevő szinapszisokkal amit szaacutemos interneuron
innervaacutel (laacutesd a III341 alfejeztben) ezeacutert a dendritikus szinapszisok
elektronmikroszkoacutepos meacutereacuteseacutet nem veacutegeztuumlk el Mindazonaacuteltal szaacutemos dendritikus
szimmetrikus szinapszist intenziacuteven pozitiacutevnak talaacuteltunk mindhaacuterom egeacuterben Az egeacuter
hippokampuszhoz hasonloacutean a patkaacuteny hippokampusz szomatikus (10 aacutebra G IndashK)
dendritikus (10 aacutebra H L) eacutes AIS (10 aacutebra M) szinapszisai is szaacutemos esetben nNOS
immunarany jeloumlltek voltak A patkaacutenyban veacutegzett kiacuteseacuterletek soraacuten immunarany-
immunperoxidaacutez kettős festeacutest is veacutegeztuumlnk hogy direkt kolokalizaacuteljuk az nNOS
immmunarany jeloumlleacutest a CCK eacutes PV immunreaktiacutev terminaacutelisok teljesen rekonstruaacutelt
szinapszisaiban Azt talaacuteltuk (mindhaacuterom vizsgaacutelt patkaacutenyban) hogy az nNOS jelen
volt a posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban mind a CCK mind a PV aacuteltal keacutepzett szomatikus
szinapszisokban (10 aacutebra IndashK) a PV-pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban melyek az
AIS-en veacutegződnek (10 aacutebra M) eacutes a dendritre eacuterkező CCK-pozitiacutev eacutes negatiacutev
terminaacutelisok szinapszisaiban is (10aacutebra L) Tekintve hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok
a piramissejtek kuumlloumlnboumlző sejtfelsziacuteni domeacutenjeit ceacutelozzaacutek ez azt jelenti hogy legalaacutebb
oumlt kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepus piramissejtre eacuterkező szinapszisaacuteban megtalaacutelhatoacute az
nNOS posztszinaptikusan Az NO receptoraacutenak eloszlaacutesa a hippokampuszban tovaacutebb
erősiacutetette ezt a megaacutellapiacutetaacutest (laacutesd alaacutebb)
81
82
10 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute egerek eacutes patkaacutenyok szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisok
posztszinaptikus oldalaacuten
Az nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes az egeacuter (AndashF) eacutes a patkaacuteny (GndashO)
hippokampuszaacutenak CA1 reacutegioacutejaacuteban nem csak az aszimmetrikus (sp) (B C N O)
hanem a szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban is jelen van A jeloumlleacutes
megfigyelhető sejttestre (A G IndashK) dendritekre (A D H L) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszokra (AIS a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot uumlres nyiacutelhegyek jeloumllik E F
M) eacuterkező szinapszisok sorozatmetszeteiben Az nNOS posztszinaptikusan van jelen
mind a kolecisztokinint (CCK I L) mind pedig a parvalbumint (PV J K M)
tartalmazoacute terminaacutelisok szinapszisaiban I Az nNOS-pozitiacutev interneuronok dendritjei
(d) is erős jeloumlleacutest mutatnak t terminaacutelis s sejttest d dendrit sp tuumlske Leacutepteacutek 05
microm
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszban (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
Ahogyan a bevezeteacutesben reacuteszleteztem (III54 alfejezet) keacutetfeacutele alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű funkcionaacutelisan fontos NO receptor leacutetezik ami az NO jelaacutetvitel
tovaacutebbiacutetaacutesaacutera keacutepes az α1β1 eacutes az α2β1 kompoziacutecioacutejuacute heterodimerek Mivel a kuumlloumlnboumlző
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok koumltődeacutese a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez elteacuterő eacutes
a jelaacutetviteli regulaacutecioacutejuk is maacutes lehet az egyes neuronokban megvizsgaacuteltuk hogy az
NOsGC egyes α alegyseacutegei mely neuronokban fejeződnek ki Digoxigenin-jeloumllt
riboproacutebaacuteval taacuters-munkacsoport segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetett in situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekből
(amit kromogeacuten pufferben oldott 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-foszfaacutet eacutes nitro-keacutek
tetrazolium-klorid segiacutetseacutegeacutevel jeleniacutetettek meg) kideruumllt hogy az α1 alegyseacuteg mRNS
csak interneuronokban volt jelen (11aacutebra AndashD) eacutes ezeket az idegsejteket a patkaacuteny
hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak minden reacutetegeacuteben megfigyeltuumlk Az NO receptor α2
alegyseacuteg mRNS viszont hiaacutenyzott az interneuronokboacutel eacutes kizaacuteroacutelag piramissejtekben
volt jelen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban (11aacutebra E F) A kiacuteseacuterleteket egerekben is
elveacutegeztuumlk eacutes azonos eredmeacutenyre jutottunk
83
11 Aacutebra Az NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek mRNS eloszaacutesa a hippokampusz CA1
teruumlleteacuten
A feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken a keacutet alegyseacuteg elkuumlloumlnuumllő mRNS jeloumlleacutese laacutethatoacute
patkaacuteny hippokampuszban A sense proacutebaacutek nem adtak jelet sem az NOsGC α1 (A) sem
pedig az α2 (F) alegyseacuteg eseteacuteben Az α1 alegyseacuteg kizaacuteroacutelag interneuronokban volt
kimutathatoacute a stratum radiatum (B) stratum pyramidale (C) eacutes stratum oriensalveus
(D) reacutetegekben Ezzel szemben az α2 alegyseacuteg csak a piramissejtekben volt jelen (E) A
leiacuterttal egyező jeloumlleacutes figyelhető meg egeacuterben is (nincs bemutatva) r str radiatum p
str pyramidale o str oriens Leacutepteacutek 50 microm
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekből
Tekintve hogy mRNS szinten az NOsGC α1 alegyseacuteg csak az interneuronokban
fordult elő beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez festeacutest veacutegeztuumlnk az α1 alegyseacuteg
feheacuterjeacutejeacutenek kimutataacutesaacutera hogy megtalaacutehatoacute-e az interneuronok terminaacutelisaiban is
84
85
12 Aacutebra Feacuteny- eacutes elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken beaacutegyazaacutes előtti
immunperoxidaacutez reakcioacute jeleniacuteti meg az NOsGC eloszlaacutesaacutet egeacuterben eacutes patkaacutenyban
A Feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken az NOsGC α1 alegyseacuteg aacuteltalaacutenos eloszlaacutesa figyelhető
meg a hippokampusz reacutetegeiben (o str oriens p str pyramidale r str radiatum l-
m str lacunosum-moleculare) B C Tuumlkoumlrkeacutep kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute felveacutetelek
mutatjaacutek hogy a metszetek felsziacuteneacuten ketteacutevaacutegott interneuronok (nyiacutelhegyek) mind az α1
(B) mind pedig a β1 (C) alegyseacutegeacutet kifejezik az NO-receptornak A feheacuter nyiacutelhegyek β1
alegyseacuteget kifejező a metszet felsziacuteneacutehez koumlzel elhelyezkedő piramissejt-dendritekre
mutatnak D E Nagyobb nagyiacutetaacutesuacute felveacutetelen joacutel laacutethatoacute hogy az α1 alegyseacuteg jelen van
a piramissejtek (csillagokkal jeloumllve) kosarakat keacutepző terminaacutelisokban (nyiacutelhegyek)
mind egeacuterben (D) mind pedig patkaacutenyban (E) F-K Az elektronmikroszkoacutepos
felveacuteteleken α1 alegyseacuteget kifejező terminaacutelisok figyelhetők meg melyek szinapszisokat
leacutetesiacutetenek a piramissejtek sejttesteacuten (s F I ) dendritjein (d G J ) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszain (a H K a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot feheacuter nyiacutelhegyek jeloumllik)
egeacuterben (FndashH ) eacutes patkaacutenyban (IndashK ) Leacutepteacutek A 50 microm B C 25 microm D E 10 microm Fndash
K 250 nm
Azt is megvizsgaacuteltuk vajon a heterodimer maacutesik alegyseacutege a β1 alegyseacuteg is
megtalaacutelhatoacute ezekben a sejtekben A festődeacutesi mintaacutezat egeacuterben eacutes patkaacutenyban azonos
volt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy az mRNS eloszlaacutesaacutehoz hasonloacutean az α1
alegyseacuteg feheacuterje a hippokampusz alveus - stratum lacunosum-moleculare tengelyen
szaacutemos interneuronban erősen jelen volt (12 aacutebra A) Alkalmankeacutent gyengeacutebben
festődő interneuronokat is eacuteszleltuumlnk Az interneuronok legerősebben festődő teruumlletei a
sejttest a proximaacutelis dendrit eacutes az axonok voltak Feacutenymikroszkoacuteposan a stratum
pyramidale-ban a piramissejtek koumlruumll kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutesre emleacutekeztető jeloumlleacutest
kaptunk mindkeacutet fajban (12 aacutebra D E) Ezt megerősiacutetendő elektronmikroszkoacuteppal
vizsaacuteltuk meg az immunperoxidaacutez festett metszeteket Ennek soraacuten veacuteletlenszerűen
gyűjtoumltt terminaacutelisokat rekontruaacuteltunk az egeacuter hippokampuszban eacutes azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus terminaacutelisoknak legalaacutebb ~79-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel
2023 1824 eacutes 2329 a 3 egeacuterben) (12 aacutebra F) az AIS terminaacutelisoknak pedig legalaacutebb
42-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel 1021 421 eacutes 819 a 3 egeacuterben) (12
aacutebra H) volt pozitiacutev az NOsGC α1 alegyseacutegre Ezenkiacutevuumll mindhaacuterom egeacuterben szaacutemos
86
dendritikus szimmetrikus szinapszist leacutetesiacutető terminaacutelist is talaacuteltunk ami erős
pozitivitaacutest mutatott az α1 alegyseacutegre (12 aacutebra G) Hasonloacutean az egeacuter
hippokampuszhoz a rekonstrukcioacute soraacuten patkaacutenyban is szaacutemos α1 alegyseacuteg pozitiacutev
szomatikus (12 aacutebra I) dendritikus (J) eacutes AIS (K) terminaacutelist talaacuteltunk Ezentuacutel
patkaacutenyban a β1 alegyseacuteg eloszlaacutesaacutet is megvizsgaacuteltuk elektronmikroszkoacutepos szinten eacutes
ahogy vaacuterhatoacute is volt szaacutemos GABAerg terminaacutelis pozitivitaacutest mutatott β1 alegyseacutegre
(nincs bemutatva) Ezek az eredmeacutenyek megerősiacutetetteacutek hogy ezek a GABAerg
terminaacutelisok kifejeznek α1β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű NO receptort eacutes elhelyezkedeacutesűkből
kifolyoacutelag alkalmasak a piramissejtekből eacuterkező retrograacuted NO jelaacutetvitel detektaacutelaacutesaacutera
Az α1 alegyseacuteg mindig heterodimert keacutepez a β1 alegyseacuteggel Megvizsgaacuteltuk leacuteteznek-e
olyan interneuronok melyek esetleg nagy mennyiseacutegben kifejezik a β1 alegyseacuteget α1
alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk a patkaacuteny hippokampusz
interneuronjain az α1 eacutes β1 alegyseacuteg koumlzoumltt (12 aacutebra B C)
Mivel mindkeacutet antitest nyuacutelban keacuteszuumllt iacutegy a direkt kolokalizaacutecioacute nem
megvaloacutesiacutethatoacute eacuteppen ezeacutert az uacutegy nevezett ldquotuumlkoumlrkeacutep-moacutedszertrdquo (Kosaka et al 1985)
hasznaacuteltuk mely soraacuten az egyik metszet felsziacuteneacuten feacutelbevaacutegott sejtek vizsgaacutelhatoacutek a
szomszeacutedos metszeten Ennek megfelelően az egyik metszetet α1 alegyseacuteg ellenes a
szomszeacutedos metszetet pedig β1 alegyseacuteg ellenes antitesttel inkubaacuteltuk A vaacutertnak
megfelelően a β1 alegyseacuteg mind a piramissejteket (főkeacutent dendritek) (Burette et al
2002a Ding et al 2004) mind interneuronokat (főleg sejttestek proximaacutelis dendritek
eacutes terminaacutelisok) miacuteg az α1 alegyseacuteg ellenes antitest csak interneuronokat jeloumllt Azt
talaacuteltuk hogy gyakorlatilag az α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok mind β1 alegyseacuteg
pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2727 4142 3437 eacutes 1819) eacutes fordiacutetva a β1
alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok α1 alegyseacuteg pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2829
4143 3940 eacutes 1617 neacutehaacuteny aacutel-negatiacutev sejt előfordulhat a metszetekben az α1
alegyseacuteg bdquoszolubilisrdquo azaz nem lehorgonyzott termeacuteszeteacuteből kifolyoacutelag vagy abboacutel
eredően hogy a metszetkeacutesziacuteteacutes koumlzben a sejttestek egy kisebb-nagyobb darabja
elveszhet) Amellett hogy az α1 alegyseacuteg ellenes antitest specificitaacutesaacutet ezzel igazoltuk
ezek az eredmeacutenyek azt is sugalljaacutek hogy mivel nincs β1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron
α1 alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert nincs olyan interneuron ami csak α2β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű
receptort tartalmazna ami oumlsszhangban van az in situ hibridizaacutecioacutes eredmeacutenyeinkkel
miszerint α2 alegyseacuteg mRNS hiaacutenyzott az interneuronokboacutel
87
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok
tartalmaznak NOsGC α1 alegyseacuteget
Ahogy koraacutebbi kiacuteseacuterleteinkből maacuter laacutethatoacute volt az NOsGC α1 alegyseacuteg mRNS-e
szaacutemos interneuronban kifejeződoumltt eacutes feheacuterje szinten is szaacutemos α1 eacutes β1 alegyseacuteget
tartalmazoacute interneuron festődoumltt de koraacutentsem az oumlsszes Ennek eacuterdekeacuteben kvantitatiacutev
immunfluoreszcens vizsgaacutelatokat veacutegeztuumlnk hogy megaacutellapiacutetsuk hogy nagyobb
interneuron csoportok mint a CCK- PV- nNOS- vagy SOM-pozitiacutev periszomatikus
vagy dendritikus interneuronok (laacutesd a III34 alfejezetet) tartalmazzaacutek-e ezt az NO
receptort Habaacuter nincs adat az oumlsszes felsorolt sejtjeloumllő anyag direkt kolokalizaacutecioacutejaacutera a
patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban indirekt megfigyeleacutesek alapjaacuten gyakorlatilag ez
a neacutegy sejtmarker kuumlloumlnboumlző aacutet nem lapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet alkot (Freund
2003 Freund and Buzsaacuteki 1996 Jinno and Kosaka 2000 2002 2004 2006 Seress et
al 2005) Az aacuteltalaacutenos festődeacutesi mintaacutezat ezekre a sejtjeloumllő anyagokra hasonloacute volt a
koraacutebban leiacutertakhoz Az NOsGC α1 alegyseacuteg elleni immunfluoreszcens jel megfelelt a
koraacutebban immunperoxidaacutez (DAB) moacutedszerrel kapott festődeacutesnek (laacutesd a fenti
fejezeteket) Sejtmag festeacutest nem tapasztaltunk Az α1 alegyseacuteg festeacuteseacuteneacutel kuumlloumlnboumlző
immunfluoreszcens intenzitaacutesuacute jelet kaptunk azonban azt nem vizsgaacuteltuk hogy az α1
jelintenzitaacutes eacutes a kuumlloumlnboumlző interneuron markerek korrelaacutelnak-e egymaacutessal Veacutekony
axonszerű nyuacutelvaacutenyokat szinteacuten megfigyeltuumlnk a neuropil koumlruumll az immunfluoreszcens
festeacutessel is (13 aacutebra) A patkaacuteny dorzaacutelis hippokampusz CA1-ben jeloumllt
interneuronjainak veacuteletlenszerű mintaveacutetelezeacutese eacutes vizsgaacutelata utaacuten (reacuteszletes leiacuteraacutes a
V12 alfejezetben talaacutelhatoacute) a koumlvetkező median araacutenyokat kaptuk (zaacuteroacutejelben egy adott
kolokalizaacutecioacutera tesztelt sejtek szaacutema talaacutelhatoacute a haacuterom patkaacutenyboacutel illetve az egyes
aacutellatokboacutel szaacutermazoacute szaacutezaleacutekos eacuterteacutekek kuumlloumln-kuumlloumln) az oumlsszes vizsgaacutelt NOsGC α1
pozitiacutev sejt koumlzuumll ~21 (n =1383 23 15 eacutes 21) volt CCK pozitiacutev (13A) 40 (n=
1527 38 41 eacutes 40) volt PV pozitiacutev (13B) 11 (n = 1322 11 10 eacutes 20) nNOS
(13C) eacutes 7 (n = 1599 4 7 eacutes 7) SOM pozitiacutev volt (13F) Az interneuron jeloumllő
anyagok oldalaacuteroacutel vizsgaacutelva az NOsGC α1 pozitiacutev sejteket a koumlvetekző araacutenyokat
kaptuk a CCK interneuronok ~68-a (n=432 68 45 eacutes 80) a PV interneuronok
~74-a (n= 771 74 74 eacutes 90) az nNOS interneuronok ~20-a (n=756 18 20 eacutes
34) eacutes a SOM interneuronok ~32-a (n=264 37 32 eacutes 31) volt α1 pozitiacutev
88
89
13 Aacutebra Az NOsGC α1 alegyseacutegeacutenek immunfluoreszcens kolokalizaacutecioacuteja kuumlloumlnboumlző
interneuronmarkerekkel a patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A fluoreszcens mikroszkoacutepos felveacuteteleken laacutethatoacute hogy az NOsGC α1 alegyseacutege reacuteszben
kifejeződik a CCK (A) PV (B) nNOS (C) vagy SOM (F ) pozitiacutev interneuronokban D
Az nNOS eacutes a SPR jeloumlleacutes ugyancsak reacuteszben aacutetfed azonban a CB1R eacutes az nNOS soha
nem volt egyuumltt kimutathatoacute (E) A nyiacutelhegyek markereket egyuumlttesen kifejező sejteket
jeloumllnek az uumlres nyiacutelhegyek a nem kolokalizaacuteloacute sejteket mutatjaacutek Leacutepteacutek 50 microm
Habaacuter direkt eacutes indirekt adatok azt sugalltaacutek hogy ez a neacutegy interneuron jeloumllő
anyag csak elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű kolokalizaacutecioacutet mutat keveacutes informaacutecioacute aacutellt
rendelkezeacutesre az nNOS eacutes a CCK pozitiacutev interneuronok koumlzoumltt fennaacutelloacute esetleges
kolokalizaacutecioacutera Tekintve hogy gyakorlatilag minden CCK pozitiacutev interneuron CB1
cannabinoid receptor pozitiacutev is (Haacutejos et al 2000 Katona et al 1999) ezeacutert CB1
receptor-nNOS kettős immunfluoreszcens festeacutessel teszteltuumlk a lehetseacuteges
kolokalizaacutecioacutet (13 aacutebra E) de a veacuteletlenszerű minta elemzeacutese soraacuten nem talaacuteltunk
kettősen jeloumllt sejteket (n = 206 CB1-positiacutev sejt oumlsszesen haacuterom patkaacutenyboacutel) Vruwink
eacutes mtsai (Vruwink et al 2001) eredmeacutenyei alapjaacuten felteacutetelezhető volt hogy reciprok
keacutemiai oumlsszekoumltteteacutes van keacutet gaacutetloacute haacuteloacutezat koumlzt az agykeacuteregben Az egyik populaacutecioacute P-
anyag receptor (SPR) eacutes nNOS pozitiacutev volt miacuteg a maacutesik P-anyag eacutes NOsGC
pozitivitaacutest mutatott Eredmeacutenyeik alapjaacuten a nagyagykeacuteregben 94-95-os aacutetfedeacutes
mutatkozott mindkeacutet iraacutenyban az nNOS eacutes SPR pozitiacutev sejtek koumlzoumltt Eacuteppen ezeacutert azt is
megvizsgaacuteltuk ugyanilyen erős aacutetfedeacutes van-e a hippokampusz nNOS eacutes SPR tartalmuacute
sejtjei koumlzt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a hippokampuszban ez az aacutetfedeacutes messze
elteacuter az agykeacutereghez keacutepest szaacutem szerint a vizsgaacutelt SPR pozitiacutev sejtek ~47-a (n= 709
47 41 eacutes 50) volt nNOS tartalmuacute miacuteg az nNOS pozitiacutev sejtek ~43-a (n= 654 43
37 eacutes 68) bizonyult SPR tartalmuacutenak (13 aacutebra D)
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest
meacuterete koumlzti korrelaacutecioacute
Sok esetben egy idegsejt funkcioacuteja vagy metabolikus aacutellapota oumlsszhangban van a
sejttesteacutenek meacutereteacutevel ezeacutert megvizsgaacuteltuk hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok meacuterete
90
korrelaacutel-e az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmaacuteval Megmeacutertuumlk az adott sziacutenben megjeloumllt
interneuronok keresztmetszeti teruumlleteacutet eacutes keacutet csoportra osztottuk az adatokat az
alapjaacuten hogy tartalmazott-e α1 alegyseacuteget A CCK eacutes SOM sejtek eseteacuteben nem
talaacuteltunk korrelaacutecioacutet az α1 tartalom eacutes sejtestuumlk meacuteretuumlk koumlzt Eacuterdekes azonban hogy
azok a PV interneuronok melyek NOsGC α1 pozitiacutevak is voltak szignifikaacutensan
nagyobb keresztmetszeti teruumllettel rendelkeztek (aacutetlagosan 16475microm2) mint az NOsGC
α1 negatiacutev PV interneuronok (aacutetlagosan 13644 microm2) vagyis a teruumlletuumlk ~ 21-kal volt
nagyobb (p lt 0001) (Ha azt vesszuumlk hogy hipotetikusan a sejtek goumlmb alakuacuteak akkor
ez a teruumlletkuumlloumlnbseacuteg 33 kuumlloumlnbseacuteget okozna a sejtek teacuterfogataacuteban) Az nNOS pozitiacutev
interneuronok eseteacuteben az α1 alegyseacuteget tartalmazoacutek keresztmetszeti teruumllete
szignifikaacutensan kisebb volt (aacutetlagosan 12113microm2) az α1-negatiacutev nNOS-pozitiacutev
interneuronokeacutenaacutel (aacutetlagosan 13181microm2) ami 8-kal kisebb teruumlletet jelent ( p lt 001)
(Ismeacutet goumlmb alakuacute sejteket felteacutetelezve ez 12 kuumlloumlnbseacuteget jelent a sejtek
teacuterfogataacuteban)
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaiban
Az eddig ismertetett eredmeacutenyekből megtudtuk hogy a hippokampaacutelis
GABAerg terminaacutelisok rendelkeznek NO receptorral a piramissejtek pedig keacutepesek
szinaptikusan a nitrogeacuten-monoxid előaacutelliacutetaacutesaacutera Azonban kiacutevaacutencsiak voltunk arra hogy
a kalcium aacuteltal beindiacutethatoacute szinaptikus NO szinteacutezishez hogyan jut megfelelően magas
kalcium koncentraacutecioacute egy egyeacutebkeacutent gaacutetloacute posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteba
Keacutezenfekvőnek tűnt tesztelni hogy ugyanaz az NMDA receptor ami a serkentő
szinapszisokban elveacutegzi ezt a feladatot rendelkezeacutesre aacutell-e itt is
Ezeacutert tuacuteleacutelő szeleteket keacutesziacutetettuumlnk egeacuter dorzaacutelis hippokampuszokboacutel eacutes
moacutedosiacutetott mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutekban (mACSF) inkubaacuteltuk őket ami
foszfodieacuteszteraacutez gaacutetloacutekat (hogy megelőzzuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes L-arginint (az
nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott a szuumlkseacuteges ionokon eacutes gluumlkoacutezon kiacutevuumll Fixaacutelaacutest
koumlvetően a cGMP termeleacutest immunfluoreszcens moacutedszerrel tettuumlk laacutethatoacutevaacute cGMP
ellenes antitest segiacutetseacutegeacutevel
91
14 Aacutebra NMDA-indukaacutelt cGMP
termeleacutes akut tuacuteleacutelő hippokampaacutelis
szeletben
AndashI Az első oszlop a teljes
hippokampuszban mutatja a jeloumlleacutest
a maacutesodik oszlop a CA1 a harmadik
oszlop pedig a CA3ab reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacutet jeleniacuteti meg
kinagyiacutetva A A CA3ab reacutegioacuteban
jeloumllt neacutehaacuteny kosaacuter-terminaacutelistoacutel
eltekintve a kontroll metszetekben
nem volt eacuteszlelhető cGMP termeleacutes
B A nitrogeacuten-monoxid-donor SNP
minden reacutegioacuteban megemelte a
cGMP-szintet de a kosaacuter-
terminaacutelisok csak az Ammon-
szarvban jeloumllődtek a gyrus
dentatusban nem Figyelemre meacuteltoacute
hogy a CA3ab reacutegioacuteban az SNP
erősebb cGMP-jelet indukaacutelt mint
az NMDA-kezeleacutes C 5 microM NMDA
adaacutesa reacutegioacutefuumlggő hataacutest vaacuteltott ki
erős cGMP termeleacutest indukaacutelt a
CA1CA3c reacutegioacutekban miacuteg a gyrus
dentatusban nem volt jeloumllt
terminaacutelis D Az NMDAR-gaacutetloacute
MK-801 eacutes D-AP5 teljesen kiveacutedteacutek
az NMDA hataacutesaacutet de nem
vaacuteltoztattaacutek meg a CA3ab reacutegioacuteban
a jeloumlleacutest E A posztszinaptikus
feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatornaacutek
(L- eacutes R-tiacutepusuacute) gaacutetlaacutesa eacuterintetlenuumll
92
hagyta az NMDA hataacutesaacutet F G Az NO-receptor gaacutetloacute ODQ eacutes az nNOS gaacutetloacute L-NAME
is megakadaacutelyozta az NMDA-indukaacutelt cGMP-termeleacutest H I nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatboacutel
keacutesziacutetett szeletben nem volt kimutathatoacute cGMP-jeloumlleacutes eacutes az NMDA adaacutesa sem volt
hataacutessal a cGMP-termeleacutesre A szeletben laacutethatoacute elszoacutert fluoreszcens jelet minden
esetben eacuteraacutetmetszetek adtaacutek J A gyrus dentatus szemcsesejt reacutetege kontroll
koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt SNP illetve NMDA adagolaacutes hataacutesaacutera Nem indukaacutelt cGMP
termeleacutest egyik koumlruumllmeacuteny sem K GAD65 eacutes cGMP kettős immunjeloumlleacutes a CA1 reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacuteben Leacutepteacutek I első oszlop 1 mm (A-I első oszlopaira vonatkozoacutean) I
harmadik oszlop 10 microm (A-I maacutesodik eacutes harmadik oszlopaira eacutes J-K sorokra
vonatkozoacutean)
A kontroll szeletekben (n=20 10 egeacuterből) idegi alapaktivitaacutes aacuteltal indukaacutelt
cGMP jel csak neacutehaacuteny interneuron szoacutemaacuteban eacutes dendritben volt megfigyelhető A
kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutes teljesen hiaacutenyzott a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteboacutel miacuteg
gyenge eacutes ritkaacuten előforduloacute kosaacutersejt-terminaacutelis szerű jelet figyeltuumlnk meg a CA3ab
pyramissejt reacutetegeacuteben (14 aacutebra A) Kettős immunfluoreszcens moacutedszer hasznaacutelataacuteval
megaacutellapiacutetottuk hogy ezek a terminaacutelisok valoacuteban GABAergek (aacutetlagplusmn SD 965plusmn27
volt GAD65 pozitiacutev n=118 4 szelet 2 egeacuter) A maacutesik oldalroacutel vizsgaacutelva a
kolokalizaacutecioacutet pedig 389plusmn27 -a a GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt-terminaacutelisoknak volt
cGMP immunreaktiacutev CA3ab reacutegioacuteban (15 aacutebra A n=330 4 szelet 2 egeacuter) Egyaacuteltalaacuten
nem kaptunk kosaacuter-terminaacutelis szerű jelet a gyrus dentatusban Habaacuter kiacuteseacuterleteink soraacuten a
CA1 reacutegioacutera koncentraacuteltunk a CA3c reacutegioacute minden kiacuteseacuterletben azonos festődeacutesi
mintaacutezatot mutatott Neacutehaacuteny gliasejt jeloumlleacutest minden hippokampaacutelis reacutegioacuteban meg
lehetett figyelni minden bizonnyal annak eredmeacutenyekeacutent hogy az asztrogliaacutek mind NO
szenzitiacutev mind NO inszenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezt is kifejeznek (de Vente and Steinbusch
1992 Teunissen et al 2001)
Egy NO donor nitroprusszid-naacutetrium (SNP 200 μM 10 percre) hozzaacuteadaacutesaacutera
hatalmas cGMP szint noumlvekedeacutest tapasztaltunk a legtoumlbb idegi elemben A legerősebb
jelintenzitaacutest a CA1 eacutes CA3 kosaacutersejt terminaacutelisaiban kaptuk (14 aacutebra B) a gyrus
dentatus kosaacutersejt terminaacutelisai (14 aacutebra J) azonban jeloumlletlenek maradtak (5 szelet 2
egeacuter)
Ezt koumlvetően 5 μM NMDA-aacutet adtunk 3 percre a kontroll szeletekhez (14 aacutebra
C) ami jelentős reacutegioacute-specifikus cGMP halmozoacutedaacutest eredmeacutenyezett (27 szelet 10
93
egeacuter) A stratum radiatumban eacutes oriensben megfigyelt erős homogeacuten neuropil festődeacutes
mellett hataacuterozott cGMP jel-erősoumldeacutest tapasztaltunk a CA1 kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Amennyiben az 5 μM NMDA-aacutet csak 30 maacutesodpercig adagoltuk a szelet felső
50mikromeacutetereacuteben maacuter erősen jeloumllt terminaacutelisokat kaptunk A cGMP jeloumllt
terminaacutelisok valoacuteban GABAerg terminaacutelisok voltak a CA1 piramissejt reacutetegeacuteben (14
aacutebra K) mivel kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterleteink soraacuten a cGMP jeloumllt terminaacutelisok
963plusmn06-a bizonyult GAD65 pozitiacutevnak (n=375 9 szelet 3 egeacuter) ami 573plusmn06
GAD65 pozitiacutev terminaacutelisnak felelt meg a CA1 reacutegioacuteban (n= 513 9 szelet 3 egeacuter)
Nem tapasztaltunk festődeacutest a stratum lacunosum-moleculareban a stratum
radiatumban viszont jelentős cGMP halmozoacutedaacutest figyeltuumlnk meg mely keveacutesbeacute
intenziacutev jelet adott mint a piramissejt-reacuteteg terminaacutelisai eacutes gyakran GAD65 enzimet is
kifejeztek Voltak azonban olyan cGMP jeloumllt profilok a strata radiatum eacutes oriensben
amelyek nem festődtek GAD65-re valoacutesziacutenűleg ezek serkentő kapcsolatok eacutesvagy
gliaacutelis nyuacutelvaacutenyok A CA3ab reacutegioacuteban a cGMP szintje vaacuteltozatlan maradt az NMDA
adagolaacutesa utaacuten eacutes tovaacutebbra is a GABAerg terminaacutelisokra szoriacutetkozott a jel (956plusmn25
volt GAD65 pozitiacutev n=201 9 szelet 3 egeacuter) Ez az araacuteny 398plusmn28-nak felel meg az
oumlsszes GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt terminaacutelist tekintve a CA3ab reacutegioacuteban (n=290 4 szelet
2 egeacuter 15 aacutebra A) Roumlviden oumlsszefoglalva nem talaacuteltunk cGMP jeloumllt kosaacutersejt
terminaacutelist a gyrus dentatusban sem NMDA adagolaacutes előtt sem utaacutena (14 aacutebra J) a
CA3ab reacutegioacuteban talaacuteltunk neacutehaacuteny gyengeacuten jeloumllt kosaacutersejt terminaacutelist a kontroll
szeletekben de az NMDA adagolaacutesaacutenak semmi hataacutesa nem volt a jel intenzitaacutesaacutera vagy
sűrűseacutegeacutere (389-roacutel 398-ra vaacuteltozott) A CA1 eacutes CA3c reacutegioacutekban azonban markaacutens
vaacuteltozaacutest tapasztaltaltunk NMDA hataacutesaacutera a cGMP jeloumllt GABAerg axonok
tekinteteacuteben (az eredeti 0-roacutel 573-ra nőtt a jeloumllt terminaacutelisok szaacutema a CA1-ben) A
jeloumllt terminaacutelisok intenzitaacutesa is joacuteval erősebbnek bizonyult a CA3ab terminaacutelisaival
oumlsszehasonliacutetva
Kompetitiacutev (D-AP5 50μM) eacutes non-kompetitiacutev (MK-801 50μM) NMDA
receptor antagonistaacuteval toumlrteacutenő előkezeleacutes kiveacutedte a CA1 reacutegioacuteban az NMDA cGMP-re
gyakorolt hataacutesaacutet miacuteg semi hataacutessal sem volt a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisaira ami arra
utal hogy csak a CA1 eacutes nem a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisai szabaacutelyozhatoacutek NMDA
indukaacutelta NO termeleacutessel (n=4 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra D)
94
15 Aacutebra NMDA-receptor alegyseacutegek eloszlaacutesaacutenak vizsgaacutelata eacutes kolokalizaacutecioacuteja a
kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaival
95
A Kontroll eacutes NMDA-indukaacutelt cGMP-immunjeloumllt CA1 eacutes CA3ab kosaacuterterminaacutelisok
GAD65 tartalmaacutenak vizsgaacutelata A CA1 reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt a GAD65
tartalmuacute terminaacutelisok nem tartalmaztak cGMP-t miacuteg NMDA hataacutesaacutera toumlbbseacuteguumlk
erősen immunpozitiacutev lett (n=513 GAD pozitiacutev terminaacutelis n=375 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) A CA3ab reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neacutehaacuteny
gyengeacuten jeloumllt cGMP-pozitiacutev terminaacutelis megfigyelhető volt (n=330 GADpozitiacutev n=118
cGMP pozitiacutev terminaacutelis 2 aacutellatboacutel meacuterve) azonban NMDA adagolaacutesaacutera itt nem
vaacuteltozott a jeloumlleacutes meacuterteacuteke eacutes erősseacutege sem (n=290 GAD pozitiacutev eacutes n=201 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) B A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute
meacutereacutesek azt mutatjaacutek hogy az NMDA receptorok (a GluN1 alegyseacuteg alapjaacuten)
besűrűsoumldnek a GABAerg gaacutetloacute szinapszisokban (129-szer nagyobb receptor sűrűseacuteg)
a nem szinaptikus sejttest membraacutennal oumlsszehasonliacutetva A receptor jeloumlleacutes a serkentő
szinapszisokban volt a legsűrűbb (97-szerese a GABAerg szinapszisokban meacutert
eacuterteacuteknek) C A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany NMDA-receptor jeloumlleacutes posztszinaptikus
membraacutenhoz viszonyiacutetott eloszlaacutesa azt mutatta hogy a GABAerg szinapszisokban az
NMDA-receptorok a posztszinaptikus membraacutenhoz asszociaacuteloacutednak Preszinaptikus
NMDA-receptorok jelenleacuteteacutere nincs bizonyiacuteteacutek DndashF A GluN1 GluN2A eacutes GluN2B
receptor alegyseacutegek piramissejtek sejttest-membraacutenjaacuten meacutert immunarany sűrűseacutege
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekből Mindhaacuterom alegyseacuteg eseteacuteben a haacutetteacuter jeloumlleacutes (az
E-oldalon neacutezve) elhanyagolhatoacutenak bizonyult miacuteg a sejtplazma felőli P-oldal eseteacuteben
az immunarany jel beduacutesulaacutesaacutet figyeltuumlnk meg a GABAerg szinapszisokban (Gaacutetloacute szin)
a szomszeacutedos nem szinaptikus membraacuten (Extraszin membraacuten) feluumlletekhez keacutepest G A
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekben immunarannyal jeloumllt NMDA receptor alegyseacutegek
beduacutesulaacutest mutatnak a sejttesten leacutetesiacutetett teljesen rekonstruaacutelt GABAerg
szinapszisokban Az agykeacutergi piramissejtekre specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egeacuterben
hiaacutenyzott a szinaptikus GluN1 jeloumlleacutes
H I Az NMDA receptor alegyseacutegek szaacutezaleacutekos kolokalizaacutecioacuteja kombinaacutelt
immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute sorozatmetszetek teljesen
rekonstruaacutelt parvalbumin (PV) eacutes vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGLuT3)
tartalmuacute terminaacutelisainak szinapszisaiban Roumlvidiacuteteacutes Beaacutegy előtti imm= Beaacutegyazaacutes
előtti immunreakcioacute
96
Azeacutert hogy kizaacuterjuk annak a lehetőseacutegeacutet hogy feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium
csatornaacutek hozzaacutejaacuterulnak az NMDA indukaacutelta hataacuteshoz gaacutetoltuk a posztszinaptikusan
elhelyezkedő L- eacutes R-tiacutepusuacute kalcium csatronaacutekat (20μM nifedipin + 100nM SNX482)
Az 5μM NMDA adagolaacutesaacutera bekoumlvetkező hataacutes mit sem vaacuteltozott (a kettős
immunfluoreszcens meacutereacutesekből szaacutermazoacute araacutenyok azonosak voltak) ami azt sugallja
hogy az NMDA receptorok műkoumldeacutese szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacuteteacutele az NO-cGMP
jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz (n=10 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra E) Az NMDA okozta hataacutes
szinteacuten teljesen kiveacutedhető volt ha nNOS gaacutetloacuteval (L-NAME 100μM n=5 szelet 3
egeacuter) vagy NO receptor gaacutetloacuteval (ODQ 20μM n=14 szelet 5 egeacuter 14 aacutebra G F)
előinkubaacuteltuk a szeleteket
Megvizsgaacuteltuk a tovaacutebbiakban azt is hogy a piramissejtek eacutes interneuronok
spontaacuten akcioacutes potenciaacutel generaacutelaacutesa mennyiben jaacuterult hozzaacute az NMDA hataacutesaacutehoz ezeacutert
a kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan magneacuteziummentes ACSF-ben amibe 1μM
tetrodotoxint (TTX) tettuumlnk de eredmeacutenyek teljesen azonosak lettek Hogy bizonyiacutetsuk
az nNOS kizaacuteroacutelagos szerepeacutet a kiacuteseacuterleteinkben nNOS geacutenkiuumltoumltt egerekből is
keacutesziacutetettuumlnk tuacuteleacutelő szeleteket (14 aacutebra H-I) Minden idegi cGMP festeacutes eltűnt a
kontroll (n=8 szelet 4 egeacuter) eacutes az NMDA kezelt szeletekből is (n=9 szelet 4 egeacuter) a
hippokampusz minden reacutegioacutejaacuteban Megmaradt a cGMP jel azonban az erekben az
nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban is az endoteliaacutelisan talaacutelhatoacute eNOS aktivitaacutesnak
koumlszoumlnhetően Eredmeacutenyeink azt sugalljaacutek hogy a legvaloacutesziacutenűbb mechanizmus az
NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis kalcium beaacuteramlaacutes ami nNOS-fuumlggő cGMP
termeleacutest vaacutelt ki a hippokampaacutelis CA1 eacutes CA3c reacutegioacute GABAerg terminaacutelisaiban Habaacuter
ebben a munkaacuteban a GABAerg szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk eacuterdemes megemliacuteteni
hogy az NMDA-indukaacutelta cGMP termeleacutes jelen volt a CA1 stratum radiatum
neuropiljeacuteben miacuteg hiaacutenyzott a stratum lacunosum-moleculareacuteboacutel Eacuterdekes hogy ebben
a keacutet reacutegioacuteban az LTP eacutes LTD leacutetrejoumltteacutehez szuumlkseacuteges felteacutetelek jellemzően kuumlloumlnboumlzők
(Takahashi and Magee 2009 Xu et al 2010) amit reacuteszben megmagyaraacutezhat a fent
emliacutetett NO-jelaacutetvitelbeacuteli kuumlloumlnbseacuteg Technikai oldalroacutel neacutezve a koraacutebbi NMDA
receptor agonista vagy antagonista adaacutesaacuteval jaacuteroacute elektrofizioloacutegiai eacutes farmakoloacutegiai
kiacuteseacuterletek eacutertelmezeacuteseacuteneacutel figyelembe kell venni egyreacuteszt a GABAerg szinaptikus
aacuteramokban leacutetrejoumlvő maacutesreacuteszt a haacuteloacutezati aktivitaacutesban bekoumlvetkező indirekt hataacutesaacutet az
NMDA-NO-cGMP jelaacutetviteli uacutetvonalnak
97
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutege
A fenti kiacuteseacuterletek azt sugalltaacutek hogy az NMDA receptoroknak koumlzel kell lenniuumlk a
GABAerg szinapszisokhoz Eacuteppen ezeacutert kvantitatiacutev beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany
jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegre olyan antitestekkel amik bizonyiacutetottan
specifikus jeloumlleacutest adnak (reacuteszletes leiacuteraacutes az V3 fejezetben talaacutelhatoacute) A piramissejtek
tuumlskeacuteiről joacutel ismert hogy kifejeződnek bennuumlk ezek az alegyseacutegek (laacutesd a III631
alfejezetben) amit mi is
megerősiacutetettuumlnk (16
aacutebra A-C jobb oldali
oszlop)
16 aacutebra Az NMDA
receptor alegyseacutegek a
CA1 piramissejtek
sejttesteacutere eacuterkező szi-
napszisok posztszinap-
tikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
helyezkednek el
Az elektron-
mikroszkoacutepos aacutebraacutekon
beaacutegyazaacutes utaacuteni
immunarany moacutedszerrel
jeloumllt NMDA receptor
alegyseacutegek laacutethatoacutek
(fekete szemcseacutek) AndashC
A GluN1 GluN2A eacutes
GluN2B alegyseacutegek
mind a GABAerg
(baloldali aacutebra) mind a
glutamaacuteterg (jobboldali
98
aacutebra) szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban felduacutesulnak azonban jelentős
mennyiseacutegi kuumlloumlnbseacuteg tapasztalhatoacute koumlzoumlttuumlk D Ugyanazon szinapszis
sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute szomszeacutedos metszetek GluN2B eacutes GluN2A immunjeloumlleacutese
(ezuumlst intenzifikaacutelt arany szemcseacutek) Az aacutebra alsoacute feleacuten laacutethatoacute szinapszisban mindkeacutet
receptor alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute (nyilak) miacuteg a maacutesik szinapszisban csak a GluN2A
alegyseacuteg jeloumllődoumltt (nyiacutelhegyek) E Ugyanazon szinapszis sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute
szomszeacutedos metszetek GluN2B-GluN1-GluN2A immunarany jeloumlleacutese (nyilak)
Roumlvidiacuteteacutesek t terminaacutelis s piramissejt-sejttest sp tuumlske-fej Leacutepteacutek 100 nm
Ezen feluumll a GluN1 2A eacutes a 2B alegyseacuteg egyeacutertelműen megtalaacutelhatoacute volt a
piramissejtek sejtesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
(16 aacutebra A-C bal oldali oszlop) Az immunarany jel aacutetlagos taacutevolsaacutega a
posztszinaptikus membraacutentoacutel amit a szinapszis siacutekjaacutera merőlegesen meacutertuumlnk 363 nm-
nek adoacutedott az intracellulaacuteris oldalon (mediaacuten 0-128 interkvartilis taacutevolsaacuteg laacutesd meacuteg
15aacutebra C Az aranyszemcseacutek 728-a posztszinaptikus eacutes 272-a volt a szinaptikus
reacutesben n=104 aranyszemcse) ami azt mutatja hogy az NMDA receptorok a GABAerg
szinapszisokban is posztszinaptikusan helyezkednek el Nem talaacuteltunk preszinaptikus
jelet Ezt koumlvetően ezzel a teljesen kvantitatiacutev moacutedszerrel megbecsuumlltuumlk a serkentő eacutes
periszomatikus gaacutetloacute szinapszisok NMDA receptor sűrűseacutegeacutet A GluN1 alegyseacuteg
immunarany sűrűseacutegeacutet meacutertuumlk mivel az minden NMDA receptorban egyformaacuten van
jelen Veacuteletlenszerű mintaacutet vettuumlnk a periszomatikus GABAerg (n=54 szinapszis 2
egeacuterből) eacutes a dendritikus tuumlske szinapszisokboacutel (a stratum radiatumboacutel n=98 szinapszis
2 egeacuter) A GABAerg szinapszisokban az NMDA receptor sűrűseacutege 973plusmn134-szer
kisebb volt mint a tuumlske szinapszisokban (GABAerg 255plusmn013 tuumlske 2484plusmn471
aranyszemcseμm 15 aacutebra B) Mindazonaacuteltal a GABAerg szinapszisok 18-szor
nagyobbak mint a tuumlske szinapszisok (Nyiacuteri et al 2001 Racca et al 2000) iacutegy az
NMDA receptorok becsuumllt szaacutema csak 54plusmn075-szor kevesebb a GABAerg
szinapszisokban Neacutehaacuteny NMDA receptort extraszinaptikusan is talaacuteltunk a
piramissejtek sejttesteacuten (0198plusmn003 aranyszemcseμm 15aacutebra B) Azeacutert hogy
koumlzvetlenuumll bizonyiacutetsuk hogy a kuumlloumlnboumlző NMDA receptor alegyseacutegek egyazon
szinapszisban is megtalaacutelhatoacutek az alegyseacutegeket ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető
metszetein lokalizaacuteltuk (reacuteszletek az V3 fejezetben talaacutelhatoacutek) Azt talaacuteltuk hogy a
GluN1-2A GluN1-2B eacutes GluN2A-2B alegyseacutegek gyakran kolokalizaacuteltak (16 aacutebra D-
99
E) Ezentuacutel a haacuterom kuumlloumlnboumlző alegyseacuteget ugyanazon szinapszisban is kimutattuk (16
aacutebra E) Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy egyazon GABAerg szinapszis mind
GluN2A mind GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NMDA receptort hasznosiacutet
posztszinaptikusan
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisok nagy
reacutesze mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatok
Ahhoz hogy megvizsgaacuteljuk hogy a GABAerg szinapszisok milyen araacutenyban
tartalmaznak NMDA receptorokat nagyszaacutemuacute rekonstruaacutelt szinapszisra van szuumlkseacuteg
ezeacutert SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunjeloumlleacutest veacutegeztuumlnk A piramissejtek
sejttesteacutenek felsziacuteneacuten teljes szinaptikus aktiacutev zoacutenaacutek taacuterulnak fel ahogy a
plazmamembraacuten lipid kettős reacutetege ketteacutebe toumlrik az extracellulaacuteris (E)-oldalra eacutes a
protoplazmatikus (P)-oldalra
Egy a GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg C-terminaacutelis veacutege ellen
keacutesziacutetett antitest a P-oldal intramembraacuten feheacuterjeacuteinek (IMP) sűrű csoportjaacutet jeloumllte
(Kasugai et al 2010) A GABAerg szinapszisokban nagy a helyi GABAAR alegyseacuteg
immunarany sűrűseacuteg ezeacutert egy ezen alapuloacute nem elfogult koumlruumllhataacuteroloacute moacutedszerrel
hataacuteroztuk meg a veacutelt GABAerg szinapszisok hataacuteraacutet (reacuteszletes leiacuteraacutes a V101
alfejezetben talaacutelhatoacute 8 aacutebra) Ezt koumlvetően GABAAR eacutes NMDAR alegyseacutegek elleni
kettős immunarany jeloumlleacutes segiacutetseacutegeacutevel megbecsuumlltuumlk az NMDA receptor alegyseacuteget
tartalmazoacute GABAerg szinapszisok minimum araacutenyaacutet Mindegyik NMDA receptor
alegyseacuteg ellenes antitest erős jeloumlleacutest adott a piramissejt tuumlskeacuteken (17 aacutebra A-C
beteacutetek) de asszociaacuteloacutedott a GABAAR tartalmuacute szomatikus szinapszisokkal is (17 aacutebra
A-D) Az antitest haacutetteacuterjeloumlleacuteseacutet a szomatikus E-oldalon meacutertuumlk eacutes elhanyagolhatoacute
meacuterteacutekűnek bizonyult (031plusmn008 aranyszemcseμm2 a GluN1 esteacuteben 079plusmn016
aranyszemcseμm2 a GluN2A eacutes 055plusmn018 aranyszemcseμm
2 a GluN2B alegyseacuteg
eseteacuteben) Az NMDAR jelsűrűseacuteg a GABAA receptor-duacutes teruumlleteken (GABAerg
szinapszisokban) azonban 2980plusmn685 aranyszemcseμm2 (n=82 szinapszis 3 egeacuter) volt
a GluN1 4777plusmn677 aranyszemcseμm2 (n=48 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2A eacutes
4583plusmn1158 aranyszemcseμm2 (n=44 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2B immunarany
reakcioacute eseteacuteben
100
17 aacutebra A fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletek alapjaacuten az NMDA-receptor jeloumlleacutes a
posztszinaptikus GABAAR jeloumlleacutessel egyuumltt fordul elő
Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacutekon replika immunarany reakcioacuteboacutel szaacutermazoacute CA1
piramissejtek sejttesteacuten elhelyezkedő GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldala
laacutethatoacute (az aacutebraacuten szuumlrke vonallal hataacuterolva) AndashC Kettős immunarany jeloumlleacutes a
GABAAR β3 alegyseacuteg (10nm aranyszemcseacutek) eacutes az NMDA receptor alegyseacutegek (5 nm
aranyszemcseacutek az aacutebraacuten nyiacutellal jeloumllve) ellen Joacutel laacutethatoacute a GluN1 (A) GluN2A (B) eacutes
GluN2B (C) alegyseacutegek erőteljes asszociaacutecioacuteja a GABAerg szinaptikus teruumlletekhez A
beteacutet aacutebraacutekon felteacutetelezett piramissejt tuumlskeacuteken levő NMDA receptor alegyseacuteg jeloumlleacutesek
laacutethatoacutek Leacutepteacutek 100nm D Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten az NMDA receptorok eacutes
GABAAR szoros egyuumlttaacutellaacutesa figyelhető meg egy piramissejt sejttest-feluumlleteacuten leacutevő oumlt
101
kuumlloumlnaacutelloacute szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten Az IMP csoportosulaacutesok szoacutervaacutenyosan
helyezkednek el a piramissejt egeacutesz plazma felőli P-oldalaacuten Keacutet kisebb extracellulaacuteris
E-oldal toumlreacutes laacutethatoacute a replikaacuten keacutekkel jeloumllve A GABAAR immunarany jeloumlleacutes (az
aacutebraacuten zoumlld gyűrűkkel jeloumllve) felduacutesul az IMP csoportosulaacutesok menteacuten A GABAAR helyi
sűrűseacuteg-eloszlaacutesa alapjaacuten elfogultsaacuteg neacutelkuumll hataacuteroztuk meg a szinaptikus teruumlleteket
(az aacutebraacuten halvaacutenyzoumlld teruumlletkeacutent laacutethatoacute szuumlrke vonallal hataacuterolva) Ezt koumlvetően
figyeltuumlk meg a GluN1 alegyseacuteg elhelyezkedeacuteseacutet (piros gyűrűkkel hataacuterolva) Veacutegezetuumll
a GluN1 alegyseacuteg immunarany sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet meacutertuumlk meg szinaptikus eacutes
szinapszison kiacutevuumlli sejttest felsziacuteneken Leacutepteacutek 200 nm
Maacuteskeacuteppen fogalmazva a szinaptikus NMDAR sűrűseacuteg a meacutert haacutetteacuter-jeloumlleacutes
9906-szorosa a GluN1 6278-szorosa a GluN2A eacutes 9479-szorosa volt a GluN2B
immunreakcioacute eseteacuteben (15 aacutebra D-F) Ennek megfelelően azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus GABAerg szinapszisok 662plusmn68-a (n=82) volt GluN1 pozitiacutev
655plusmn111-a (n=48) volt GluN2A eacutes 705plusmn96-a (n=44) volt GluN2B pozitiacutev (15
aacutebra G) eacutes a szinaptikus receptorsűrűseacuteg minden egyes szinapszis esteacuteben meghaladta
a haacutetteacuter meacuterteacutekeacutenek 30-szorosaacutet Az egy szinapszisban leacutevő aacutetlagos NMDAR
aranyszemcse szaacutem az NMDAR pozitiacutev szinapszisokban 302plusmn051
aranyszemcseszinapszis volt a GluN1 521plusmn095 a GluN2A eacutes 441plusmn054
aranyszemcseszinapszis a GluN2B eseteacuteben (17 aacutebra) A meacutereacutesi eredmeacutenyeink kisseacute
alulbecsuumllhetik a teacutenyleges szinaptikus NMDAR sűrűseacuteget a toumlbbi membraacutennal
oumlsszehasonliacutetva mert a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes akadaacutelyozhatja az NMDAR-
asszociaacutelt immunarany reacuteszecskeacutek hozzaacutefeacutereacuteseacutet a szinapszishoz (Reacuteszletes leiacuteraacutes a V10
fejezetben talaacutelhatoacute) Az aranyszemcseacutek szaacutema eacutes a szinaptikus teruumllet szignifikaacutens
pozitiacutev korrelaacutecioacutet mutatott minden alegyseacuteg-jeloumlleacutes eseteacuteben (Spearman-R korrelaacutecioacute
r=03652 p=000074 a GluN1 eseteacuteben r=05002 p=000029 a GluN2A eseteacuteben
r=04018 p=00069 a GluN2B eseteacuteben) vagyis mineacutel nagyobb egy szinapszis annaacutel
toumlbb NMDAR alegyseacuteget tartalmazott Az aranyszemcseacutek sűrűseacutege viszont nem
vaacuteltozott a szinaptikus teruumllettel (Spearman-R korrelaacutecioacute r=-00031 p=09781 a GluN1
eseteacuteben r=01357 p=03576 a GluN2A eseteacuteben r=- 02923 p=00542 a GluN2B
eseteacuteben) Nem talaacuteltunk szinaptikus GluN1-re jeloumllt aranyszemcseacuteket a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuten a piramissejt specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egerekben (15 aacutebra G n=34
102
szinapszis 2 egeacuter) Az interneuronok dendrittoumlrzseacutere eacuterkező glutamaacuteterg szinapszisok
viszont intenziacuteven jeloumllődtek ezekben az egerekben (nincs aacutebra) azt mutatva hogy a
szomatikus jel hiaacutenya nem technikai okokboacutel eredt a geacutenkiuumltoumltt aacutellatokban ugyanis csak
a piramissejtekből hiaacutenyzott a GluN1 feheacuterje az interneuronokboacutel nem
Tekintve hogy elektrofizioloacutegiai kiacuteseacuterletek maacuter mutattaacutek hogy
extraszinaptikusan is vannak NMDA receptorok (reacuteszletes kifejteacutes a III632
alfejezetben talaacutelhatoacute) megvizsgaacuteltuk az extraszinaptikus sejttest membraacutenokat is Az
extraszinaptikus NMDAR sűrűseacuteg 676plusmn172 910plusmn151 eacutes 265plusmn066
aranyszemcseμm2 volt a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni immunreakcioacuteban kuumlloumln-
kuumlloumln Ez a sűrűseacuteg 449-szor 541-szor eacutes 1762-szor volt alacsonyabb a szinaptikus
sűrűseacutegekneacutel de meacuteg mindig 2205-szor 1202-szor eacutes 549-szor nagyobb a hatter
festődeacutesneacutel a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni reakcioacutekban egyenkeacutent (15 aacutebra D-
F) Ezek az NMDA receptorok talaacuten (pl aktivitaacutesfuumlggő moacutedon) keacutesőbb a GABAerg
szinapszisokba keruumllnek vagy asszociaacuteloacutednak lipid-tutaj feheacuterjeacutekkel amik az NMDA
receptorok internalizaacutecioacutejaacutet vezeacuterlik (Swanwick et al 2009)
Oumlsszefoglalva a CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok
legalaacutebb keacutetharmada tartalmaz NMDA receptor alegyseacutegeket a felnőtt
hippokampuszban
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
posztszinaptikus NMDA receptorok
Azeacutert hogy meghataacuterozzuk az NMDAR pozitiacutev GABAerg szinapszisok
eredeteacutet eacutes hogy tovaacutebb erősiacutetsuumlk hogy kizaacuteroacutelag posztszinaptikusak az NMDA
receptorok beaacutegyazaacutes előtti immunarany kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B
alegyseacuteg ellen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban Minden alegyseacuteg festeacutes
posztszinaptikusan helyezkedett el a szomatikus GABAerg szinapszisokban (18 aacutebra)
GABAerg terminaacutelisok nem festődtek A szomatikus GABAerg szinapszisokban meacutert
aranyszemcseacutek lineaacuteris sűrűseacutege a GluN1 reakcioacuteban 0520 aranyszemcseμm volt miacuteg
az extraszinaptikus jeloumlleacutes joacuteval alacsonyabb volt (0058 aranyszemcseμm) Ez az
eredmeacuteny-most meacuteg egy moacutedszer hasznaacutelataacuteval- tovaacutebb megerősiacuteti hogy az NMDA
receptorok specifikusan a GABAerg szinapszisokkal asszociaacuteloacutednak
103
104
18 Aacutebra Az NMDA-receptorok eacutes az nNOS egyuumltt fejeződnek ki a kosaacutersejtek
terminaacutelisaiban
AndashC A beaacutegyazaacutes előtti GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegek elleni
immunreakcioacutekboacutel szaacutermazoacute elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken a sejttestre eacuterkező
GABAerg szinapszisokban kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan elhelyezkedő NMDA-receptor
jeloumlleacutes laacutethatoacute Et glutamaacuteterg terminaacutelis It GABAerg terminaacutelis Ps piramissejt
sejtteste Leacutepteacutek (C-ben) AndashC 200 nm DndashK Beaacutegyazaacutes előtti kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez reakcioacutekboacutel szaacutermazoacute felveacutetelek Sorozat- (D F H) eacutes egyes-(IndashK)
metszeteken laacutethatoacute hogy mind a PV- mind pedig a vGluT3CCK-pozitiacutev (soumlteacutet
csapadeacutek) kosaacutersejt-terminaacutelisok szinapszisai posztszinaptikusan kifejezik a GluN1 2A
eacutes 2B alegyseacutegeket (aranyszemcseacutek nyilakkal jeloumllve) E Sorozatmetszeteken laacutethatoacute
hogy az nNOS posztszinaptikusan van jelen mind a PV- (E) mind pedig a vGluT3-
pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban Leacutepteacutek (K-ban) DndashK 250 nm
Ezt koumlvetően immunarany-immunperoxidaacutez kettős jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk NMDAR-
parvalbumin (PV) eacutes NMDAR- vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3 (vGluT3) ellen Az
utoacutebbiroacutel joacutel ismert hogy az interneuronok koumlzuumll kizaacuteroacutelag a kolecisztokinin (CCK)-
tartalmuacuteakban talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (laacutesd III342 alfejezet Somogyi et
al 2004) eacutes koumlruumll-beluumll 90-aacutet jeloumlli meg CCK-pozitiacutev kosaacuterterminaacutelisoknak a CA1
reacutegioacuteban (nem publikaacutelt megfigyeleacutes) A hippokampuszban nincs aacutetfedeacutes a PV- eacutes
CCK-tartalmuacute interneuron populaacutecioacutek koumlzt Azt talaacuteltuk hogy a PV pozitiacutev
terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett szinapszisok 426-a (n=47 szinapszis 2 egeacuterből) volt jeloumllt
GluN1alegyseacutegre 364 (n=33 2 egeacuter) GluN2A alegyseacutegre eacutes 306 (n=36 2 egeacuter)
volt jeloumllt GluN2B alegyseacutegre (18 aacutebra D H J 15 aacutebra H) A vGluT3 pozitiacutev
terminaacutelisok szinapszisai eseteacuteben 610 (n=41 2 egeacuter) volt pozitiacutev GluN1-re 429
(n=28 2 egeacuter) GluN2A-ra eacutes 379 (n=29 2 egeacuter) GluN2B-re (18 aacutebra F I K 15
aacutebra I) Habaacuter a munkaacutenk soraacuten a szomatikus szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk neacutehaacuteny
dendritikus gaacutetloacute szinapszis szinteacuten pozitiacutev volt NMDAR alegyseacutegekre (nem mutatjuk)
Mivel az nNOS eacutes az NMDA receptor antitestek mind nyuacutelban keacuteszuumlltek iacutegy
nincs megbiacutezhatoacute moacutedszer arra hogy direkt kolokalizaacuteljuk ezeket az antitesteket Ennek
elleneacutere az a teacuteny az nNOS eacutes az NMDA receptor jelen volt a kosaacutersejt-
105
szinapszisokban (majdnem azonos araacutenyban reacuteszletes kifejteacutes a VII6 fejezetben
talaacutelhatoacute) szinteacuten erősen azt sugallja hogy kolokalizaacuteloacutednak a szomatikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus kompartmentjeacuteben
106
VII MEGBESZEacuteLEacuteS
Eacutertekezeacutesem legfontosabb eredmeacutenyei a koumlvetkezők
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokban
A hippokampaacutelis piramissejtekről joacutel ismert hogy kifejeznek nNOS-t eacutes leiacutertaacutek
a serkentő szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacutehoz viszonyiacutetott pontos
elhelyezkedeacuteseacutet is (laacutesd III51 alfejezetben) Feltehetően azeacutert nem volt adat az nNOS
107
GABAerg szinapszokban valoacute elhelyezkedeacuteseacuteről mert a serkentő szinapszisok
hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesaacuteban betoumlltoumltt szerepe toumlbb figyelmet nyert (laacutesd III572
alfejezet) illetve azeacutert is mert az nNOS jel csak nagyon gyengeacuten fixaacutelt szoumlveten
mutathatoacute ki beaacutegyazaacutes előtti kiacuteseacuterletekben (laacutesd V2 fejezet) A hippokampaacutelis CA1
piramissejtek kuumlloumlnboumlző tiacutepusuacute interneuronok aacuteltal szabaacutelyozoacutednak (laacutesd a III34
alfejezetben) melyek a piramissejtek kuumlloumlnboumlző domeacutenjeit ceacutelozzaacutek Kvantitatiacutev
eredmeacutenyeink eacutes a kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek arra engednek koumlvetkeztetni hogy a
kosaacutersejtek (mind a PV mind CCKvGluT3 tiacutepusuacute) aacuteltal keacutepzett szinapszisok nagy
reacutesze nNOS tartalmuacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is Hasonloacutean az AIS szinapszisok
melyeket a kandelaacuteber-sejtek keacutepeznek eacutes szaacutemos dendritikus szinapszis is nNOS
pozitiacutev volt A NO szaacutemaacutera a membraacutenok szabadon aacutetjaacuterhatoacutek meacutegis a NO jel csak paacuter
mikromeacuteterig detektaacutelhatoacute a termelődeacutes helyeacutetől (Iino 2006 Namiki et al 2005) Ezek
a tulajdonsaacutegok azt sugalljaacutek hogy a NO jelaacutetvitel nemcsak hateacutekony eacutes gyors vaacutelaszra
keacutepes hanem szinapszis specifikus is (laacutesd a III53 alfejezetben) Eredmeacutenyeink
szerint az nNOS nagy felduacutesulaacutest mutatott a GABAerg szinapszisokban (a
posztszinaptikus membraacutenban) a szomszeacutedos nem-szinaptikus membraacuten domeacutenekkel
oumlsszehasonliacutetva eacutes az interneuron terminaacutelisok melyek ezeket a szinapszisokat
alkotjaacutek tartalmaztak NO receptor NOsGC-t
Az nNOS akkor keacutepes NO termeleacutesre ha L-arginin eacutes oxigeacuten jelenleacuteteacuteben a
megemelkedett intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute hataacutesaacutera a kalcium-kalmodulin azt
aktivaacutelja (Bredt eacutes Snyder 1990 Lee eacutes Stull 1998) A serkentő szinapszisokban ezt a
lokaacutelis kalcium koncentraacutecioacutet szinaptikus NMDA receptorok eacutes egyeacuteb feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek tartjaacutek fenn Eddig nem igazoltaacutek olyan kalcium csatornaacutek jelenleacuteteacutet
a GABAerg szinapszisokban amik kellően magas kalcium szintet biztosiacutetanaacutenak a
GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten egeacuteszen lokaacutelisan Mindez nem is
meglepő tekintve hogy ezek beduacutesulaacutesa igen valoacutesziacutenűtlennek tűnt egy gaacutetloacute
szinapszisban Az L- eacutes T-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek jelen vannak ezen
szinapszisok koumlruumll a dendriteken eacutes a periszomatikus membraacutenokon (Kaacuteli eacutes Freund
2005 Magee et al 1998) Ezek a csatornaacutek mind dendritikus mind visszaterjedő
akcioacutes potenciaacutel hataacutesaacutera aktivaacuteloacutedhatnak megemelve a sejten beluumlli kalcium
koncetraacutecioacutejaacutet Amikor azonban az NMDA-adagolaacutes hataacutesaacutet vizsgaacuteltuk a
feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek gaacutetlaacutesa egyaacuteltalaacuten nem befolyaacutesolta a cGMP-jeloumlleacutest
108
(14 aacutebra E VI6 fejezet) iacutegy kicsi a valoacutesziacutenűseacutege hogy szerepet jaacutetszanaacutenak az
nNOS aktivaacutelaacutesaacuteban Bizonyos irodalmi adatok alapjaacuten az nNOS metabotroacutep
receptorokon keresztuumll intracellulaacuteris kalcium forraacutesboacutel is aktivaacutelhatoacute a mAchR
(kifejezetten M1M3) aktivaacutecioacutejaacutet vizsgaacuteltaacutek (Hu eacutes el-Fakahany 1993 Mathes eacutes
Thompson 1996) raacuteadaacutesul az M1M3 receptorok a piramissejtek teljes
szomatodendritikus tengelyeacuten megtalaacutelhatoacutek (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) valamint a mGluR5 aktivaacutecioacuteja hozhatoacute meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe
nNOS aktivaacutelaacutessal ami viszont leacutenyegesen kisebb mennyiseacutegben van jelen a (tuumlskeacuten
kiacutevuumlli) szomatodendritikus reacutegioacuteban (Lujaacuten et al 1997) Maacutes kutatoacutecsoportok szerint
azonban az nNOS kizaacuteroacutelag extracellulaacuteris forraacutesboacutel aktivaacutelhatoacute (Alagarsamy et al
1994 Muir et al 2010) Sajaacutet kiacuteseacuterleteink a metabotroacutep receptorok ingerleacuteseacutere ez
utoacutebbit tudtaacutek megerősiacuteteni a hippokampuszra neacutezve ugyanis sem a mAchR agonista
karbachol sem a mGluR5 agonista DHPG kuumlloumlnboumlző koncetraacutecioacutekban eacutes ideig
alkalmazva sem volt keacutepes az NO jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacutera (nem publikaacutelt adatok) A
lehetseacuteges kalcium forraacutesokat megvizsgaacutelva tehaacutet kizaacuteroacutelag az NMDA receptorok
aktivaacutelaacutesa tudta elindiacutetani az NO szinteacuteziseacutet (reacuteszletesen laacutesd VII5 eacutes VII6
fejezetben)
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
sal
Az NOsGC alegyseacutegek mRNS eloszlaacutesaacutet 8 napos patkaacuteny hippokampuszban kis
felbontaacutessal maacuter leiacutertaacutek eszerint gyenge α1 eacutes erősebb α2 eacutes β1 alegyseacuteg mintaacutezat volt
megfigyelhető (Gibb eacutes Garthwaite 2001) Felnőtt patkaacutenyokban ugyancsak kis
nagyiacutetaacutessal fennmaradt a nagy kuumlloumlnbseacuteg az α1 eacutes α2 alegyseacuteg festődeacuteseacuteben (Pifarreacute et
al 2007) Eredmeacutenyeink elsőkeacutent taacutertaacutek fel nagy felbontaacutessal sejtes szinten az α
alegyseacutegek elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban valamint az α1 eacutes α2 alegyseacuteg
festődeacuteseacutenek szeacutetvaacutelaacutesaacutet immunhisztokeacutemiai moacutedszerrel Kimutattuk hogy miacuteg az α1β1
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptor csak interneuronokban fejeződik ki addig az α2β1
komplex csak piramissejtekre korlaacutetozoacutedik mind egeacuterben mind patkaacutenyban
Eredmeacutenyuumlnk miszerint gyakorlatilag minden α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron pozitiacutev
volt β1 alegyseacutegre eacutes fordiacutetva nemcsak igazolja az antitestek specificitaacutesaacutet de
109
immunhisztokeacutemiai bizonyiacuteteacutekot szolgaacuteltat arra hogy nincs olyan interneuron ami csak
α2 tartalmuacute NOsGC-t fejezne ki A legtoumlbb periszomatikus axon terminaacutelis kifejezett
NOsGC α1 alegyseacuteget ami nagyban valoacutesziacutenűsiacuteti hogy mindkeacutet tiacutepusuacute szomatikus
gaacutetloacute szinapszis jeloumllődoumltt ezekben az aacutellatokban Raacuteadaacutesul sok axo-axonikus terminaacutelis
is tartalmazott NOsGC-t Ezek az adatok joacutel illeszkednek a periszomatikus szinapszisok
nNOS jeloumlleacuteseacuteneacutel tapasztaltakhoz ami azt sugallja hogy az NO szintaacutez eacutes az NO
receptor kifejeződeacutese a szinapszis keacutet oldalaacuten egybeesik A dendritikus eacutes
periszomatikus GABAerg terminaacutelisok NOsGC jeloumllődeacutese egeacuterben eacutes patkaacutenyban
megerősiacuteti hogy az NO jel detektaacutelhatoacute ezekben a terminaacutelisokban
Habaacuter a keacutet α alegyseacuteg elsődleges szerkezete jelentősen csak a regulaacutetoros
domeacutenben teacuter el egymaacutestoacutel eddig a keacutet izoforma- α1β1 eacutes α2β1- koumlzt semmilyen
funkcionaacutelisan relevaacutens kuumlloumlnbseacuteget sem mutattak ki a regulaacutecioacutes tulajdonsaacutegaik
szubsztraacutet affinitaacutesuk katalitikus aktivitaacutesuk vagy NO szenzitivitaacutesuk tekinteteacuteben (
laacutesd a III54 alfejezetben Russwurm et al 1998) Egy fontos kuumlloumlnbseacuteg azonban a keacutet
α alegyseacuteg koumlzt hogy szelektiacutev a szubcellulaacuteris ceacutelelemuumlk Uacutej eredmeacutenyek azt mutatjaacutek
hogy miacuteg az α1β1 izoforma citoplazmatikus addig az α2β1 izoforma lehorgonyzoacutedik a
PDZ-domeacutent hodozoacute PSD-95 feheacuterjeacutehez (Russwurm et al 2001) ami a serkentő
posztszinaptikus denzitaacutes egyik alkotoacuteja Tovaacutebbi adatokboacutel az is kideruumll hogy
valoacutejaacuteban a PSD-95 az NOcGMP kaszkaacuted szinte minden elemeacutevel keacutepes koumllcsoumlnhatni
beleeacutertve az nNOS-t is (Brenman et al 1996 Koesling et al 2004 Russwurm eacutes
Koesling 2002) Eacuteppen ezeacutert azt gondoljuk hogy a hippokampaacutelis piramissejtek
serkentő szinapszisaiban a PSD-95 koumlti az NOsGC α2β1-t az nNOS-sal eacutes az NMDA
receptorral egyuumltt a posztszinaptikus oldalon miacuteg preszinaptikusan az α2β1 egyeacuteb PDZ-
domeacuten tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutehez koumltődhet mint peacuteldaacuteul a szinapszis-asszociaacutelt
protein-97 (Muumlller et al 1995) Habaacuter a piramissejtekre eacuterkező GABAerg
szinapszisokban meacuteg nem figyeltek meg PSD-95 feheacuterjeacutet toumlbb PDZ-domeacuten tartalmuacute
horgonyzoacute feheacuterjeacutet mint a glutamaacutet-receptor-koumllcsoumlnhatoacute proteint (GRIP1) vagy a
szinaptikus aacutellvaacutenyzoacute molekula (SSCAM) sikeruumllt kimutatni (Charych et al 2004
Hirao et al 1998 Kittler et al 2004 Sumita et al 2007) Ezek tehaacutet horgonyzoacuteik
lehetnek az nNOS molekulaacuteknak a GABAerg szinapszisokban ahova akaacuter meacuteg az
NOsGC α2β1 izoforma is bekoumltődhet Ahogy a munkaacutenkboacutel is kideruumllt az α1β1 izoforma
pedig a szinapszisok preszinaptikus oldalaacuten vagyis csak a GABAerg terminaacutelisokban
110
volt jelen Spekulaacutecioacutekeacutent azt is felteacutetelezhetjuumlk hogy mivel az interneuronokon
veacutegződő serkentő szinapszisokban szinteacuten talaacutelhatoacute PSD-95 (El-Husseini et al 2000)
az α2 alegyseacuteg azonban hiaacutenyzik az interneuronokboacutel iacutegy az interneuronok serkentő
szinapszisaiboacutel hiaacutenyozhat a szinaptikus plaszticitaacutes ezen formaacuteja
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC koumlzvetiacutetette jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
Az in situ hibridizaacutecioacutes eacutes immunhisztokeacutemiai adatok azt mutattaacutek hogy nem
minden interneuron volt egyformaacuten pozitiacutev NOsGC α1 alegyseacutegre Megvizsgaacutelva neacutegy
ritkaacuten aacutetlapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet a fluoreszcens meacutereacuteseink azt mutattaacutek hogy
miacuteg a periszomatikus CCK eacutes PV pozitiacutev interneuronok nagy reacutesze kifejez NOsGC-t
addig a dendriteket ceacutelzoacute SOM eacutes nNOS pozitiacutev interneuronok kevesebb mint
egyharmada tartalmazott NOsGC-t Azt is kimutattuk hogy a CCK pozitiacutev kosaacutersejtek
amiket CB1 receptor ellenes immunreakcioacute segiacutetseacutegeacutevel azonosiacutetottunk sosem fednek
aacutet az nNOS tartalmuacute interneuronok populaacutecioacutejaacuteval a CA1 teruumlleteacuten Az NOsGC
kimutataacutesa ezen interneuronok egy bizonyos reacuteszeacuteben nem felteacutetlenuumll jelenti azt hogy
az NOsGC tartalom tovaacutebbi alpopulaacutecioacutekra osztanaacute ezeket az interneuron tiacutepusokat
Sokkal inkaacutebb egy dinamikusan vaacuteltozoacute aacutellapotfuumlggő tulajdonsaacutega lehet az NOsGC
tartalom ezeknek a sejteknek Mindazonaacuteltal eacuterdekes hogy szignifikaacutens korrelaacutecioacute
mutatkozott a PV vagy nNOS pozitiacutev sejttestek meacuterete eacutes NOsGCα1 tartalma koumlzoumltt
ami arra utal hogy az NOsGC jelenleacutete alapvető metabolikus kuumlloumlnbseacutegekkel van
kapcsolatban meacuteg egy adott interneuron populaacutecioacuten beluumll is (az ok-okozati oumlsszefuumlggeacutes
egyelőre bizonyiacutetaacutesra vaacuter) Oumlsszegezve eredmeacutenyeink megmutattaacutek hogy az NO
jelaacutetvitel molekulaacuteris alkotoacuteelemei jelen vannak a hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben eacutes kuumlloumlnboumlzik a glutamaacuteterg szinapszisokban talaacuteltakhoz
keacutepest Ez a molekulaacuteris kuumlloumlnbseacuteg lehetőveacute teszi a gaacutetloacute eacutes serkentő szinaptikus
plaszticitaacutes szelektiacutev eacutes kuumlloumlnboumlző manipulaacutecioacutejaacutet ami remeacutenyt adhat a joumlvőben olyan
idegrendszeri megbetegedeacutesek farmakoteraacutepiaacutejaacuteban melyek a serkenteacutes eacutes a gaacutetlaacutes
egyensuacutelyaacutenak felborulaacutesaacuteval jaacuternak az agykeacuteregben
111
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesra
Az NOsGC-eacuten keresztuumll leacutetrejoumlvő cGMP szinteacutezis a meghataacuterozoacute leacutepeacutes a NO
jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel az agyban (Boulton et al 1994 Makhinson et al 2006
Monfort et al 2002) Szubkortikaacutelis teruumlleteken a NO-NOsGC-cGMP uacutetvonal szerepeacutet
a GABAerg neurotranszmisszioacute serkenteacuteseacuteben (Klyachko et al 2001 Kraus eacutes Prast
2002 Li et al 2004) eacutes gaacutetlaacutesaacuteban (Ozaki et al 2000) is kimutattaacutek A hippokampusz
GABAerg szinapszisairoacutel egyetlen adat aacutell rendelkezeacutesuumlnkre amikor is a CCK (eacutes
CB1R) tartalmuacute kosaacutersejtek DSI jelenseacutegeacutet vizsgaacutelva az NO az eCB-okkal
egyuumlttműkoumldoumltt a GABAerg jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezve (Makara et al 2007) A
hippokampusz toumlbbi interneuronjaacutenak NO szabaacutelyozaacutesaacuteroacutel egyelőre nincs adat A
cGMP legfontosabb ceacutelelemei (reacuteszletesen laacutesd a III56 alfejezetben) (1) a CNG
csatornaacutek melyek koumlzuumll neacutehaacutenyat maacuter kimutattak hippokampaacutelis interneuronokban
(Kingston et al 1996 Loumlrincz et al 2002 Maccaferri eacutes McBain 1996) (2) a cGMP-
fuumlggő foszfodieacuteszteraacutezok (PDE) szinteacuten kimutathatoacutek interneuronokban eacutes (3) a PKG
enzimek ami valoacutesziacutenűleg szinteacuten megtalaacutelhatoacute interneuronokban (de Vente et al
2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKGII a paraventrikulaacuteris magban
NO-cGMP-fuumlggő moacutedon a GABAerg transzmisszioacute noumlvekedeacuteseacutet okozta (Li et al
2004) A PDE-k hataacutesai sokreacutetűek lehetnek visszahathatnak a cGMP bontaacutesaacutera cGMP
fuumlggő moacutedon kihathatnak a cAMP lebontaacutesaacutera eacutes a cAMP-fuumlggő PDE-k is fokozhatjaacutek
a cGMP lebontaacutesaacutet A cGMP-cAMP egyensuacutely eltolaacutesa is kihat a neurotranszmisszioacutera
Habaacuter a ceacutelelemek megleacutete toumlbbnyire igazolt a hippokampuszban interneuron tiacutepus
terminaacutelis populaacutecioacutes szintű eloszlaacutesuk nem ismert
Az agyban aacuteltalaacutenosan a NO hataacutesa kisseacute ellentmondaacutesos mind a GABAerg
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesa mind serkenteacutese ismert Erre toumlbb magyaraacutezat is lehetseacuteges vagy a
kiacuteseacuterleteket nem veacutegezteacutek megfelelő NO koncentraacutecioacute mellett ami nem meglepő
ismerve a mostansaacuteg napvilaacutegot laacutetott valoacutes fizioloacutegiaacutes NO koncentraacutecioacutekat (laacutesd a
III53 alfejezetben) vagy pedig lehet egyeacuteb bioloacutegiai magyaraacutezata is Utoacutebbira peacutelda
lehet hogy a koraacutebban emliacutetett ceacutelelemek kuumlloumlnboumlző kombinaacutecioacutei a terminaacutelis
populaacutecioacutekban akaacuter ellenteacutetes hataacutest is kifejthetnek a GABAerg transzmisszioacutera A
hippokampuszban ndash ahol az NO-eCB koumllcsoumlnhataacutesaacutet maacuter leiacutertaacutek ndash egy nemreacutegiben
publikaacutelt cikkből kideruumllt hogy ha a kainaacutet receptorok oumlnmagukban helyezkedtek el a
112
preszinaptikus terminaacutelison akkor aktivaacutecioacutejuk a transzmisszioacute serkenteacuteseacutet amikor
CB1 receptorokkal egyuumltt fejeződtek ki akkor annak gaacutetlaacutesaacutet okozzaacutek (Lourenccedilo et al
2010) Paacuterhuzamot vonva a periszomatikus kosaacutersejtekkel elkeacutepzelhetőnek tartom
hogy a PV kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a NO noumlvelneacute a GABA felszabadulaacutesaacutet a CCK-
CB1 kosaacuter terminaacutelisokban pedig a NO az eCB rendszerrel egyuumlttműkoumldve
csoumlkkenteneacute azt Ez funkcionaacutelis szempontboacutel is megaacutellnaacute a helyeacutet hiszen a CCK
kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel adott esetben (faacutezis-előretoloacutedaacutes) mindenkeacuteppen meg kell
szabadulni (a keacutet paacutelya erősiacuteti egymaacutest) miacuteg az ldquooacuteraműrdquo PV kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel
semmikeacuteppen sem erősiacuteteacutesuumlk pedig veacutelemeacutenyem szerint segiacuteteneacute az oszcillaacutecioacutekban
betoumlltoumltt szerepuumlket Egy ilyen ldquoJanusrdquo szabaacutelyozaacutesra szinteacuten elkeacutepzelhető egy PDE-
hipoteacutezis a kuumlloumlnboumlző PDE-k a jelaacutetvitel serkenteacuteseacutet eacutes gaacutetlaacutesaacutet is okozhatjaacutek Ha egy
ilyen szeacutetvaacutelaacutes teacutenyleg leacutetezne annak klinikai koumlvetkezmeacutenyei is lehetneacutenek hiszen a
legtoumlbb PDE-nak specifikus gaacutetloacuteszere is van raacuteadaacutesul ezek maacutes indikaacutecioacuteval maacuter
forgalomban leacutevő gyoacutegyszerek (sziacuteveleacutegtelenseacuteg erektilis zavarok)
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Az NMDA receptorok eacutes a kalciumfuumlggő nNOS egyuumltt van lehorgonyozva a
glutamaacuteterg szinapszisokban ami biztosiacutetja hogy az nNOS műkoumldeacutese aktivitaacutesfuumlggő
moacutedon koumlvetkezzen be Eredmeacutenyeink alapjaacuten a nNOS a piramissejtek sejttesteacutere
eacuterkező GABAerg szinapszisokban is kifejeződik Bizonyos periszomatikus
szinapszisokban a NO a szinaptikus transzmisszioacutet is keacutepes befolyaacutesolni (laacutesd előbb
(Makara et al 2007) Azt is kimutattuk hogy az NMDA receptorok felelősek lehetnek
az nNOS beindiacutetaacutesaacuteeacutert a GABAerg szinapszisokban eacutes ennek koumlvetkezmeacutenyekeacutent
keletkezik is cGMP a GABAerg terminaacutelisokban Radioimmunoassay segiacutetseacutegeacutevel maacutes
kutatoacutecsoportok kimutattaacutek hogy miacuteg NMDA (300 μM) adagolaacutesa hatalmas cGMP
noumlvekedeacutessel jaacuter a vad tiacutepusuacute egeacuter CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutejaacuteban addig nem
figyelhető meg cGMP szint noumlvekedeacutes az NOsGC α1-- egeacuter ugyanezen agyteruumlleteacuten
(Taqatqeh et al 2009) Tekintve hogy kiacuteseacuterleteinkben az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmuacute
NO receptor kizaacuteroacutelag GABAerg interneuronokban volt kimutathatoacute ezen az
agyteruumlleten a fenti eredmeacutenyek azt sugalljaacutek hogy az NMDA kivaacuteltotta cGMP
felhalmozoacutedaacutes elsősorban a GABAerg interneuronokban toumlrteacutent Valoacuteban azt talaacuteltuk
113
hogy a hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletekhez adagolt mindoumlssze 5μM NMDA massziacutev
cGMP halmozoacutedaacutest indukaacutelt a kosaacutersejtek axonterminaacutelisaiban Valoacutesziacutenűtlen azonban
hogy ez a hataacutes direkt moacutedon az interneuronok dendritjein leacutevő NMDA receptorokon
keresztuumll joumltt volna leacutetre mert a hataacutes vaacuteltozatlan maradt mikor tetrodotoxin (TTX)
segiacutetseacutegeacutevel gaacutetoltuk az akcioacutes potenciaacutelok terjedeacuteseacutet ami termeacuteszetesen eacuterintette az
interneuronokat is Tovaacutebbaacute kimutattaacutek hogy valoacutesziacutenűtlen hogy 10μM-naacutel kevesebb
NMDA NO termeleacutest vaacuteltson ki az nNOS pozitiacutev interneuronokboacutel Amikor 100μM
NMDA-val leacutetre is hoztaacutek az NO termeleacutest ezen interneuronokban a TTX akkor is
keacutepes volt kiveacutedeni ezt a hataacutest (Lovick et al 1999) Ez megerősiacuteti hogy
valoacutesziacutenűtlen hogy kiacuteseacuterleteink soraacuten az 5μM NMDA adagolaacutesaacutenak baacutermilyen hataacutesa
lett volna az interneuronok NO termeleacuteseacutere TTX jelenleacuteteacuteben A feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek gaacutetlaacutesa sem befolyaacutesolta az NMDA aacuteltal leacutetrehozott hataacutest ami azt
sugallja hogy az NMDA receptorokon keresztuumlli kalcium beaacuteramlaacutes hateacutekony volt
Raacuteadaacutesul eacutelettani kiacuteseacuterletek alapjaacuten a NO koncentraacutecioacuteja 1 nM (vagy az alatti) eacuterteacuteket
vesz fel a termelődeacutes helyeacuten eacutes gyorsan csoumlkken a szinapszis koumlruumll a szoumlvet magas NO
elnyelőkeacutepesseacutege miatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Iacutegy tehaacutet valoacutesziacutenűtlen hogy a NO a
termelődeacutes helyeacutetől szaacutemiacutetott 1-15 mikromeacuteteren tuacutel keacutepes lenne befolyaacutesolni a helyi
jelaacutetvitelt az axon terminaacutelisokban Az NMDA indukaacutelta cGMP felhalmozoacutedaacutes teljesen
kiveacutedhető volt NMDAR nNOS vagy NOsGC gaacutetloacutek előinkubaacutelaacutesaacuteval eacutes teljesen
hiaacutenyzott az nNOS -- egerekből Ezen eredmeacutenyek arra utalnak hogy az NMDA
receptorok melyeket koumlzvetlenuumll a szomatikus GABAerg szinapszisokban talaacuteltunk
felelősek az nNOS-NO-NOsGC-cGMP kaszkaacuted beindiacutetaacutesaacuteeacutert Habaacuter munkaacutenkban a
CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutera foacutekuszaacuteltunk eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a
szinapszisok NO-fuumlggő szabaacutelyozaacutesa kuumlloumlnboumlzőkeacuteppen műkoumldik a hippokampusz egyes
reacutegioacuteiban A NO donor minden Ammon-szarvi teruumlleten keacutepes volt a cGMP jel
emeleacuteseacutere a gyrus dentatusban azonban nem ami valoacutesziacutenűleg a szemcsesejtek
speciaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegainak eacutes ebből koumlvetkező szerepuumlknek koumlszoumlnhető (laacutesd
a III32 eacutes III33 alfejezetekben) Mindamellett feltűnő kuumlloumlnbseacutegek voltak az
Ammon szarv kuumlloumlnboumlző reacutegioacutei koumlzoumltt is A CA1 eacutes CA3c kosaacutersejt terminaacutelisaiban
nem volt nNOS-cGMP alapaktivitaacutes de massziacutevan aktivaacutelhatoacute volt NMDA
adagolaacutesaacuteval miacuteg a CA3ab reacutegioacute kosaacutersejt terminaacutelisai rendelkeztek neacutemi cGMP
aktivitaacutessal de NMDA adaacutesaacuteval maacuter nem lehetett tovaacutebbi noumlvekedeacutest eleacuterni Annak
114
hogy a CA3ab eacutes CA3c piramissejtek morfoloacutegiai kuumlloumlnbseacutegeinek (laacutesd a III32 eacutes
III33 alfejezetekben) van-e jelentőseacutege a jelenseacutegben nem tisztaacutezott Oumlnmagaacuteban nem
magyaraacutezhatja a reacutegioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteget az NMDA receptorok kuumlloumlnboumlző NMDA
koumlteacutesi affinitaacutesa mivel a CA3c ebben nem kuumlloumlnboumlzik a toumlbbi CA3 reacutegioacutetoacutel eacutes az
NMDA koumlteacutes a gyrus dentatusban is erős (Monaghan eacutes Cotman 1985) Ezek a
regionaacutelis kuumlloumlnbseacutegek megfigyelhetők voltak a TTX tartalmuacute magneacutezium-mentes
oldat alkalmazaacutesaacutenaacutel is ami azt mutatja hogy valoacutesziacutenűleg nem az NMDA receptorok
feszuumlltseacuteg-eacuterzeacutekenyseacutegeacuteben volt kuumlloumlnbseacuteg az egyes reacutegioacutekban Egy koraacutebbi
tanulmaacutenyban nagy teacuterbeli felbontaacutesuacute NMDA mikroinjektaacutelaacutest veacutegeztek a
hippokampaacutelis principaacutelis sejtek sejttestei mellett eacutes a keletkező NO koncentraacutecioacutejaacutet a
koumlzvetlen koumlzeleacuteben meacuterteacutek mikroszenzor segiacutetseacutegeacutevel (Ledo et al 2004) Ezekben a
kiacuteseacuterletekben a hippokampusz kuumlloumlnboumlző reacutegioacuteiban meacutert NO koncentraacutecioacute joacutel korrelaacutelt
az aacuteltalunk NMDA-val kivaacuteltott reacutegioacutespecifikus cGMP termelődeacutessel Eredmeacutenyeink
azt sugalljaacutek hogy azok a meacutert kuumlloumlnbseacutegek joacutereacuteszt a periszomatikus GABAerg
szinapszisokban leacutetrejoumlvő massziacutev nNOS-cGMP kaszkaacuted aktivaacutecioacutejaacuteboacutel szaacutermaznak
mivel a mikroszenzor a periszomatikus reacutegioacuteban volt eacutes a glutamaacuteterg terminaacutelisok
nagy reacutesze toumlbb tiacutez mikromeacuteterre talaacutelhatoacute innen a stratum radiatumban
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokban
Ahogy az eredmeacutenyekneacutel olvashatoacute a szomatikus GABAerg szinapszisok 75-
a tartalmazott nNOS enzimet posztszinaptikusan miacuteg 79-a a terminaacutelisaiknak NO
receptor tartalmuacute (NOsGC α1β1) volt Tovaacutebbaacute ezen GABAerg terminaacutelisok 57-a
cGMP termeleacutest mutat NMDA adagolaacutesaacutera eacutes legalaacutebb 66-a ezeknek a
szinapszisoknak kifejezi az NMDA receptor GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegeacutet
posztszinaptikusan Ezen alegyseacutegek eloszlaacutesa nem kuumlloumlnboumlzoumltt a kuumlloumlnboumlző
kosaacutersejtek szinapszisaiban ami arra utal hogy az NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP
uacutetvonal a legtoumlbb ha nem az oumlsszes GABAerg szinapszisban megtalaacutelhatoacute (19 aacutebra) A
kalciumfuumlggő nNOS 05-1 μM kalcium hataacutesaacutera kezd NO termeleacutesbe (Lee eacutes Stull
1998) A glutamaacuteterg szinapszisokban ekkora meacuterteacutekű kalciumszint noumlvekedeacutes a
funkcionaacutelisan koumltoumltt NMDA receptorokon keresztuumll joumln leacutetre (Brenman eacutes Bredt
1997) Az NMDA receptorok eacutes az nNOS posztszinaptikus asszociaacutecioacuteja biztosiacutetja
115
hogy a NO termelődeacutese a szinapszisokban teacuterben korlaacutetozottan eacutes aktivitaacutes fuumlggő
moacutedon joumlhessen leacutetre ami nagyban noumlveli az informaacutecioacute feldolgozoacute kapacitaacutest eacutes a
teacuterbeli szelektivitaacutest Ez kuumlloumlnoumlsen fontos lehet a GABAerg interneuronok aacuteltal keacutepzett
szinapszisokban mert ezen neuronok alapvető szerepet jaacutetszanak a populaacutecioacutes kisuumlleacutesi
mintaacutezatok szabaacutelyozaacutesaacuteban a hippokampuszban (Freund 2003) Habaacuter becsleacuteseink
alapjaacuten koumlruumllbeluumll oumltszoumlr kevesebb NMDA receptor van a GABAerg szinapszisokban a
glutamaacuteterg szinapszisokhoz keacutepest kinetikai meacutereacutesek alapjaacuten ez toumlbb mint eleacutegseacuteges
ahhoz hogy preszinaptikusan cGMP felhalmozoacutedaacutest okozzon koumlszoumlnhetően a NO-jel
nagyon hateacutekony detektaacutecioacutejaacutenak eacutes amplifikaacutecioacutejaacutenak (laacutesd a III54 alfejezetben
(Garthwaite 2008) Mind az nNOS mind az NMDA receptorok PDZ-tartalmuacute
feheacuterjeacutekhez vannak lehorgonyozva a glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus
denzitaacutesaacutehoz Mindemellett a ldquoSynaptic Scaffolding Moleculerdquo (SSCAM) PDZ-domeacuten
tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutet azonkiacutevuumll hogy megtalaacuteltaacutek hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisokban is (laacutesd VII2 fejezetben (Sumita et al 2007) kimutattaacutek az NMDA
receptor alegyseacutegekkel valoacute interakcioacutejaacutet is (Hirao et al 1998) Koumlvetkezeacuteskeacuteppen ezek
a feheacuterjeacutek felelősek lehetnek az NMDA receptorok eacutes nNOS egyuumlttes lehorgonyzaacutesaacuteeacutert
a GABAerg szinapszisokban
A GABAerg szinapszisokban elhelyezkedő NMDA receptorok az NO rendszer
aktivaacutelaacutesaacuten kiacutevuumll fontos szerepet jaacutetszhatnak a GABAA receptorok szinaptikus
szintjeacutenek aktivitaacutesfuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban is (Muir et al 2010)
NMDA receptor koumlzvetiacutetette aacuteramokat maacuter reacutegoacuteta leiacutertak a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuteboacutel toumlrteacutenő elvezeteacutes soraacuten eacutes elektrofizioloacutegiai meacutereacutesek alapjaacuten az NMDA
receptorok toumlbb mint egyharmada a serkentő szinapszisokon kiacutevuumll helyezkedik el (laacutesd
a III632 alfejezetben) Eredmeacutenyeinkkel egyeteacuterteacutesben a leguacutejabb eredmeacutenyek
alapjaacuten a sejttesten a GluN1 alegyseacuteg mellett GluN2A eacutes GluN2B oumlsszeteacutetelű NMDA
receptorok is vannak (Harris eacutes Pettit 2007) Bebizonyiacutetottuk hogy a GABAerg
szinapszisok mindhaacuterom NMDAR alegyseacuteget kifejezik mindamellett azt is kimutattuk
hogy egy reacuteszuumlk ldquovaloacutebanrdquo extraszinaptikus A piramissejtek sejttesteacutere nem eacuterkeznek
glutamaacuteterg szinapszisok (Megiacuteas et al 2001) ami tovaacutebb erősiacuteti hogy ezek a
receptorok extraszinaptikusak
116
19 Aacutebra Az NMDAR-nNOS jelpaacutelya felteacutetelezett uacutetvonalaacutenak sematikus aacutebraacuteja a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisokban
Az aacutebraacuten egy szinapszis sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban
helyezkednek el az NMDA receptorok melyeket felteacutetelezhetően a GABAerg
szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute glutamaacutet-receptor horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl GRIP1
SSCAM) kapcsoljaacutek oumlssze a membraacuten alatt talaacutelhatoacute nNOS molekulaacutekkal Az nNOS
Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid termeleacutes mely
a preszinaptikus receptoraacuten az α1β1 alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NOsGC-eacuten hatva cGMP
termeleacuteshez vezet A cGMP aacuteltal iraacutenyiacutetott maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak minden
bizonnyal befolyaacutesoljaacutek a terminaacutelisban leacutetrejoumlvő neurotranszmisszioacutet A kezdeti leacutepeacutes
vagyis az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja szaacutemos forraacutesboacutel szaacutermazhat bdquotuacutelcsorduloacuterdquo
vagy asztrocita eredetű glutamaacutetboacutel eacutesvagy a GABAerg terminaacutelisok
aszpartaacutetglutamaacutet uumlriacuteteacuteseacuteből
117
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacutera
A leghataacutesosabb endogeacuten NMDA receptor ligand a glutamaacutet eacutes az aszpartaacutet A
hippokampaacutelis CCK-tartalmuacute kosaacutersejtek kifejeznek vGluT3 tiacutepusuacute vezikulaacuteris
glutamaacutet transzportert (Somogyi et al 2004) Megfigyelteacutek hogy a halloacuterendszerben a
haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacutenek szempontjaacuteboacutel alapvető a vGluT3 tartalmuacute GABAerg
terminaacutelisok egyuumlttes glutamaacutet uumlriacuteteacutese (Noh et al 2010) Meglepő moacutedon
hippokampaacutelis GABAerg terminaacutelisokroacutel kimutattaacutek hogy keacutepesek vezikulaacuterisan
aszpartaacutetot uumlriacuteteni (Gundersen et al 2004) Az eddigi egyetlen ismert vezikulaacuteris
aszpartaacutet transzportert is sikeruumllt maacuter kimutatni hippokampaacutelis szinaptikus vezikulaacutekon
(Miyaji et al 2008) Iacutegy az aszpartaacutet eacutesvagy glutamaacutet ami a GABAerg
terminaacutelisokboacutel uumlruumllt keacutepes lehet aktivaacutelni a GABAerg szinapszisban leacutevő NMDA
receptorokat Habaacuter a gyrus dentatus-ban mutattak maacuter ki NMDA receptorokat
szomatikus szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisokban eacutes immuncitokeacutemiai
bizonyiacuteteacutekot is talaacuteltak GABAerg terminaacutelisokboacutel toumlrteacutenő aszpartaacutet uumlriacuteteacutesre (Gundersen
et al 2004) az NO koumlzvetiacutetette szabaacutelyozaacutes minden bizonnyal elteacuterő itt mivel nem
tapasztaltunk cGMP jelet a gyrus dentatus kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Egy maacutesik lehetseacuteges mechanizmus az NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutera az
asztrocitaacutekboacutel toumlrteacutenő glutamaacutet uumlriacuteteacutes A periszomatikus GABAerg interneuronok
ismeacutetlődő ingerleacuteseacutevel kalcium hullaacutemokat lehet kivaacuteltani a szomszeacutedos asztrocitaacutekban
GABAB receptorok aktivaacutecioacutejaacuten keresztuumll Ennek eredmeacutenyekeacutent az asztrocitaacutek
glutamaacutetot uumlriacutetenek mely keacutepes vaacuteltoztatni a gaacutetloacute posztszinaptikus aacuteramokat Ezt a
hataacutest ionotroacutep glutamaacutet receptor antagonistaacuteval gaacutetolni lehetett (Kang et al 1998)
Annak eacuterdekeacuteben hogy hateacutekonyan lehessen beindiacutetani az NMDAR-nNOS-cGMP
uacutetvonalat a GABAerg szinapszisokban a glutamaacutet vagy aszpartaacutet jelnek egybe kell
esnie a piramissejt membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval amit legnagyobb valoacutesziacutenűseacuteggel egy
akcioacutes potenciaacutel ideacutez elő Dendritikus vagy visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelok mind
hataacutessal lehetnek a taacutevolabbi GABAerg szinapszisokra is Ez a mechanizmus- az
asztrocita haacuteloacutezat aktivaacutecioacutes aacutellapota aacuteltal befolyaacutesolva-lehetőveacute teszi a GABAerg
transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesaacutet mind a piramissejt mind az afferens interneuron
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben
118
VII8 A NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid
rendszerrel a GABAerg szinapszisokban
Felmeruumll a keacuterdeacutes hogy mieacutert leacutetezik keacutet retrograacuted rendszer a GABAerg
szinapszisokban egymaacutessal paacuterhuzamosan Miben maacutes a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
maacuter joacutel ismert endokannabinoid jelaacutetvitelhez keacutepest Ezekre a keacuterdeacutesekre proacutebaacutelok
vaacutelaszt adni neacutemely ponton azonban csak hipoteacutezisemre hagyatkozhatok
Elsőre is szembeoumltlő kuumlloumlnbseacuteg a keacutet retrograacuted jel szinapszis populaacutecioacutek koumlzoumltti
megoszlaacutesa Miacuteg az eCB jelaacutetvitel kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneurok szaacutemaacutera eacuterhető
el addig a NO jelaacutetvitel az interneuronok szinapszisaiban joacuteval aacuteltalaacutenosabb
mechanizmusnak tűnik
Koumlvetkező kuumlloumlnbseacuteg a jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacuteban hogy miacuteg az NO szinteacutezise
NMDA-receptorokhoz koumltoumltt (feszuumllseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutek blokkolaacutesa nem
vaacuteltoztatta a cGMP felhalmozoacutedaacutesaacutet eacutes a metabotroacutep receptrok aktivaacutelaacutesa sem vaacuteltott ki
NO szinteacutezist laacutesd a VII1 alfejezetben) addig az eCB szinteacutezise szaacutemos inger hataacutesaacutera
(IC eacutes EC kalcium-szint noumlvekedeacutesen keresztuumll egyaraacutent illetve metabotroacutep
receptorokon kalcium-fuumlggetlen uacutetvonalon is laacutesd a III42 alfejezetben) veacutegbemehet
Ha a kalciumfuumlggő eCB szinteacutezist vesszuumlk az oumlsszehasonliacutetaacutes alapjaacuteul akkor irodalmi
adatok alapjaacuten az eCB szinteacutezis 4 microM koumlruumlli intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute mellett
indul meg (Wang eacutes Zucker 2001) miacuteg az NO szinteacutezis kalciumigeacutenye ~05-1 microM
(Bredt eacutes Snyder 1990) vagyis sokkal kisebb ingeruumllet mellett is kialakul az NO
hataacutesa A szintetizaacuteloacute enzimek elhelyezkedeacutese is fontos kuumlloumlnbseacuteget mutat a DGLα
sosem talaacutelhatoacute a szinapszisban az mindig periszinaptikus miacuteg az nNOS szorosan
makromolekulaacuteris komplexbe van koumltve a teljes jelaacutetviteli apparaacutetussal a szinapszisban
iacutegy az nNOS szaacutemaacutera a kisebb NMDA receptor aktivaacutecioacute is lokaacutelisan elegendő
kalciumot biztosiacutet a szinteacutezishez NMDA receptor aktivaacutecioacuteval sejtkultuacuteraacuteban sikeruumllt
eCB szinteacutezist eacutes DSI-t (helyesebben NMDA-eCB-STD-t laacutesd a III422 alfejezetben)
kivaacuteltani a gaacutetloacute szinapszisokban de csak olyan magas NMDA koncetraacutecioacuteval ami
maximum egy glutamaacuteterg szinapszisban fordulhat elő alacsonyabb koncetraacutecioacuteval
pedig nem sikeruumllt DSI-t (NMDA-eCB-STD-t) kivaacuteltani (Ohno-Shosaku et al 2007) A
keacutet retrograacuted jel hatoacutetaacutevolsaacutega is meghataacuterozoacute Az eCB-ok 20 microm beluumll is keacutepesek meacuteg
szabaacutelyozni a koumlrnyezetuumlkben leacutevő szinapszisokat (hetroszinapsztikus modulaacutecioacute laacutesd a
119
III424 alfejezetben) miacuteg a NO hataacutesa szinapszis-specifikusnak tekinthető a
maximaacutelis 1-2 microm terjedeacutessel
Ezek alapjaacuten felteacutetelezhető hogy a keacutet jelpaacutelya maacutes funkcioacute ellaacutetaacutesaacutera
specializaacuteloacutedott a GABAerg szinapszisokban A eCB-CB1R jelaacutetvitel a preszinaptikus
GABAerg aktivitaacutestoacutel fuumlggetlenuumll a posztszinaptikus piramissejt aktivitaacutesaacutenak
megfelelően a depolarizaacutecioacute magas kalcium-szint eacutes az eCB heteroszinaptikus
terjedeacutese miatt toumlbb szinapszisban egyuumlttesen beindul (ami a faacutezis-előretoloacutedaacutes
kialakulaacutesaacutet eredmeacutenyezheti) Ezzel szemben az NMDA receptorok koincidencia
detektor tulajdonsaacutega miatt a NO rendszer aktivaacutelaacutesa csak a pre- eacutes posztszinaptikus
sejt vagy a haacuteloacutezati aktivitaacutesra reagaacuteloacute gliasejt eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes
aktivaacutecioacuteja soraacuten lokaacutelis kalciumszint noumlvekedeacutessel eacutes szinapszis-specifikusan alakul
ki sokkal pontosabb szabaacutelyozaacutest teacuteve lehetőveacute a pre- eacutes posztszinaptikus sejt
kommunikaacutecioacutejaacuteban
120
VIII KOumlVETKEZTETEacuteSEK
Eacutertekezeacutesem koumlvetkezteteacutesei az alaacutebbiak
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
121
IX OumlSSZEFOGLALAacuteS
A nitrogeacuten monoxid (NO) fontos szerepet jaacutetszik a neuronok szinaptikus
plaszticitaacutesaacuteban eacutes a retrograacuted jelaacutetvitelben Szintetizaacuteloacute enzime az idegsejtekben a
neuronalis NO szintaacutez (nNOS) Receptora a NO szenzitiacutev guanilaacutet ciklaacutez (NOsGC) az
agyban keacutet funkcionaacutelis alegyseacutegoumlsszeteacutetellel van jelen α1β1 eacutes α2β1 heterodimerkeacutent
Első kiacuteseacuterletsorozatunkban vizsgaacuteltuk hogy a retrograacuted NO jelaacutetviteli uacutetvonal elemei
jelen lehetnek-e a glutamaacuteterg szinapszisokon kiacutevuumll a GABAergekben is Munkaacutenkban
elsőkeacutent mutattuk ki hogy a nNOS megtalaacutelhatoacute a piramissejteken veacutegződő GABAerg
terminaacutelisok szinapszisaiban is Leiacutertuk hogy az NOsGC α1-alegyseacutegeacutet csak
interneuronok fejezik ki piramissejtek nem iacutegy feltehetően az előbbiek α1β1- miacuteg
utoacutebbiak α2β1-alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű NO-receptort hasznaacutelnak Kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez moacutedszerrel azt talaacuteltuk hogy a PV eacutes CCK pozitiacutev sejtek
terminaacutelisaiban is jelen van az α1 alegyseacuteg Az eredmeacutenyeink igazoljaacutek hogy a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisok rendelkeznek a retrogaacuted NO jelaacutetviteli
uacutetvonal molekulaacuteris elemeivel
Az NO termelődeacuteseacutehez posztszinaptikus kalcium-jelre van szuumlkseacuteg mely a
glutamaacuteterg szinapszisokban NMDAR-aktivaacutecioacute uacutetjaacuten joumln leacutetre Maacutesodik
kiacuteseacuterletsorozatunkban arra kerestuumlk a vaacutelaszt vajon a GABAerg szinapszisokban
beindiacutethatja-e az NMDAR aktivaacutecioacuteja az nNOS műkoumldeacuteseacutet eacutes megtaacutelalhatoacuteak-e ezen
receptorok a GABAerg szinapszisokban is Hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletben NMDA
adagolaacutesra jelentős cGMP termeleacutest figyeltuumlnk meg a GABAerg terminaacutelisokban ami
eltűnt a NO rendszer blokkoloacuteival eacutes hiaacutenyzott az nNOS geacutenkiuumltoumltt egeacuterből Fagyasztva
toumlreacuteses replika immunarany technikaacuteval eacutes beaacutegyazaacutes-utaacuteni immunhisztokeacutemiaacuteval
kimutattuk hogy a szomatikus GABAerg szinapszisok 23-a tartalmaz NMDAR-okat a
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban eacutes ezekben a szinapszisokban koumlzel 10-szer kisebb
NMDA-R sűrűseacuteget talaacuteltunk a serkentő szinapszisokhoz keacutepest
Koumlvetkezeacuteskeacuteppen a hippokampaacutelis kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaiban jelen
vannak az NMDAR-ok eacutes aktivaacutecioacutejuk NO koumlzvetiacutetette cGMP termeleacuteshez vezet a
ezekben terminaacutelisokban Az aacuteltalunk leiacutert jelaacutetviteli uacutetvonal szerepet jaacutetszhat a
piramissejtek GABAerg bemeneteacutenek aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban
122
SUMMARY
Nitric oxide (NO) plays an important role in synaptic plasticity and retrograde
signaling In neurons the synthetizing enzyme of NO is the neuronal nitric oxide
synthase (nNOS) Its receptor the NO-sensitive guanylate cyclase (NOsGC) is present
in the brain with two functional subunit composition as α1β1 and α2β1 heterodimers
In the first series of experiments we examined whether the molecular elements
of the retrograde NO signaling pathway are present not only in glutamatergic but also
in GABAergic synapses We showed for the first time that nNOS is also present in
GABAerg synapses on pyramidal cells We described that the α1-subunit of NOsGC is
present only in interneurons but not in pyramidal cells suggesting that the former
express α1β1 NO receptors while pyramidal cells express α2β1 subunits Using the
combined immunogold-immunoperoxidase technique we found that both PV and CCK
positive boutons express NO receptors Our results prove that GABAergic synapses on
pyramidal cells possess the molecular machinery for retrograde nitric-oxide signaling
The release of NO requires postsynaptic calcium elevation that is achieved via
NMDA receptors in glutamatergic synapses In the second series of experiments we
investigated whether activation of NMDA receptors could lead to the production of NO
in GABAergic synapses as well and whether NMDA receptors are also present in these
synapses We observed a significant cGMP production in GABAergic terminals after
NMDA application in in vitro hippocampal slice preparations that was absent when co-
applied with NO-system blockers or in slices from nNOS knockout animals Using
freeze-fracture replica labeling and postembedding immunogold labeling we found that
23 of somatic GABAergic synapses express NMDA receptors in the postsynaptic
active zone and the density of these receptors in these synapses was one order of
magnitude smaller than in the glutamatergic synapses
In conclusion the synapses of hippocampal basket terminals express NMDA
receptors postsynaptically the activation of which leads to presynaptic cGMP
production via the synthesis of NO This retrograde signaling pathway could play an
important role in the activity-dependent regulation of GABAergic input of pyramidal
cells
123
X IRODALOMJEGYZEacuteK
Abe M M Fukaya T Yagi M Mishina M Watanabe and K Sakimura 2004
NMDA receptor GluRepsilonNR2 subunits are essential for postsynaptic
localization and protein stability of GluRzeta1NR1 subunit J Neurosci v 24
p 7292-304
Abercrombie M 1946 Estimation of nuclear population from microtome sections
Anat Rec v 94 p 239-47
Acsaacutedy L A Kamondi A Siacutek T Freund and G Buzsaacuteki 1998 GABAergic cells are
the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus J
Neurosci v 18 p 3386-403
Acsaacutedy L and S Kaacuteli 2007 Models structure function the transformation of cortical
signals in the dentate gyrus Prog Brain Res v 163 p 577-99
Akashi K T Kakizaki H Kamiya M Fukaya M Yamasaki M Abe R Natsume
M Watanabe and K Sakimura 2009 NMDA receptor GluN2B (GluR epsilon
2NR2B) subunit is crucial for channel function postsynaptic macromolecular
organization and actin cytoskeleton at hippocampal CA3 synapses J Neurosci
v 29 p 10869-82
Alagarsamy S G Lonart and K M Johnson 1994 Regulation of nitric oxide
synthase activity in cortical slices by excitatory amino acids and calcium J
Neurosci Res v 38 p 648-53
Alderton W K C E Cooper and R G Knowles 2001 Nitric oxide synthases
structure function and inhibition Biochem J v 357 p 593-615
Amaral DG Witter MP Hippocampal formation In Paxinos G szerkesztő The rat
nervous system 2 kiadaacutes San Diego Academic Press 1995433-495
Armstrong C E Krook-Magnuson and I Soltesz 2012 Neurogliaform and Ivy Cells
A Major Family of nNOS Expressing GABAergic Neurons Front Neural
Circuits v 6 p 23
Auld D S and R Robitaille 2003 Glial cells and neurotransmission an inclusive
view of synaptic function Neuron v 40 p 389-400
124
Bang M L and S Owczarek 2013 A matter of balance role of neurexin and
neuroligin at the synapse Neurochem Res v 38 p 1174-89
Bellamy T C J Wood D A Goodwin and J Garthwaite 2000 Rapid
desensitization of the nitric oxide receptor soluble guanylyl cyclase underlies
diversity of cellular cGMP responses Proc Natl Acad Sci U S A v 97 p 2928-
33
Bergmann O and J Friseacuten 2013 Neuroscience Why adults need new brain cells
Science v 340 p 695-6
Blackshaw S M J Eliasson A Sawa C C Watkins D Krug A Gupta T Arai R
J Ferrante and S H Snyder 2003 Species strain and developmental variations
in hippocampal neuronal and endothelial nitric oxide synthase clarify
discrepancies in nitric oxide-dependent synaptic plasticity Neuroscience v 119
p 979-90
Blahos J and R J Wenthold 1996 Relationship between N-methyl-D-aspartate
receptor NR1 splice variants and NR2 subunits J Biol Chem v 271 p 15669-
74
Blottner D 1999 Nitric oxide and target-organ control in the autonomic nervous
system anatomical distribution spatiotemporal signaling and neuroeffector
maintenance J Neurosci Res v 58 p 139-51
Blundell J C A Blaiss M R Etherton F Espinosa K Tabuchi C Walz M F
Bolliger T C Suumldhof and C M Powell 2010 Neuroligin-1 deletion results in
impaired spatial memory and increased repetitive behavior J Neurosci v 30 p
2115-29
Blundell J K Tabuchi M F Bolliger C A Blaiss N Brose X Liu T C Suumldhof
and C M Powell 2009 Increased anxiety-like behavior in mice lacking the
inhibitory synapse cell adhesion molecule neuroligin 2 Genes Brain Behav v
8 p 114-26
Bon C L and J Garthwaite 2003 On the role of nitric oxide in hippocampal long-
term potentiation J Neurosci v 23 p 1941-8
Bottos A A Rissone F Bussolino and M Arese 2011 Neurexins and neuroligins
synapses look out of the nervous system Cell Mol Life Sci v 68 p 2655-66
125
Boulton C L A J Irving E Southam B Potier J Garthwaite and G L
Collingridge 1994 The nitric oxide--cyclic GMP pathway and synaptic
depression in rat hippocampal slices Eur J Neurosci v 6 p 1528-35
Bredt D and S Snyder 1990 Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-
requiring enzyme Proc Natl Acad Sci U S A v 87 p 682-5
Brenman J and D Bredt 1997 Synaptic signaling by nitric oxide Curr Opin
Neurobiol v 7 p 374-8
Brenman J E D S Chao S H Gee A W McGee S E Craven D R Santillano Z
Wu F Huang H Xia M F Peters S C Froehner and D S Bredt 1996
Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95
and alpha1-syntrophin mediated by PDZ domains Cell v 84 p 757-67
Budreck E C O B Kwon J H Jung S Baudouin A Thommen H S Kim Y
Fukazawa H Harada K Tabuchi R Shigemoto P Scheiffele and J H Kim
2013 Neuroligin-1 controls synaptic abundance of NMDA-type glutamate
receptors through extracellular coupling Proc Natl Acad Sci U S A v 110 p
725-30
Burette A U Zabel R J Weinberg H H Schmidt and J G Valtschanoff 2002b
Synaptic localization of nitric oxide synthase and soluble guanylyl cyclase in the
hippocampus J Neurosci v 22 p 8961-70
Burgunder J M and P T Cheung 1994 Expression of soluble guanylyl cyclase gene
in adult rat brain Eur J Neurosci v 6 p 211-7
Buzsaacuteki G 1986 Hippocampal sharp waves their origin and significance Brain Res
v 398 p 242-52
Buzsaacuteki G 1989 Two-stage model of memory trace formation a role for noisy
brain states Neuroscience v 31 p 551-70
Chang Y and D Gottlieb 1988 Characterization of the proteins purified with
monoclonal antibodies to glutamic acid decarboxylase J Neurosci v 8 p
2123-30
Charych E I W Yu R Li D R Serwanski C P Miralles X Li B Y Yang N
Pinal R Walikonis and A L De Blas 2004 A four PDZ domain-containing
splice variant form of GRIP1 is localized in GABAergic and glutamatergic
synapses in the brain J Biol Chem v 279 p 38978-90
126
Chazot P L and F A Stephenson 1997 Molecular dissection of native mammalian
forebrain NMDA receptors containing the NR1 C2 exon direct demonstration
of NMDA receptors comprising NR1 NR2A and NR2B subunits within the
same complex J Neurochem v 69 p 2138-44
Chevaleyre V and P E Castillo 2003 Heterosynaptic LTD of hippocampal
GABAergic synapses a novel role of endocannabinoids in regulating
excitability Neuron v 38 p 461-72
Csicsvari J B Jamieson K D Wise and G Buzsaacuteki 2003 Mechanisms of gamma
oscillations in the hippocampus of the behaving rat Neuron v 37 p 311-22
Daff S 2010 NO synthase structures and mechanisms Nitric Oxide v 23 p 1-11
de Vente J E Asan S Gambaryan M Markerink-van Ittersum H Axer K Gallatz
S M Lohmann and M Palkovits 2001 Localization of cGMP-dependent
protein kinase type II in rat brain Neuroscience v 108 p 27-49
de Vente J and H Steinbusch 1992 On the stimulation of soluble and particulate
guanylate cyclase in the rat brain and the involvement of nitric oxide as studied
by cGMP immunocytochemistry Acta Histochem v 92 p 13-38
de Vente J H Steinbusch and J Schipper 1987 A new approach to
immunocytochemistry of 35-cyclic guanosine monophosphate preparation
specificity and initial application of a new antiserum against formaldehyde-
fixed 35-cyclic guanosine monophosphate Neuroscience v 22 p 361-73
Ding J D A Burette P I Nedvetsky H H Schmidt and R J Weinberg 2004
Distribution of soluble guanylyl cyclase in the rat brain J Comp Neurol v 472
p 437-48
Dingledine R K Borges D Bowie and S F Traynelis 1999 The glutamate receptor
ion channels Pharmacol Rev v 51 p 7-61
Domek-Łopacińska K and J B Strosznajder 2005 Cyclic GMP metabolism and its
role in brain physiology J Physiol Pharmacol v 56 Suppl 2 p 15-34
Doyle C C Houmllscher M J Rowan and R Anwyl 1996 The selective neuronal NO
synthase inhibitor 7-nitro-indazole blocks both long-term potentiation and
depotentiation of field EPSPs in rat hippocampal CA1 in vivo J Neurosci v 16
p 418-24
Drachman D A 2005 Do we have brain to spare Neurology v 64 p 2004-5
127
East S and J Garthwaite 1991 NMDA receptor activation in rat hippocampus
induces cyclic GMP formation through the L-arginine-nitric oxide pathway
Neurosci Lett v 123 p 17-9
Edwards T M and N S Rickard 2007 New perspectives on the mechanisms through
which nitric oxide may affect learning and memory processes Neurosci
Biobehav Rev v 31 p 413-25
El-Husseini A E E Schnell D M Chetkovich R A Nicoll and D S Bredt 2000
PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses Science v 290 p
1364-8
Etherton M C Foumlldy M Sharma K Tabuchi X Liu M Shamloo R C Malenka
and T C Suumldhof 2011 Autism-linked neuroligin-3 R451C mutation
differentially alters hippocampal and cortical synaptic function Proc Natl Acad
Sci U S A v 108 p 13764-9
Feil S P Zimmermann A Knorn S Brummer J Schlossmann F Hofmann and R
Feil 2005 Distribution of cGMP-dependent protein kinase type I and its
isoforms in the mouse brain and retina Neuroscience v 135 p 863-8
Fellin T O Pascual S Gobbo T Pozzan P G Haydon and G Carmignoto 2004
Neuronal synchrony mediated by astrocytic glutamate through activation of
extrasynaptic NMDA receptors Neuron v 43 p 729-43
Freund J A M Brandmaier L Lewejohann I Kirste M Kritzler A Kruumlger N
Sachser U Lindenberger and G Kempermann 2013 Emergence of
individuality in genetically identical mice Science v 340 p 756-9
Freund T F 2003 Interneuron Diversity series Rhythm and mood in perisomatic
inhibition Trends Neurosci v 26 p 489-95
Freund T F and M Antal 1988 GABA-containing neurons in the septum control
inhibitory interneurons in the hippocampus Nature v 336 p 170-3
Freund T F and G Buzsaacuteki 1996 Interneurons of the hippocampus Hippocampus v
6 p 347-470
Freund T F and A I Gulyaacutes 1997 Inhibitory control of GABAergic interneurons in
the hippocampus Can J Physiol Pharmacol v 75 p 479-87
Freund T F and I Katona 2007 Perisomatic inhibition Neuron v 56 p 33-42
128
Friebe A E Mergia O Dangel A Lange and D Koesling 2007 Fatal
gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking nitric oxide-
sensitive guanylyl cyclase Proc Natl Acad Sci U S A v 104 p 7699-704
Fuentealba P R Begum M Capogna S Jinno L F Maacuterton J Csicsvari A
Thomson P Somogyi and T Klausberger 2008 Ivy cells a population of
nitric-oxide-producing slow-spiking GABAergic neurons and their involvement
in hippocampal network activity Neuron v 57 p 917-29
Fukaya M A Kato C Lovett S Tonegawa and M Watanabe 2003 Retention of
NMDA receptor NR2 subunits in the lumen of endoplasmic reticulum in
targeted NR1 knockout mice Proc Natl Acad Sci U S A v 100 p 4855-60
Foumlrstermann U H H Schmidt J S Pollock H Sheng J A Mitchell T D Warner
M Nakane and F Murad 1991 Isoforms of nitric oxide synthase
Characterization and purification from different cell types Biochem Pharmacol
v 42 p 1849-57
Garthwaite J 2008 Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission Eur J
Neurosci v 27 p 2783-802
Garthwaite J G Garthwaite R Palmer and S Moncada 1989 NMDA receptor
activation induces nitric oxide synthesis from arginine in rat brain slices Eur J
Pharmacol v 172 p 413-6
Gibb B J and J Garthwaite 2001 Subunits of the nitric oxide receptor soluble
guanylyl cyclase expressed in rat brain Eur J Neurosci v 13 p 539-44
Goebel-Goody S M K D Davies R M Alvestad Linger R K Freund and M D
Browning 2009 Phospho-regulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-d-
aspartate receptors in adult hippocampal slices Neuroscience v 158 p 1446-
59
Gulyaacutes A I R Miles A Siacutek K Toacuteth N Tamamaki and T F Freund 1993
Hippocampal pyramidal cells excite inhibitory neurons through a single release
site Nature v 366 p 683-7
Gundersen V A Holten and J Storm-Mathisen 2004 GABAergic synapses in
hippocampus exocytose aspartate on to NMDA receptors quantitative
immunogold evidence for co-transmission Mol Cell Neurosci v 26 p 156-65
129
Hall C and J Garthwaite 2009 What is the real physiological NO concentration in
vivo Nitric Oxide v 21 p 92-103
Hardingham G E and H Bading 2003 The Yin and Yang of NMDA receptor
signalling Trends Neurosci v 26 p 81-9
Harris A Z and D L Pettit 2007 Extrasynaptic and synaptic NMDA receptors form
stable and uniform pools in rat hippocampal slices J Physiol v 584 p 509-19
Hawkins R D H Son and O Arancio 1998 Nitric oxide as a retrograde messenger
during long-term potentiation in hippocampus Prog Brain Res v 118 p 155-
72
Hirao K Y Hata N Ide M Takeuchi M Irie I Yao M Deguchi A Toyoda T
Sudhof and Y Takai 1998 A novel multiple PDZ domain-containing molecule
interacting with N-methyl-D-aspartate receptors and neuronal cell adhesion
proteins J Biol Chem v 273 p 21105-10
Hu J and E E el-Fakahany 1993 Role of intercellular and intracellular
communication by nitric oxide in coupling of muscarinic receptors to activation
of guanylate cyclase in neuronal cells J Neurochem v 61 p 578-85
Hunt D L and P E Castillo 2012 Synaptic plasticity of NMDA receptors
mechanisms and functional implications Curr Opin Neurobiol v 22 p 496-
508
Haacutejos N I Katona S S Naiem K MacKie C Ledent I Mody and T F Freund
2000 Cannabinoids inhibit hippocampal GABAergic transmission and network
oscillations Eur J Neurosci v 12 p 3239-49
Haacutejos N J Paacutelhalmi E O Mann B Neacutemeth O Paulsen and T F Freund 2004
Spike timing of distinct types of GABAergic interneuron during hippocampal
gamma oscillations in vitro J Neurosci v 24 p 9127-37
Iino M 2006 Ca2+-dependent inositol 145-trisphosphate and nitric oxide signaling
in cerebellar neurons J Pharmacol Sci v 100 p 538-44
Ito I K Futai H Katagiri M Watanabe K Sakimura M Mishina and H Sugiyama
1997 Synapse-selective impairment of NMDA receptor functions in mice
lacking NMDA receptor epsilon 1 or epsilon 2 subunit J Physiol v 500 ( Pt 2)
p 401-8
130
Iwasato T A Datwani A Wolf H Nishiyama Y Taguchi S Tonegawa T Knoumlpfel
R Erzurumlu and S Itohara 2000 Cortex-restricted disruption of NMDAR1
impairs neuronal patterns in the barrel cortex Nature v 406 p 726-31
Jinno S and T Kosaka 2000 Colocalization of parvalbumin and somatostatin-like
immunoreactivity in the mouse hippocampus quantitative analysis with optical
dissector J Comp Neurol v 428 p 377-88
Jinno S and T Kosaka 2002 Patterns of expression of calcium binding proteins and
neuronal nitric oxide synthase in different populations of hippocampal
GABAergic neurons in mice J Comp Neurol v 449 p 1-25
Jinno S and T Kosaka 2004 Patterns of colocalization of neuronal nitric oxide
synthase and somatostatin-like immunoreactivity in the mouse hippocampus
quantitative analysis with optical disector Neuroscience v 124 p 797-808
Jinno S and T Kosaka 2006 Cellular architecture of the mouse hippocampus a
quantitative aspect of chemically defined GABAergic neurons with stereology
Neurosci Res v 56 p 229-45
Kaacuteli Sz eacutes Acsaacutedy L A hippocampuszfuumlggő memoacuteria neurobioloacutegiai alapjai In Pleacuteh
Cs-Kovaacutecs Gy-Gulyaacutes B (szerk) Kognitiacutev Igedtudomaacuteny Osiris Kiadoacute
Budapest 2003 360-384
Kang J L Jiang S Goldman and M Nedergaard 1998 Astrocyte-mediated
potentiation of inhibitory synaptic transmission Nat Neurosci v 1 p 683-92
Kano M T Ohno-Shosaku Y Hashimotodani M Uchigashima and M Watanabe
2009 Endocannabinoid-mediated control of synaptic transmission Physiol Rev
v 89 p 309-80
Kasugai Y J D Swinny J D B Roberts Y Dalezios Y Fukazawa W Sieghart R
Shigemoto and P Somogyi 2010 Quantitative localisation of synaptic and
extrasynaptic GABAA receptor subunits on hippocampal pyramidal cells by
freeze-fracture replica immunolabelling European Journal of Neuroscience
Katona I and T F Freund 2008 Endocannabinoid signaling as a synaptic circuit
breaker in neurological disease Nat Med v 14 p 923-30
Katona I B Sperlaacutegh A Siacutek A Kaumlfalvi E S Vizi K Mackie and T F Freund
1999 Presynaptically located CB1 cannabinoid receptors regulate GABA
131
release from axon terminals of specific hippocampal interneurons J Neurosci v
19 p 4544-58
Katona I G M Urbaacuten M Wallace C Ledent K M Jung D Piomelli K Mackie
and T F Freund 2006 Molecular composition of the endocannabinoid system
at glutamatergic synapses J Neurosci v 26 p 5628-37
Kennedy M B 2000 Signal-processing machines at the postsynaptic density Science
v 290 p 750-4
Kingston P A F Zufall and C J Barnstable 1996 Rat hippocampal neurons express
genes for both rod retinal and olfactory cyclic nucleotide-gated channels novel
targets for cAMPcGMP function Proc Natl Acad Sci U S A v 93 p 10440-5
Kittler J T I L Arancibia-Carcamo and S J Moss 2004 Association of GRIP1 with
a GABA(A) receptor associated protein suggests a role for GRIP1 at inhibitory
synapses Biochem Pharmacol v 68 p 1649-54
Klausberger T L F Marton J ONeill J H Huck Y Dalezios P Fuentealba W Y
Suen E Papp T Kaneko M Watanabe J Csicsvari and P Somogyi 2005
Complementary roles of cholecystokinin- and parvalbumin-expressing
GABAergic neurons in hippocampal network oscillations J Neurosci v 25 p
9782-93
Klausberger T and P Somogyi 2008 Neuronal diversity and temporal dynamics the
unity of hippocampal circuit operations Science v 321 p 53-7
Kleppisch T A Pfeifer P Klatt P Ruth A Montkowski R Faumlssler and F
Hofmann 1999 Long-term potentiation in the hippocampal CA1 region of mice
lacking cGMP-dependent kinases is normal and susceptible to inhibition of
nitric oxide synthase J Neurosci v 19 p 48-55
Klyachko V A G P Ahern and M B Jackson 2001 cGMP-mediated facilitation in
nerve terminals by enhancement of the spike afterhyperpolarization Neuron v
31 p 1015-25
Kobiałka M and W A Gorczyca 2000 Particulate guanylyl cyclases multiple
mechanisms of activation Acta Biochim Pol v 47 p 517-28
Koesling D M Russwurm E Mergia F Mullershausen and A Friebe 2004 Nitric
oxide-sensitive guanylyl cyclase structure and regulation Neurochem Int v 45
p 813-9
132
Kosaka T K Kosaka K Tateishi Y Hamaoka N Yanaihara J Y Wu and K
Hama 1985 GABAergic neurons containing CCK-8-like andor VIP-like
immunoreactivities in the rat hippocampus and dentate gyrus J Comp Neurol v
239 p 420-30
Kraus M M and H Prast 2002 Involvement of nitric oxide cyclic GMP and
phosphodiesterase 5 in excitatory amino acid and GABA release in the nucleus
accumbens evoked by activation of the hippocampal fimbria Neuroscience v
112 p 331-43
Krumenacker J S K A Hanafy and F Murad 2004 Regulation of nitric oxide and
soluble guanylyl cyclase Brain Res Bull v 62 p 505-15
Kaacuteli S and T F Freund 2005 Distinct properties of two major excitatory inputs to
hippocampal pyramidal cells a computational study Eur J Neurosci v 22 p
2027-48
Koumlhr G 2006 NMDA receptor function subunit composition versus spatial
distribution Cell Tissue Res v 326 p 439-46
Lau C G and R S Zukin 2007 NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and
neuropsychiatric disorders Nat Rev Neurosci v 8 p 413-26
Laube B J Kuhse and H Betz 1998 Evidence for a tetrameric structure of
recombinant NMDA receptors J Neurosci v 18 p 2954-61
Lauri S E Z A Bortolotto D Bleakman P L Ornstein D Lodge J T Isaac and G
L Collingridge 2001 A critical role of a facilitatory presynaptic kainate
receptor in mossy fiber LTP Neuron v 32 p 697-709
Ledo A J Frade R Barbosa and J Laranjinha 2004 Nitric oxide in brain diffusion
targets and concentration dynamics in hippocampal subregions Mol Aspects
Med v 25 p 75-89
Lee S and J Stull 1998 Calmodulin-dependent regulation of inducible and neuronal
nitric-oxide synthase J Biol Chem v 273 p 27430-7
Levey A I 1996 Muscarinic acetylcholine receptor expression in memory circuits
implications for treatment of Alzheimer disease Proc Natl Acad Sci U S A v
93 p 13541-6
Levey A I S M Edmunds V Koliatsos R G Wiley and C J Heilman 1995
Expression of m1-m4 muscarinic acetylcholine receptor proteins in rat
133
hippocampus and regulation by cholinergic innervation J Neurosci v 15 p
4077-92
Li D P S R Chen T F Finnegan and H L Pan 2004 Signalling pathway of nitric
oxide in synaptic GABA release in the rat paraventricular nucleus J Physiol v
554 p 100-10
Lorente de Noacute R (1934) Studies on the structure of the cerebral cortex ndash II
Continuation of the study of the ammonic system J Psychol Neurol 46113-177
Lourenccedilo J A Cannich M Carta F Coussen C Mulle and G Marsicano 2010
Synaptic activation of kainate receptors gates presynaptic CB(1) signaling at
GABAergic synapses Nat Neurosci v 13 p 197-204
Lovick T L Brown and B Key 1999 Neurovascular relationships in hippocampal
slices physiological and anatomical studies of mechanisms underlying flow-
metabolism coupling in intraparenchymal microvessels Neuroscience v 92 p
47-60
Lujaacuten R J D Roberts R Shigemoto H Ohishi and P Somogyi 1997 Differential
plasma membrane distribution of metabotropic glutamate receptors mGluR1
alpha mGluR2 and mGluR5 relative to neurotransmitter release sites J Chem
Neuroanat v 13 p 219-41
Loumlrincz A T Notomi G Tamaacutes R Shigemoto and Z Nusser 2002 Polarized and
compartment-dependent distribution of HCN1 in pyramidal cell dendrites Nat
Neurosci v 5 p 1185-93
Maccaferri G and C J McBain 1996 The hyperpolarization-activated current (Ih)
and its contribution to pacemaker activity in rat CA1 hippocampal stratum
oriens-alveus interneurones J Physiol v 497 ( Pt 1) p 119-30
Magee J D Hoffman C Colbert and D Johnston 1998 Electrical and calcium
signaling in dendrites of hippocampal pyramidal neurons Annu Rev Physiol v
60 p 327-46
Makara J I Katona G Nyiacuteri B Neacutemeth C Ledent M Watanabe J de Vente T
Freund and N Haacutejos 2007 Involvement of nitric oxide in depolarization-
induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during
activation of cholinergic receptors J Neurosci v 27 p 10211-22
134
Makhinson M P Opazo H J Carlisle B Godsil S G Grant and T J ODell 2006
A novel role for cyclic guanosine 35monophosphate signaling in synaptic
plasticity a selective suppressor of protein kinase A-dependent forms of long-
term potentiation Neuroscience v 140 p 415-31
Mathes C and S H Thompson 1996 The nitric oxidecGMP pathway couples
muscarinic receptors to the activation of Ca2+ influx J Neurosci v 16 p 1702-
9
Megiacuteas M Z Emri T F Freund and A I Gulyaacutes 2001 Total number and
distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1
pyramidal cells Neuroscience v 102 p 527-40
Mergia E A Friebe O Dangel M Russwurm and D Koesling 2006 Spare guanylyl
cyclase NO receptors ensure high NO sensitivity in the vascular system J Clin
Invest v 116 p 1731-7
Miyaji T N Echigo M Hiasa S Senoh H Omote and Y Moriyama 2008
Identification of a vesicular aspartate transporter Proc Natl Acad Sci U S A v
105 p 11720-4
Monaghan D and C Cotman 1985 Distribution of N-methyl-D-aspartate-sensitive L-
[3H]glutamate-binding sites in rat brain J Neurosci v 5 p 2909-19
Monfort P M D Muntildeoz E Kosenko and V Felipo 2002 Long-term potentiation in
hippocampus involves sequential activation of soluble guanylate cyclase
cGMP-dependent protein kinase and cGMP-degrading phosphodiesterase J
Neurosci v 22 p 10116-22
Monyer H R Sprengel R Schoepfer A Herb M Higuchi H Lomeli N Burnashev
B Sakmann and P Seeburg 1992 Heteromeric NMDA receptors molecular
and functional distinction of subtypes Science v 256 p 1217-21
Muir J I L Arancibia-Carcamo A F MacAskill K R Smith L D Griffin and J T
Kittler 2010 NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and
clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the γ2 subunit Proc Natl
Acad Sci U S A v 107 p 16679-84
Muumlller B M U Kistner R W Veh C Cases-Langhoff B Becker E D
Gundelfinger and C C Garner 1995 Molecular characterization and spatial
distribution of SAP97 a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and
135
the Drosophila discs-large tumor suppressor protein J Neurosci v 15 p 2354-
66
Namiki S S Kakizawa K Hirose and M Iino 2005 NO signalling decodes
frequency of neuronal activity and generates synapse-specific plasticity in
mouse cerebellum J Physiol v 566 p 849-63
Nicoll R A and K W Roche 2013 Long-term potentiation Peeling the onion
Neuropharmacology
Noh J R Seal J Garver R Edwards and K Kandler 2010 Glutamate co-release at
GABAglycinergic synapses is crucial for the refinement of an inhibitory map
Nat Neurosci v 13 p 232-8
Nyilas R B Dudok G M Urbaacuten K Mackie M Watanabe B F Cravatt T F
Freund and I Katona 2008 Enzymatic machinery for endocannabinoid
biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals J
Neurosci v 28 p 1058-63
Nyiacuteri G C Csereacutep E Szabadits K Mackie and T Freund 2005 CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience v 136 p 811-22
Nyiacuteri G T Freund and P Somogyi 2001 Input-dependent synaptic targeting of
alpha(2)-subunit-containing GABA(A) receptors in synapses of hippocampal
pyramidal cells of the rat Eur J Neurosci v 13 p 428-42
Ohno-Shosaku T Y Hashimotodani M Ano S Takeda H Tsubokawa and M
Kano 2007 Endocannabinoid signalling triggered by NMDA receptor-mediated
calcium entry into rat hippocampal neurons J Physiol v 584 p 407-18
Ohno-Shosaku T S Sawada and M Kano 2000 Heterosynaptic expression of
depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) in rat hippocampal
cultures Neurosci Res v 36 p 67-71
Ozaki M I Shibuya N Kabashima T Isse J Noguchi Y Ueta Y Inoue A
Shigematsu and H Yamashita 2000 Preferential potentiation by nitric oxide of
spontaneous inhibitory postsynaptic currents in rat supraoptic neurones J
Neuroendocrinol v 12 p 273-81
Paoletti P 2011 Molecular basis of NMDA receptor functional diversity Eur J
Neurosci v 33 p 1351-65
136
Papadia S and G E Hardingham 2007 The dichotomy of NMDA receptor signaling
Neuroscientist v 13 p 572-9
Pifarreacute P A Garciacutea and G Mengod 2007 Species differences in the localization of
soluble guanylyl cyclase subunits in monkey and rat brain J Comp Neurol v
500 p 942-57
Prast H and A Philippu 2001 Nitric oxide as modulator of neuronal function Prog
Neurobiol v 64 p 51-68
Peacuterez-Otantildeo I and M D Ehlers 2004 Learning from NMDA receptor trafficking
clues to the development and maturation of glutamatergic synapses
Neurosignals v 13 p 175-89
OrsquoKeefe J Nadel L The Hippocampus as a Cognitive Map Oxford University Press
1978103-140
Racca C F Stephenson P Streit J Roberts and P Somogyi 2000 NMDA receptor
content of synapses in stratum radiatum of the hippocampal CA1 area J
Neurosci v 20 p 2512-22
Ramoacuten y Cajal S (1893) Estructura del asta de Ammon y fascia dentata Ann Soc Esp
Hist Nat 22
Ramoacuten y Cajal S (1911) Histologie de systeme nerveux de IrsquoHomme et des vertebres
tomme II Paris Malonie
Riou M D Stroebel J M Edwardson and P Paoletti 2012 An alternating GluN1-2-
1-2 subunit arrangement in mature NMDA receptors PLoS One v 7 p e35134
Rozen S and H Skaletsky 2000 Primer3 on the WWW for general users and for
biologist programmers Methods Mol Biol v 132 p 365-86
Roumlhlich Paacutel Szoumlvettan Semmelweis Kiadoacute 2006
Russwurm M S Behrends C Harteneck and D Koesling 1998 Functional
properties of a naturally occurring isoform of soluble guanylyl cyclase Biochem
J v 335 ( Pt 1) p 125-30
Russwurm M and D Koesling 2002 Isoforms of NO-sensitive guanylyl cyclase Mol
Cell Biochem v 230 p 159-64
Russwurm M N Wittau and D Koesling 2001 Guanylyl cyclasePSD-95
interaction targeting of the nitric oxide-sensitive alpha2beta1 guanylyl cyclase
to synaptic membranes J Biol Chem v 276 p 44647-52
137
Ryan T J R D Emes S G Grant and N H Komiyama 2008 Evolution of NMDA
receptor cytoplasmic interaction domains implications for organisation of
synaptic signalling complexes BMC Neurosci v 9 p 6
Schelshorn D W A Schneider W Kuschinsky D Weber C Kruumlger T Dittgen H
F Buumlrgers F Sabouri N Gassler A Bach and M H Maurer 2009
Expression of hemoglobin in rodent neurons J Cereb Blood Flow Metab v 29
p 585-95
Schlossmann J and F Hofmann 2005 cGMP-dependent protein kinases in drug
discovery Drug Discov Today v 10 p 627-34
Schnell S A W A Staines and M W Wessendorf 1999 Reduction of lipofuscin-
like autofluorescence in fluorescently labeled tissue J Histochem Cytochem v
47 p 719-30
Seress L H Abrahaacutem A Hajnal H Lin and S Totterdell 2005 NOS-positive local
circuit neurons are exclusively axo-dendritic cells both in the neo- and archi-
cortex of the rat brain Brain Res v 1056 p 183-90
Sik A M Penttonen A Ylinen and G Buzsaacuteki 1995 Hippocampal CA1
interneurons an in vivo intracellular labeling study J Neurosci v 15 p 6651-
65
Sik A A Ylinen M Penttonen and G Buzsaacuteki 1994 Inhibitory CA1-CA3-hilar
region feedback in the hippocampus Science v 265 p 1722-4
Sobolevsky A I M P Rosconi and E Gouaux 2009 X-ray structure symmetry and
mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor Nature v 462 p 745-56
Somogyi J A Baude Y Omori H Shimizu S El Mestikawy M Fukaya R
Shigemoto M Watanabe and P Somogyi 2004 GABAergic basket cells
expressing cholecystokinin contain vesicular glutamate transporter type 3
(VGLUT3) in their synaptic terminals in hippocampus and isocortex of the rat
Eur J Neurosci v 19 p 552-69
Standaert D G G B Landwehrmeyer J A Kerner J B Penney and A B Young
1996 Expression of NMDAR2D glutamate receptor subunit mRNA in
neurochemically identified interneurons in the rat neostriatum neocortex and
hippocampus Brain Res Mol Brain Res v 42 p 89-102
138
Stuehr D J Santolini Z Wang C Wei and S Adak 2004 Update on mechanism
and catalytic regulation in the NO synthases J Biol Chem v 279 p 36167-70
Sumita K Y Sato J Iida A Kawata M Hamano S Hirabayashi K Ohno E Peles
and Y Hata 2007 Synaptic scaffolding molecule (S-SCAM) membrane-
associated guanylate kinase with inverted organization (MAGI)-2 is associated
with cell adhesion molecules at inhibitory synapses in rat hippocampal neurons
J Neurochem v 100 p 154-66
Swanwick C M Shapiro Z Yi K Chang and R Wenthold 2009 NMDA receptors
interact with flotillin-1 and -2 lipid raft-associated proteins FEBS Lett v 583
p 1226-30
Tabuchi K J Blundell M R Etherton R E Hammer X Liu C M Powell and T
C Suumldhof 2007 A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases
inhibitory synaptic transmission in mice Science v 318 p 71-6
Takahashi H and J Magee 2009 Pathway interactions and synaptic plasticity in the
dendritic tuft regions of CA1 pyramidal neurons Neuron v 62 p 102-11
Tamaacutes G A Lorincz A Simon and J Szabadics 2003 Identified sources and targets
of slow inhibition in the neocortex Science v 299 p 1902-5
Tanaka J M Markerink-van Ittersum H Steinbusch and J De Vente 1997 Nitric
oxide-mediated cGMP synthesis in oligodendrocytes in the developing rat
brain Glia v 19 p 286-97
Tao H W and M Poo 2001 Retrograde signaling at central synapses Proc Natl Acad
Sci U S A v 98 p 11009-15
Taqatqeh F E Mergia A Neitz U Eysel D Koesling and T Mittmann 2009 More
than a retrograde messenger nitric oxide needs two cGMP pathways to induce
hippocampal long-term potentiation J Neurosci v 29 p 9344-50
Teunissen C H Steinbusch M Markerink-van Ittersum D Koesling and J de Vente
2001 Presence of soluble and particulate guanylyl cyclase in the same
hippocampal astrocytes Brain Res v 891 p 206-12
Tochio H Y K Mok Q Zhang H M Kan D S Bredt and M Zhang 2000
Formation of nNOSPSD-95 PDZ dimer requires a preformed beta-finger
structure from the nNOS PDZ domain J Mol Biol v 303 p 359-70
139
Toth K G Suares J J Lawrence E Philips-Tansey and C J McBain 2000
Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse J
Neurosci v 20 p 8279-89
Tovar K and G Westbrook 2002 Mobile NMDA receptors at hippocampal
synapses Neuron v 34 p 255-64
Toacuteth K Z Borhegyi and T F Freund 1993 Postsynaptic targets of GABAergic
hippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of broca complex J
Neurosci v 13 p 3712-24
Valtschanoff J G and R J Weinberg 2001 Laminar organization of the NMDA
receptor complex within the postsynaptic density J Neurosci v 21 p 1211-7
Van Staveren W C H W Steinbusch M Markerink-Van Ittersum D R Repaske
M F Goy J Kotera K Omori J A Beavo and J De Vente 2003 mRNA
expression patterns of the cGMP-hydrolyzing phosphodiesterases types 2 5 and
9 during development of the rat brain J Comp Neurol v 467 p 566-80
Vruwink M H H Schmidt R J Weinberg and A Burette 2001 Substance P and
nitric oxide signaling in cerebral cortex anatomical evidence for reciprocal
signaling between two classes of interneurons J Comp Neurol v 441 p 288-
301
Wang J and R S Zucker 2001 Photolysis-induced suppression of inhibition in rat
hippocampal CA1 pyramidal neurons J Physiol v 533 p 757-63
Watanabe M M Fukaya K Sakimura T Manabe M Mishina and Y Inoue 1998
Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum
(mossy fibre-recipient layer) of the mouse hippocampal CA3 subfield Eur J
Neurosci v 10 p 478-87
Watanabe M Y Inoue K Sakimura and M Mishina 1993 Distinct distributions of
five N-methyl-D-aspartate receptor channel subunit mRNAs in the forebrain J
Comp Neurol v 338 p 377-90
Wendland B F E Schweizer T A Ryan M Nakane F Murad R H Scheller and
R W Tsien 1994 Existence of nitric oxide synthase in rat hippocampal
pyramidal cells Proc Natl Acad Sci U S A v 91 p 2151-5
Wilson R I and R A Nicoll 2001 Endogenous cannabinoids mediate retrograde
signalling at hippocampal synapses Nature v 410 p 588-92
140
Wood K C A M Batchelor K Bartus K L Harris G Garthwaite J Vernon and J
Garthwaite 2011 Picomolar nitric oxide signals from central neurons recorded
using ultrasensitive detector cells J Biol Chem v 286 p 43172-81
Xu J R Chen J Zhang and C Chen 2010 Endocannabinoids differentially modulate
synaptic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons PLoS One v 5
p e10306
Yamasaki M M Matsui and M Watanabe 2010 Preferential localization of
muscarinic M1 receptor on dendritic shaft and spine of cortical pyramidal cells
and its anatomical evidence for volume transmission J Neurosci v 30 p 4408-
18
Zhang X L Z Y Zhou J Winterer W Muumlller and P K Stanton 2006 NMDA-
dependent but not group I metabotropic glutamate receptor-dependent long-
term depression at Schaffer collateral-CA1 synapses is associated with long-
term reduction of release from the rapidly recycling presynaptic vesicle pool J
Neurosci v 26 p 10270-80
141
XI SAJAacuteT KOumlZLEMEacuteNYEK JEGYZEacuteKE
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent első szerzős koumlzlemeacutenyek
Szabadits E Csereacutep C Szőnyi A Fukazawa Y Shigemoto R Watanabe M Itohara
S Freund TF and Nyiri G (2011) NMDA receptors in hippocampal
GABAergic synapses and their role in nitric oxide signaling J Neurosci
31(16)5893-5904
Szabadits E Csereacutep C Ludaacutenyi A Katona I Gracia-Llanes J Freund TF Nyiacuteri G
(2007) Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for
retrograde nitric oxide signaling J Neurosci 27(30)8101-11 Megosztott
elsőszerzőseacuteg
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent nem első szerzős koumlzlemeacutenyek
Csereacutep C Szabadits E Szőnyi A Watanabe M Freund TF Nyiri G (2012) NMDA
Receptors in GABAergic Synapses during Postnatal Development PLoS ONE
7(5)e37753
Csereacutep C Szőnyi A Veres JM Neacutemeth B Szabadits E de Vente J Haacutejos N Freund
TF and Nyiri G (2011) Nitric oxide signaling modulates synaptic transmission
during early postnatal development Cerebral Cortex 212065-2074
Egyeacuteb ndash nem az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent ndash koumlzlemeacutenyek
Nyiri G Cserep C Szabadits E Mackie K Freund TF (2005) CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience 136(3)811-22
Nyiri G Szabadits E Cserep C Mackie K Shigemoto R Freund TF (2005) GABA(B)
and CB1 cannabinoid receptor expression identifies two types of septal
cholinergic neurons Eur J Neurosci 213034-3042
142
XII KOumlSZOumlNETNYILVAacuteNIacuteTAacuteS
Szeretneacutem megkoumlszoumlnni a kitartoacute taacutemogataacutest eacutes a segiacutetseacuteget eacutedesanyaacutemnak
nagymamaacutemnak eacutes feacuterjemnek mert neacutelkuumlluumlk nem joumlhetett volna leacutetre ez az eacutertekezeacutes
A tudomaacutenyos munkaacuteval kapcsolatos szemleacuteletbeli eacutes moraacutelis neveleacutest eacutes hasznos
tudomaacutenyos tanaacutecsaikat nagyon koumlszoumlnoumlm Prof Freund Tamaacutes laborvezetőnek eacutes Dr
Nyiri Gaacutebor teacutemavezetőmnek Ezenkiacutevuumll szeretneacutem megkoumlszoumlnni az Agykeacutereg
kutatoacutecsoport minden tagjaacutenak a sok eacuteves segiacutetseacuteget eacutes hogy emberileg is olyan
koumlrnyezetben dolgozhattam ami azt gondolom paacuteratlan
5
V3Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata62
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok64
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek
szinteacutezise64
V52 In situ hibridizaacutecioacute65
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip66
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip67
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletekhellip70
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphellip71
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek
felsziacuteneacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip72
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip75
V12 Statisztikai analiacutezisekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76
VI Eredmeacutenyekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttestjeacuten dendritjeacuten eacutes
axon iniciaacutelis szegmentjeacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip82
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekbőlhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok tartalmaznak
NOsGC α1 alegyseacutegethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip87
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest meacuterete
koumlzti korrelaacutecioacutehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip89
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip90
6
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegehelliphelliphelliphellip97
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok nagy reacutesze
mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatokhelliphelliphellip99
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
poszszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip102
VII Megbeszeacuteleacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip106
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphellip106
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
salhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip108
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC mediaacutelta jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip110
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesrahelliphelliphelliphellip111
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg
szinapszisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip112
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokbanhelliphellip114
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacuterahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip117
VII8 Az NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid rendszerrel a
GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip118
VIII Koumlvetkezteteacutesek120
IX Oumlsszefoglalaacutes121
XIrodalomjegyzeacutek121
XI Sajaacutet koumlzlemeacutenyek jegyzeacuteke141
XII Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes142
7
II ROumlVIDIacuteTEacuteSEK JEGYZEacuteKE
2-AG 2-arachidonil-glicerol
5-HT3 szerotonin
ACSF mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutek
AIS axon iniciaacutelis szakasz
AKD agonista-koumltő domeacuten
AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-12-oxazol-4-il)propaacutensav
BDNF agyi neurotrofikus faktor
BH4 tertahidrobiopterin
CA1-3 Cornu Ammonis (Ammon-szarv) 1-3 reacutegioacutei
CAMKII kalcium-kalmodulin-fuumlggő kinaacutez
cAMP ciklikus adenozin monofoszfaacutet
CASK kalcium-kalmodulin-fuumlggő szerin kinaacutez
CB1R 1-es tiacutepusuacute kannabinoid receptor
CCK kolecisztokinin
CCK-R kolecisztokinin-receptor
cDNS komplementer DNS
cGMP ciklikus guanozin monofoszfaacutet
CNG ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
COX ciklooxigenaacutez
CREB cAMP-fuumlggő szakasz-koumltő feheacuterje
CRIP kannabinoid-receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
D-AP5 D(-)-2-amino-5-foszfonovaleriaacutensav
DAB 33rsquo-diaminobenzidin
DAG diacilglicerol
DEPC dietilpirokarbonaacutet
DLC dinein-koumlnnyűlaacutenc
DSE depolarizaacutecioacute-indukaacutelta serkenteacuteselnyomaacutes
DSI depolarizaacutecioacute-indukaacutelta gaacutetlaacuteselnyomaacutes
EC sejten kiacutevuumlli
eCB endokannabinoid
8
eNOS endoteliaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
EPSP serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
ER endoplazmaacutes retikulum
FAD flavin-adenin dinukleotid
FMN flavin mononukleotid
GABA gamma-amino vajsav
GABAAR A-tiacutepusuacute GABA-receptor
GAD65 glutaminsav dehidrogenaacutez (65 kD-os)
GC guanilaacutet-ciklaacutez
GKAP guanilaacutet-kinaacutez kapcsolt feheacuterje
GluN1-3 NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet-receptor 1-3-as alegyseacutege
GRIP1 glutamaacutet-receptor koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
GTP guanozin trifoszfaacutet
HCN hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
HSA humaacuten szeacuterum-albumin
IBMX 3-izobutil-1-metilxantin
IC sejten beluumlli
IN interneuron
iNOS indukaacutelhatoacute nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
IP3 inozitol-trifoszfaacutet
IPSP gaacutetloacute posztszinaptikus potenciaacutel
IS-1-3 interneuron-szelektiacutev interneuron 1-3-as tiacutepusa
KO geacutenkiuumltoumltt
L-NAME L-nitroarginin-metil-eacuteszter
LOX lipoxigenaacutez
LTDi gaacutetloacute szinapszis hosszuacute-taacutevuacute depresszioacuteja
LTP hosszuacute taacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutes
mAChR muszkarinos tiacutepusuacute acetilkolin-receptor
mEPSP miniatűr serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
mGluR metabotropikus glutamaacutet-receptor
mRNS hiacutervivő ribonukleinsav
NADPH nikotinamid-adanin-dinukleotid
9
NCAM neuronaacutelis sejt-adheacutezioacutes molekula
NGF idegi noumlvekedeacutesi faktor
NHA N-hidroxi-arginin
NMDA N-metil-D-aszpartaacutet
nNOS neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
NO nitrogeacuten-monoxid
NOsGC nitrogeacuten-monoxid-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutez
NTD N-terminaacutelis domeacuten
O-LM oriens-laconosum-moleculare interneuron
ODQ oxadiazolo-quinoxalin
PB foszfaacutet puffer
PCR polimeraacutez-laacutencreakcioacute
PDZ PSD-95Discs largeZonula occludens domeacuten
PKA protein-kinaacutez-A
PKG protein-kinaacutez-G
PLC foszfolipaacutez-C
PP perforaacutens-paacutelya
PP1 protein-foszfataacutez
PSD-95 posztszinaptikus denzitaacutes-95 feheacuterje
PV parvalbumin
RhoA Ras-homoloacuteg geacutencslaacutedba tartozoacute feheacuterje
ROS reaktiacutev oxigeacutengyoumlk
SAP-102 szinapszis-asszociaacutelt feheacuterje-102
SDS naacutetrium-dodecil-szulfaacutet
sGC szolubilis guanilaacutet-ciklaacutez
SKA Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt sejt
SNP naacutetrium-nitroprusszid
SOM szomatosztatin
SPR P-anyag-receptor
SSCAM synaptic scaffolding proteinszinaptikus aacutellvaacutenyozoacutefeheacuterje
STD roumlvid taacutevuacute depresszioacute
str Stratumreacuteteg
10
TBS Tris-pufferelt soacuteoldat
THB tetrahidrobiopterin
TTX tertrodotoxin
VASP vazodilataacutetor-stimulaacutelt foszfoprotein
VDCC feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatorna
vGluT3 3-as tiacutepusuacute vezikulaacuteris glutamaacutettranszporter
VIP vazoaktiacutev intesztinaacutelis polipeptid
11
III BEVEZETEacuteS
Ebben a fejezetben egy roumlvid aacuteltalaacutenos bevező utaacuten ismertetem a hippokampusz
mint kiacuteseacuterleteink modellteruumlleteacutenek a szerkezeteacutet eacutes műkoumldeacuteseacutet majd reacuteszletezem az
eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban kulcsfontossaacuteguacute retrograacuted jelaacutetvitel aacuteltalaacutenos ismeacuterveit Ezt
koumlvetően taacutergyalom a dolgozat alapjaacuteul szolgaacuteloacute nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel elemeit
valamint az NMDA receptorok jellemzőit
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok
Agyunk a termeacuteszet talaacuten legcsodaacutelatosabb eacutes legbonyolultabb keacutepződmeacutenye
Szinte felfoghatatlan hogy idegsejtek koumlzoumltti kapcsolatok eacutes ingeruumlletek keacutepesek olyan
komplex folyamatokat leacutetrehozni mint az emberi gondolkodaacutes logika szemeacutelyiseacuteg
vagy kreativitaacutes A nagy keacuterdeacutes hogy a bdquomegismereacutes taacutergyardquo kutathatoacute felfoghatoacute-e
ugyanazzal amit megismerni kiacutevaacutenunk A goumlroumlg bdquogignoscoacuterdquo (megismer) szoacute eredeti
jelenteacutese szagol szimatol de maacutes a tudaacutessal (bdquooidardquo) gondolkodaacutessal (bdquonoeoacuterdquo)
kapcsolatos szavak eredeti jelenteacutese is a eacuterzeacutekszervi műkoumldeacutessel főleg a laacutetaacutessal fuumlggoumltt
oumlssze Az oacutekori goumlroumlg filozoacutefiaacuteban tehaacutet a megismereacutest eacutes gondolkodaacutest egyfajta
bdquoeacutertelemmel megtoumlltoumltt szemleacutelődeacutesnekrdquo tekintetteacutek Elmeacuten a leacuteleknek azt a reacuteszeacutet
eacutertetteacutek melyben eacuterzeteinket eacutes eacuteszleleteinket taacuteroljuk A szoacute maga Platoacutennaacutel jelenik
meg előszoumlr eacutes maacutes alapokra helyezi a megismereacutes filozoacutefiaacutejaacutet (Steiger K 2008) A
platoacuteni anamneacutezis (visszaemleacutekezeacutes)-elmeacutelet (Platoacuten Menoacuten) leacutenyege hogy a leacutelekben
benne lakozik minden tudaacutes csak megfelelő keacuterdeacutesekkel elő kell vezetni fel kell
eleveniacuteteni az bdquoelfelejtettrdquo tudaacutest- vissza kell emleacutekezni Platoacuten ezen elmeacutelete alapjaacuten a
megfelelő keacuterdeacutesek felveteacuteseacutevel lehetőseacuteguumlnk nyiacutelhat akaacuter az agy megismereacuteseacutere is
Platoacuten azonban a Barlanghasonlat ciacutemű dialoacutegussal (Platoacuten Aacutellam VII 514a-517a)
tovaacutebb megy a megismereacutesről valoacute gondolkodaacutesban A szinte teljes tudatlansaacutegtoacutel (a
barlang aacuternyai) az alapvető megismereacutesen (a bdquokinti vilaacutegrdquo) aacutet a legmagasabb szintű
gondolkodaacutesig (Platoacutennaacutel az ideaacutek vilaacutega a hasonlatban a Nap szemleacuteleacutese) terjedő
leacutepeacuteseken kersztuumll vezet az uacutet De vajon melyik leacutepcsőfokon aacutell a mai tudomaacutenyos
megismereacutes Valoacuteban azt eacuteszleljuumlk kiacuteseacuterleteink soraacuten ami meghataacuterozza agyunk
műkoumldeacuteseacutet teacutenyleg uacutegy műkoumldik ahogy mi elkeacutepzeljuumlk Laacutetjuk az aacuternyakat adoacute
12
taacutergyakat vagy maacuter esetleg kijutottunk a barlangboacutel is Vagy meacuteg mindig csak az
aacuternyakat laacutetjuk a barlangban lekoumltoumlzve Eacutes eljuthatunk-e egyaacuteltalaacuten a Nap
felfedezeacuteseacuteig Az olvasoacutera biacutezom eacuten nem merek aacutellaacutest foglalni a keacuterdeacutesben de egy
biztos csak megfelelő alaacutezattal lehet a tudomaacutenyhoz eacutes agyunk megismereacuteseacutehez nyuacutelni
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban
Az emberi agyat nagysaacutegrendileg 1011
(szaacutez-milliaacuterd) idegsejt alkotja a
koumlzoumlttuumlk leacutetrejoumlvő szinapszisok szaacutema 1014
-ra (szaacutezezer-milliaacuterdra) tehető (Drachman
2005) Ezen kapcsolatok keacutepezik minden idegi műkoumldeacutes alapjaacutet Az idegsejtek preciacutezen
huzalozott mikrohaacuteloacutezataiban specifikus informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera nyiacutelik lehetőseacuteg
Idegrendszeruumlnk nem a sejtek szaporiacutetaacutesaacuteval (sejtosztoacutedaacutes) eacuteri el az uacutejonnan beeacuterkező
ingerek informaacutecioacute feldolgozaacutesaacutet eacutes taacuterolaacutesaacutet hanem a megleacutevő idegsejtek
kapcsolatainak (szinapszisainak) erősiacuteteacuteseacutevel uacutej szinapszisok leacutetrehozaacutesaacuteval Kiveacutetel
termeacuteszetesen ez aloacutel is akad idegi őssejtek talaacutelhatoacutek toumlbb helyen is az emlős koumlzponti
idegrendszerben eacutes neacutehol peacuteldaacuteul a szagloacutegumoacuteban eacutes a hippokampusz gyrus dentatus-
aacutenak szemcssejtjei koumlzoumltt keacutepesek uacutej idegsejteket leacutetrehozni eacutes azokat a haacuteloacutezatba
eacutepiacuteteni Ezen uacutej sejteknek alapvető szerepe van az egyedre jellemző haacuteloacutezat
kialakiacutetaacutesaacuteban (Bergmann and Friseacuten 2013 Freund et al 2013) Talaacuten a legfontosabb
szabaacutelyozaacutesi moacuted amivel az idegrendszer alkalmazkodik a bejoumlvő ingerekhez illetve
amivel a bejoumlvő ingereket integraacutelja belső vilaacutegunk aacutellapotaacuteval az a szinaptikus
plaszticitaacutes A szinapszisok nem aacutellandoacutesult keacutepződmeacutenyek folyamatosan vaacuteltoznak
leeacutepuumllnek kapcsolatok amik maacuter feleslegesseacute vaacuteltak miacuteg maacutesok megerősoumldnek
nagyobbak lesznek Minden emleacutek egy speciaacutelis szinapszis mintaacutezattal rendelkezik Az
hogy ki mennyire keacutepes komplex kreatiacutev gondolkodaacutesra ezen idegi mikro-haacuteloacutezatok
kapcsoltsaacutegaacutetoacutel szinaptikus erősseacutegeitől fuumlgg eacutes nem az idegsejtek szaacutemaacutetoacutel (normaacutelis
agyi műkoumldeacutest felteacutetelezve)
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese
13
A dolgozat teacutemaacutejaacutet keacutepező kiacuteseacuterletek raacutegcsaacuteloacutekban keacuteszuumlltek eacutes a legtoumlbb
szakirodalmi adat is azokroacutel aacutell rendelkezeacutesre iacutegy a dolgozatban a raacutegcsaacuteloacute
hippokampusz anatoacutemiaacutejaacuteroacutel adok roumlvid bevezeteacutest A hippokampusz az archipallium
reacutesze fejlődeacutestanilag az agy ősibb reacuteszeacutehez tartozik Hippokampusz jelenteacutese csikoacutehal
szerkezeacutere jellemző kettős bdquoCrdquo alakja miatt kapta a neveacutet A hippokampusz formaacutecioacute
keacutet joacutel meghataacuterozott reacutesze az Ammon-szarv (Cornu Ammonis) eacutes a gyrus dentatus
A bdquoCornu Ammonisrdquo (bdquokosszarvrdquo) neacutev szinteacuten az alakjaacutera vezethető vissza A
keacutetoldali hippokampuszt a fimbria-fornix (maacutesneacuteven lyra davidis vagy psalterium
jelenteacutese oacutekori sokhuacuteros haacuterfaszerű hangszer szinteacuten alakjaacutera utal) koumlti oumlssze
1 Aacutebra A hippokampusz sematikus aacutebraacuteja Ramoacuten y Cajal (1893) nyomaacuten
Az aacutebraacuten a hippokampusz-szubikulaacuteris komplex principaacutelis sejtjeinek vaacutezlatos kapcsolat
rendszere laacutethatoacute A hippokampusz speciaacutelis memoacuteriafolyamatokban jaacutetszott
műkoumldeacuteseacuteben alapvető fontossaacuteguacute szerepet jaacutetszik a gyrus dentatus szemcsesejtjei eacutes az
Ammon-szarv CA3 majd CA1 piramissejtjei koumlzt leacutetrejoumlvő uacuten bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo A hippokampusz legjelentősebb serkentő bemeneteacutet a kuumllső- eacutes belső
vilaacutegunkboacutel szaacutermazoacute informaacutecioacutekat egyaraacutent integraacuteloacute entorhinaacutelis keacuteregből joumlvő
rostok alkotjaacutek (perforaacutens paacutelya)
14
A hippokampusz joacutel elkuumlloumlnuumll az agykeacuteregtől (neopallium) az entorhinaacutelis
keacutereg 6 reacutetegű sejtaacutellomaacutenyaacuteboacutel szubikulumon mint aacutetmeneti keacuteregteruumlleten keresztuumll
jutunk az archikortikaacutelis hippokampuszba (1aacutebra) Santiago Ramoacuten y Cajal (1893
1911) majd keacutesőbb taniacutetvaacutenya Lorente de Noacute (1934) Golgi impregnaacutecioacutes vizsgaacutelatai
vezettek a hippokampusz kuumlloumlnboumlző sejtjeinek (principaacutelis eacutes bdquonem-principaacutelisrdquo
sejteknek) meghataacuterozaacutesaacutehoz valamint ezek alapjaacuten a hippokampusz reacutegioacuteinak
nevezeacutektanaacutenak bevezeteacuteseacutehez (Lorente de Noacute 1934) amit a mai napig hasznaacutelunk Az
Ammon-szarv reacutegioacutei (a bdquoCornu Ammonisrdquo roumlvidiacuteteacutese alapjaacuten) CA1 reacutegioacute iacuteves
kanyarodoacute reacuteszeacutet CA3ab reacutegioacutenak a gyrus dentatus hilusaacuteba nyuacuteloacute reacuteszeacutet CA3c
reacutegioacutenak nevezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetnek CA2 reacutegioacutet is melyek CA3 piramissejt
tulajdonsaacutegokat mutatnak de nem kapnak moharost bemenetet Raacutegcsaacuteloacutekban e reacutegioacute
meacuterete kicsi Ezen kiacutevuumll megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a gyrus dentatus-t melynek szinteacuten bdquoCrdquo
alakja reacuteveacuten joumln leacutetre a hippokampuszra jellemző kettős bdquoCrdquo forma A gyrus dentatus
elsődleges principaacutelis sejtjei a szemcsesejtek melyek a hilus koumlruumll egy alsoacute (vagy
kuumllső) eacutes egy felső (vagy belső) eacutelbe rendeződnek Az Ammon-szarv eacutes gyrus dentatus
koumlzoumltti hasadeacutekot nevezzuumlk fissura hippocampinak A hippokampusz egyes reacutegioacuteit
tovaacutebbi reacutetegekre lehet osztani (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter 1995)
Az Ammon-szarv reacutetegződeacutese
- alveus (csak a CA1 reacutegioacuteban)
- stratum oriens
- stratum pyramidale
- stratum lucidum (a CA3 specifikus egyeduumllaacutelloacute reacutetege)
- stratum radiatum
- stratum lacunosum-moleculare
A gyrus dentatus-ban az alaacutebbi reacutetegek talaacutelhatoacutek
- stratum moleculare
- stratum granulosum
- hilus
15
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo
A hippokampusz principaacutelis sejtjei az Ammon-szarv piramissejtjei valamint a
gyrus dentatusban leacutevő szemcsesejtek eacutes mohasejtek A CA1 piramissejtek lokaacutelis
kollateraacutelisai maacutes piramis sejteket kismeacuterteacutekben idegzik be a maradeacutek helyi
kollateraacutelisaik főkeacutent helyi uacuten visszacsatoloacute gaacutetloacute interneuronokon veacutegződnek A CA3
piramissejtek joacuteval nagyobbak a CA1 piramissejtekneacutel apikaacutelis dendritjuumlk a piramisejt-
reacuteteg alatti str lucidumban roumlgtoumln elaacutegazik eacutes szaacutemos tuumlske is talaacutelhatoacute rajta Speciaacutelis
keacutepződmeacutenyuumlk az uacuten bdquothorny excrescencesrdquo szarv szerű kituumlremkedeacutesek melyen a
szemcsesejtek oacuteriaacutes mohaterminaacuteisai veacutegződnek A CA3 piramsejtek erőteljes rekurrens
illetve ellenoldali associaacutecioacutes kapcsolatokkal rendelkeznek A CA3c piramissejtejei
kisseacute kuumlloumlnboumlznek a CA3ab sejtjeitől apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeik nem nagyon
kuumlloumlnboumlzetethetők meg eacutes mindkettő gazdagon rendelkezik szarv-szerű
kituumlremkedeacutesekkel
A gyrus dentatus szemcsesejtjeinek nincsenek bazaacutelis dendritjeik apikaacutelis
dendritjuumlk a str moleculare-ban fut egeacuteszen a fissura hippocampiig Nincsenek helyi
rekurrens kapcsolataik egymaacutest nem idegzik be helyi kollateraacutelisokat adnak viszont a
hilusban elhelyezkedő mohasejtekre A mohasejtek eacuterdekes sejttiacutepust keacutepviselnek
Serkentő sejtek szaacutemos tuumlskeacutevel a dendritjeiken de nem toumlmoumlruumllnek kuumlloumln reacutetegbe a
hilusban elszoacutertan talaacutelhatoacutek Terminaacutelisaik a szemcsesejtek proximaacutelis
dendritszakaszaira (esetenkeacutent sejttestjeacutere) vetiacutetenek vissza Egyes elmeacuteletek szerint
szaacutermazaacutesukat tekintve lecsuacuteszott piramissejtek ami annak tuumlkreacuteben hogy
morfoloacutegiailag nehezen kuumlloumlnboumlztethetők meg a CA3c piramissejtjeitől eacutes a CA3
bizonyiacutetottan visszavetiacutet a gyrus dentatus szemcssejtjeire nem lehetetlen
A hippokampusz serkentő kapcsolatrendszereacutenek legfontosabb
informaacutecioacutefeldolgozoacute mechanizmusa az uacuten bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo A
hippokampusz legjelentősebb glutamaacuteterg bemente az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkezik a
szubikulumon keresztuumll Az enthorninaacutelis keacutereg integraacutelja a kuumlloumlnboumlző agykeacutergi
eacuterzeacutekszervi teruumlletekről szaacutermazoacute maacuter előzetesen feldolgozott kuumllső eacutes belső vilaacutegunkat
reprezentaacuteloacute informaacutecioacutet eacutes ezt koumlzvetiacuteti a hippokampusz feleacute a perforaacutens paacutelyaacuten
keresztuumll A perforaacutens paacutelya (PP) az Ammon-szarv eacutes gyrus detatus hataacuteraacuten futva leacutep be
egyreacuteszt a CA1-3 reacutegioacute str lacunosum-moleculare-ba maacutesreacuteszt a gyrus dentatus str
16
moleculare-ba A PP rostjai a str moleculare kuumllső 23-aacuteban a szemcsesejtek dendritjein
(illetve bizonyos interneuronok dendritjein laacutesd III34 alfejezetet) veacutegződnek
topografikusan Ez a PP-szemcsesejt szinapszis a jelfeldolgozaacutes első leacutepcsője A
szemcsesejtek ingeruumllete a mohaterminaacutelisokon keresztuumll tevődik aacutet a CA3
piramissejtek proximaacutelis dendritszakaszaira (illetve bizonyos interneuronokra laacutesd
III33 alfejezetet) kialakiacutetva a CA3 reacutegioacute kuumlloumln speciaacutelis reacutetegeacutet a str lucidumot Ez
keacutepezi a informaacutecioacute feldolgozaacutes maacutesodik aacutellomaacutesaacutet A CA3 piramissejtek ingeruumllete a
Schaffer Kaacuteroly (1864-1939) utaacuten elnevezett Schaffer-kollateraacutelisokon keresztuumll jut
veacuteguumll a CA1 piramisejtek apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeire mely a 3 szinapszist keacutepezi a
bdquohaacuteromszinapszisos-hurokbanrdquo A CA1 piramisejtek rostjai az alveusban oumlsszeszedődve
a szubikulumon keresztuumll visszateacuternek az entorhinaacutelis keacuteregbe (de maacutesik reacutetegeacutebe) A
hippokampusz aacuteltal feldolgozottaacutetdolgozott informaacutecioacute tehaacutet aacutetteacutetelesen az entorhinaacutelis
keacuteregből jut vissza a toumlbbi agykeacutergi teruumlletre (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter
1995)
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban
A hippokampusznak keacutetseacutegbevonhatatlan szerepe van a tanulaacutes- eacutes
memoacuteriafolyamatokban Az uacutej informaacutecioacutek feldolgozaacutesa soraacuten keacutet folyamatra van
szuumlkseacuteg első koumlrben egy generalizaacuteloacute folyamat megy veacutegbe (a bdquotaacutergyrdquo besorolaacutesa a
megfelelő agyunkban maacuter leacutetező bdquoskatulyardquo megkereseacuteseacutevel) majd egy specifikaacutecioacute
joumln leacutetre (a bdquoskatulyaacutenrdquo beluumll az uacutej bdquodologrdquo miben teacuter el a bdquoskatulyardquo toumlbbi elemeacutetől)
Ennek pontos lekeacutepezeacuteseacutehez keacutet kuumlloumln neuronhaacuteloacutezatra van szuumlkseacuteg A generalizaacuteloacute
folyamat az agykeacutergi műkoumldeacuteshez koumlthető a koumlrnyezet reprezentaacutecioacuteja jelentősen
aacutetfedő sejtaktivitaacutesok reacuteveacuten valoacutesul meg iacutegy specifikus informaacutecioacute nem joumlhet leacutetre a
haacuteloacutezatban A specifikaacutecioacute a hippokampusz feladata a koumlrnyezet lekeacutepezeacutese szinte aacutet
nem fedő mikrohaacuteloacutezatok kialakulaacutesaacuteval joumln leacutetre (Kaacuteli S eacutes Acsaacutedy L 2003) Vagyis
a hippokampusz a deklaratiacutev memoacuteriaacuteban jaacutetszik szerepet ez tartalmazza a bdquotiszta
fogalmakatrdquo (clarus3= vilaacutegos) De mi az a szerkezeti kuumlloumlnbseacuteg ami az agykeacutereggel
szemben keacutepes hasonloacute bementekhez kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati aktivitaacutest produkaacutelni A
memoacuteria alapjaacuteul szolgaacuteloacute Hebb-feacutele autoasszociatiacutev haacuteloacutezat ugyanis mind az
17
agykeacuteregben mind a hippokampuszban megtalaacutelhatoacute A vaacutelasz a bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo egyes principaacutelis sejtjeinek egyedi tulajdonsaacutegaiban eacutes kapcsolataiban talaacutelhatoacute
(Acsaacutedy eacutes Kaacuteli 2007) A generalizaacutelt informaacutecioacute az entorhinaacutelis keacutergen keresztuumll
eacuterkezik agyunk egyik legkuumlloumlnlegesebb serkentő sejtjeacutere a szemcsesejtre ami a
legfontosabb aacutellomaacutes a specifikus informaacutecioacute kialakiacutetaacutesaacuteban A szemcsesejtek nagyon
erős szűreacutest veacutegeznek a bejoumlvő informaacutecioacuten azaacuteltal hogy rendkiacutevuumll hiperpolarizaacuteltak eacutes
nagyon alacsony az alapaktivitaacutesuk Mivel nincsenek bazaacutelis dendritjeik eacutes egymaacutesssal
sincsenek oumlsszekoumltve nem joumln leacutetre autoasszociatiacutev haacuteloacutezat a bekeruumllő informaacutecioacute
nagyon pontosan keacutepeződik le a szemcsesejtekben A gyrus dentatus legfontosabb
feladata tehaacutet a jel szelekcioacuteja eacutes kategorizaacutecioacuteja A koumlvetkező leacutepeacutes hogy a
szemcsesejtek a megszűrt informaacutecioacutet rendkiacutevuumll pontosan adjaacutek aacutet a CA3
piramissejteknek Ehhez egyreacuteszt annak a neacutehaacuteny ceacutelelemnek a nagyon pontos
kivaacutelasztaacutesa szuumlkseacuteges ami a CA3 reacutegioacuteban az informaacutecioacutet koacutedoloacute autoasszociatiacutev
mikrohaacuteloacutezatot leacutetrehozza maacutesreacuteszt a haacuteloacutezat toumlbbi tagjaacutenak elcsendesiacuteteacutese A
szemcsesejt speciaacutelis egyedi terminaacutelisa a mohaterminaacutelis keacutepes ellaacutetni mindkeacutet
feladatot egyszerre A moharostok ceacutelelem specifikusan keacutetfeacutele terminaacutelissal
rendelkeznek az oacuteriaacutes terminaacutelisok kizaacuteroacutelag piramissejt-tuumlskeacuteken a kis terminaacutelisok
csak helyi GABAerg interneuronokon veacutegződnek Az egy szemcsesejt aacuteltal adott oacuteriaacutes-
mohaterminaacutelisok szaacutema igen keveacutes (szaacutezas nagysaacutegrendű) de nagy hateacutekonysaacuteguacute
emellett a kis mohaterminaacutelisok szaacutema araacutenyait tekintve oumltszoumlroumlseacutere tehető a
serkentőhoumlz keacutepest (Acsaacutedy et al 1998) Ezzel a kapcsolatrendszerrel egysejt szinten
nagy hateacutekonysaacuteguacute pontos ingeruumllet-aacutetadaacutes populaacutecioacutes szinten erős gaacutetlaacutes eacuterhető el a
haacuteloacutezatban A keacutet terminaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegaiban fellelhető kuumlloumlnbseacutegek tovaacutebbi
magyaraacutezatot adnak az informaacutecioacutekoacutedolaacutes szabaacutelyozaacutesaacutera Miacuteg az oacuteriaacutesterminaacutelisok a
transzmisszioacute frekvenciaacutejaacutenak noumlvekedeacuteseacutevel facilitaacuteloacute szinaptikus vaacutelaszt (facilitaacuteloacute
EPSP) adnak addig a kis terminaacutelisok frekvencia-fuumlggeacuteseacutere a depressziacutev (depresszaacuteloacute
EPSP) vagy enyheacuten facilitaacuteloacute vaacutelasz jellemző (Toth et al 2000) Egy adott frekvenciaacuten
a keacutet mechanizmus eredője fogja meghataacuterozni a CA3 piramissejt ingeruumlleteacutet alacsony
szemcsesejt aktivitaacutes soraacuten (ami haacuteloacutezati bdquozajrdquo-keacutent eacuterteacutekelhető) az erős gaacutetlaacutes dominaacutel
miacuteg neacutehaacuteny de fokozott aktivitaacutesuacute szemcsesejt aktivitaacutesa (informaacutecioacute-koacutedolaacutes) soraacuten a
serkenteacutes erősoumldeacutese eacutes a gaacutetlaacutes gyenguumlleacutese reacuteveacuten a kivaacutelasztott piramissejtek
ingeruumlletbe joumlnnek (a haacuteloacutezat toumlbbi piramissejtje pedig gaacutetolt marad) A szemcsesejt-
18
CA3 piramissejt kapcsolat tovaacutebbi jellemzője a nem-asszociatiacutev preszinaptikus LTP
(Lauri et al 2001) A CA3 piramissejtek kiterjedt rekurrens kollateraacutelisai reacuteveacuten a CA3
reacutegioacute autoasszociatiacutev haacuteloacutezati tulajdonsaacuteggal rendelkezik A megszerezett specifikus
informaacutecioacute erős szinaptikus kapcsolatokkal oumlsszekoumltoumltt piramissejt-mikrohaacuteloacutezatokban
taacuteroloacutedik ami kontextusfuumlggő moacutedon a haacuteloacutezat egyes elemeinek aktivitaacutesa reacuteveacuten a
mikrohaacuteloacutezat egeacuteszeacutet aktivaacutelhatja iacutegy komplex emleacuteknyomok felideacutezeacutese vaacutelik lehetőveacute
A CA1 piramisejtekben ezt koumlvetően integraacuteloacutedik a CA3 piramissejtek ingeruumllete (str
radiatum) az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkező perforaacutens-paacutelya bemenettel (str lacunosum-
moleculare) A CA1 piramissejtek plaszticitaacutesaacutehoz (LTP kialakulaacutesa) elengedhetetlen
meacuteg a helyi GABAerg interneuronok teacuterben eacutes időben preciacutezen szabaacutelyozott haacuteloacutezati
műkoumldeacutesre kifejtett hataacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) Az iacutegy keletkező
emleacuteknyomok lassuacute folyamat soraacuten tevődnek aacutet a generalizaacuteloacute agykeacutergi teruumlletekre
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy a hippokampusz specifikus műkoumldeacuteseacutenek
haacutettereacuteben egyedi strukturaacutelis feleacutepiacuteteacutese aacutell (gyrus dentatus-CA3 kapcsolat)
autoasszociatiacutev haacuteloacutezata előtt egy kategorizaacuteloacute haacuteloacutezat (gyrus dentatus) talaacutelhatoacute Ezek a
tulajdonsaacutegok teszik keacutepesseacute arra hogy nagy szaacutemuacute komplex emleacuteknyom gyors eacutes
aacutetfedeacutesmentes taacuterolaacutesaacutet veacutegezze
III34 A hippokampusz interneuronjai
Interneuron alatt klasszikusan azokat a nem principaacutelis (nem glutamaacuteterg)
idegsejteket eacutertjuumlk melyek a helyi haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben szabaacutelyozaacutesaacuteban vesznek
reacuteszt eacutes nem vetiacutetetenek maacutes agyteruumlletre Jelen eacutertekezeacutesben hippokampaacutelis
interneuron alatt kizaacuteroacutelag a GABAerg interneuronokat eacutertem E definiacutecioacute nem
szerencseacutes manapsaacuteg hiszen ma maacuter joacutel ismert hogy nemcsak a principaacutelis sejtek
vetiacutetenek maacutes agyteruumlletekre hanem GABAerg bdquointerneuronokrdquo is nem is
elhanyagolhatoacute szerepet toumlltve be Jobb nevezeacutektan hiaacutenyaacuteban azonban a vetiacutető
GABAerg idegsejteket is az interneuronok koumlzeacute soroljuk
A GABAerg sejtek jelaacutetvivő anyaga a gamma-amino-vajsav (GABA) mely
neacutehaacuteny kiveacuteteltől (pl az idegsejtek fejlődeacuteseacutenek korai szakaszaacuteban az uacuten bdquoGABA-
switchrdquo előtt a GABA serkentő tulajdonsaacuteguacute) eltekintve gaacutetloacute neurotranszmitter Fő
feladatuk tehaacutet a principaacutelis sejtek gaacutetlaacutesa tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk időbeli preciacutez
19
szabaacutelyozaacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A hippokampaacutelis interneuronok ndash
szemben a kvaacutezi egyforma piramissejtekkel ndash nem alkotnak egyseacuteges populaacutecioacutet a
kuumlloumlnboumlző alpopulaacutecioacutek szaacutema ma maacuter 20 foumlleacute tehető (Klausberger eacutes Somogyi 2008
2 aacutebra) Az interneuronok sokfeacuteleseacutege azonban nem ceacuteltalan kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
műkoumldeacutesek szabaacutelyozaacutesaacutenak szolgaacutelataacuteban aacutellnak (Klausberger et al 2005)
Szaacutemos anatoacutemiai tulajdonsaacuteg alkalmas lehet az interneuron alpopulaacutecioacutek
elkuumlloumlniacuteteacuteseacutere iacutegy peacuteldaacuteul a ceacutelelem specificitaacutes a dendritfa elaacutegazoacutedaacutesa a reacutetegekben
illetve hogy egyes tiacutepusok jellemzően mely peptid neuromodulaacutetorokat vagy kalcium-
koumltő feheacuterjeacuteket fejezik ki
A tovaacutebbiakban neacutehaacuteny azonoshasonloacute funkcioacute betoumllteacuteseacutere specializaacuteloacutedott
interneuronok csoportjainak tulajdonsaacutegait reacuteszletezem peacuteldaacutekkal illusztraacutelva
Mivel a legtoumlbb ismeret a CA1 reacutegioacute interneuronjairoacutel aacutell rendelkezeacutesuumlnkre
ezeacutert a CA1 reacutegioacute interneuronjait hasznaacutelva modellkeacutent mutatom be a fő csoportokat
(2aacutebra)
A tovaacutebbiakban a ceacutelelem specificitaacutest alapul veacuteve az alaacutebbi csoportosiacutetaacutest alkalmazom
- dendritikus gaacutetloacutesejtek
- periszomatikus gaacutetloacutesejtek
- interneuron-specifikus interneuronok
- vetiacutető interneuronok
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtek
A dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzoumls tulajdonsaacutega hogy axonterminaacutelisaik a
piramissejt valamely dendritszakaszaacuten veacutegződnek a beeacuterkező serkentő szinapszisok
szoros szomszeacutedsaacutegaacuteban Ebből koumlvetkeztethető hogy feladatuk elsősorban a
piramissejt bemeneteacutenek szabaacutelyozaacutesa az egyes serkentő szinapszisok plaszticitaacutesaacutenak
heteroszinaptikus befolyaacutesolaacutesa a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok gaacutetlaacutesaacuteval annak meghataacuterozaacutesa hogy melyik szinapszis erősoumldhet
meg eacutes mely ingeruumllet juthat el a sejttestig
Ennek a feladatnak az ellaacutetaacutesaacutera egy dendritikus gaacutetloacutesejt aacutetlagosan 3-18
szinapszist ad egy piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseire eacutes a gaacutetlaacutes
kisebb meacuterteacutekű Ebbe a csoportba tartoznak a 2 aacutebra 5-11 eacutes 13 szaacutemmal jeloumllt
20
interneuronjai A dendritikus gaacutetloacutesejtek sokfeacuteleseacutege azzal magyaraacutezhatoacute hogy a
piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseit bemenet-specifikusan innervaacuteljaacutek
illetve sajaacutet bemenetuumlket elteacuterő forraacutesboacutel kapjaacutek E keacutet tulajdonsaacuteg alapjaacuten
megkuumlloumlnboumlztetuumlnk uacuten bdquofeed-forwardrdquo (előrehatoacute) eacutes bdquofeed-backrdquo (visszahatoacute) gaacutetlaacutest
Az előrehatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt azon rostok hataacutesaacutet moacutedosiacutetja a piramissejtben
amelyből sajaacutet bemeneteacutet is kapja tehaacutet az adott afferens sajaacutet hateacutekonysaacutegaacutet sajaacutet
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben szabaacutelyozza A visszahatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt aacuteltal
kapott bemenet maacutes forraacutesboacutel szaacutermazik mint az aacuteltala moacutedosiacutetott bemenet (Freund eacutes
Buzsaacuteki 1996)
2 Aacutebra GABAerg interneuronok a hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A sematikus aacutebraacuten a hippokampaacutelis CA1 reacutegioacute eddig ismert interneuronjai eacutes
axonarborizaacutecioacutejuk reacutetegeloszlaacutesa laacutethatoacute Az aacutebra bal szeacuteleacuten olvashatoacutek a
hippokampusz reacutetegei A keacutek sziacuten aacuteranyalataival a CA1 piramissejtek narancssaacuterga
sziacutennel a periszomatikus gaacutetloacutesejtek pirossal a dendritikus eacutes vetiacutető interneuronok
roacutezsasziacutennel az IN-specifikus gaacutetloacutesejtek sejttestje eacutes fő dendritjei laacutethatoacutek Lilaacuteval
jeloumlltek az interneuron-axonok melyek citromsaacuterga terminaacutelisokban veacutegződnek Az
21
aacutebra bal feleacuten talaacutelhatoacutek a kuumllső eacutes belső forraacutesboacutel szaacutermazoacute glutamaacuteterg bemenetek
Az interneuronok sokfeacuteleseacutege teacuterbeli eacutes időbeli preciacutez szabaacutelyozaacutesa a piramissejt-
haacuteloacutezat normaacutel műkoumldeacuteseacutenek szolgaacutelataacuteban aacutell (Moacutedosiacutetva Klausberger eacutes Somogyi
Science 2008)
A Schaffer-kollateraacutelis bemenettel (piramissejt bazaacutelis eacutes proximaacutelis apikaacutelis
dendritszakaszai-strata oriens eacutes radiatum) asszociaacuteloacutedik ndash csak a legfontosabbakat
kiemelve- a bdquobistratifiedrdquo (bdquokeacutet-reacuteteget innervaacuteloacuterdquo bisztratifikaacutelt sejt 2 aacutebra 5 szaacutemuacute
sejt) a Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt (SKA emellett CCK-tartalmuacute) dendritikus
gaacutetloacutesejt (2 aacutebra 8 szaacutemuacute sejt) valamint az bdquoIvyrdquo (bdquoborostyaacutenrdquo)-sejt (2 aacutebra 6 szaacutemuacute
sejt) Dendriteloszlaacutesuk alapjaacuten a bisztratifikaacutelt- eacutes az Ivy-sejt bemeneteacutet is a Schaffer-
kollateraacutelisok biztosiacutetjaacutek iacutegy előrehatoacute gaacutetloacutesejtek (Fuentealba et al 2008 Klausberger
eacutes Somogyi 2008)
Az entorhinaacutelis eredetű perforaacutens-paacutelya bemenettel (piramissejt distaacutelis apikaacutelis
dendritszakasza-str lacunosum-moleculare) asszociaacuteloacutedik az O-LM (Oriens-
Lacunosum-Moleculare (2 aacutebra 7 szaacutemuacute sejt) a perforaacutens-paacutelya asszociaacutelt (2 aacutebra 10
szaacutemuacute sejt) eacutes a neurogliaform (2 aacutebra 11 szaacutemuacute sejt) sejt Miacuteg az O-LM sejtek
elsősorban a lokaacutelis piramissejtek rekurrens kollateraacutelisaiboacutel kapjaacutek a bemenetet
(tipikus visszahatoacute gaacutetloacutesejt) addig a maacutesik kettő elsősorban a perforaacutens-paacutelyaacutetoacutel
(előrehatoacute-gaacutetlaacutes) A neurogliaform sejtek nevuumlkből koumlvetkezően is nagyon elteacuternek a
klasszikus neuronok feleacutepiacuteteacuteseacutetől elsősorban a lassuacute toacutenikus GABAerg
transzmisszioacuteban vesznek reacuteszt (Armstrong et al 2012 Tamaacutes et al 2003) eacutes toacutenikus
nitrogeacuten-monoxid felszabadiacutetaacutesaacutera keacutepesek (laacutesd III355)
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek
Mivel a periszomatikus gaacutetlaacutes kiemelt fontossaacuteggal biacuter a haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
eacutes az eacutertekezeacutesben szereplő kiacuteseacuterletek is főkeacutent ezen sejtek szinapszisaira iraacutenyulnak a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek tulajdonsaacutegait reacuteszletesebben taacutergyalom Periszomatikus
reacutegioacute alatt a piramissejt sejttesteacutet (aacuteltalaacuteban) a sejttestből kiinduloacute axon iniciaacutelis
szegmentjeacutet (AIS) illetve az uacuten sejttest-ekvivalens dendrit szakaszokat (tuumlskementes
proximaacutelis dendritek a sejttesttől szaacutemiacutetott ~100 mikronon beluumll) eacutertjuumlk (Megiacuteas et al
22
2001) A reacutegioacute fő jellemzője hogy serkentő bemenet nem eacuterkezik raacute kizaacuteroacutelag a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek innervaacuteljaacutek szimmetrikus szinapszisokat keacutepezve (Megiacuteas et
al 2001) Sokkal keveacutesbeacute heterogeacuten populaacutecioacutet keacutepeznek mint a dendritikus
gaacutetloacutesejtek Mivel a periszomatikus reacutegioacute az akcioacutes-potenciaacutel generaacutelaacutesaacuteban jaacutetsza a fő
szerepet ezeacutert ezek az interneuronok a piramissejtek kimeneteacutet a naacutetrium-fuumlggő akcioacutes
potenciaacutelok kialakulaacutesaacutenak valoacutesziacutenűseacutegeacutet szabaacutelyozzaacutek Bemenetuumlk nem asszociaacuteloacutedik
specifikusan kuumlloumln egyik afferenssel sem (a kosaacutersejteknek keveacutesbeacute jelentős
mennyiseacutegű dendritje talaacutelhatoacute a str laconosum-moleculare-ban ami arra utal hogy
kevesebb entorhinaacutelis bementet kapnak) viszont jelentős szaacutemuacute serkentő bemenetet
kapnak a piramissejtektől A piramissejt-interneuron kapcsolatra nagy amplituacutedoacutejuacute
serkentő potenciaacutel jellemző ami aacuteltalaacuteban egy szinapszison keresztuumll megy veacutegbe
(Gulyaacutes et al 1993)
3 Aacutebra A hippokampaacutelis CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus gaacutetlaacutes
feleacutepiacuteteacuteseacutenek vaacutezlata
Az aacutebraacuten a piramissejt sejttestjeacutere eacuterkező keacutet kuumlloumlnboumlző gaacutetloacutesejt- a parvalbumin (PV)
tartalmuacute eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacute kosaacutersejt- szinapszisa a jelaacutetvitelben
fontosabb szerepet jaacutetszoacute receptorai illetve főbb bemenetei laacutethatoacutek Miacuteg a PV+
23
kosaacutersejt a piramissejt ritmikus gaacutetlaacutesaacuteeacutert tehető felelősseacute ezaacuteltal bdquooacuteraműrdquo
pontossaacuteggal segiacutetve a neuronhaacuteloacutezati frekvencia kialakulaacutesaacutet addig a CCK+ kosaacutersejt
keacutereg alatti bemeneteinek is koumlszoumlnhetően a gaacutetlaacutes bdquofinom hangolaacutesaacutebanrdquo vesz reacuteszt
belső vilaacutegunknak hangulati eacuteletuumlnknek megfelelően (Moacutedosiacutetva Freund TF 2003
TINS)
Olyan nagy hateacutekonysaacuteguacute ez a serkentő aacuteram hogy aacuteltalaacuteban az interneuon
kisuumlleacuteseacutehez is vezet Ebbe a csoportba tartozik az axo-axonikus ndash Szentaacutegothai Jaacutenos
nyomaacuten kandelaacuteber ndash sejt (2 aacutebra 1 szaacutemuacute sejt) eacutes a kosaacutersejtekA kandelaacuteber-sejtek az
egyetlen specifikusan csak az axon iniciaacutelis szegmenet beidegző interneuronok rostjaik
vertikaacutelis terminaacutelis fuumlzeacutereket alkotnak egy-egy piramissejt axon iniciaacutelis szegmentje
koumlruumll ahol toumlbbszoumlroumlsen szinaptizaacutelnak
A kosaacutersejtek a sejttestet eacutes a proximaacutelis dendritszakaszokat is beidegzik nagy
amplituacutedoacutejuacute gaacutetloacute-potenciaacutelokat hoznak leacutetre aacutetlagosan 2-8 koumlzel elhelyezkedő
szinapszison keresztuumll A kosaacutersejtek ezaacuteltal nagy hateacutekonysaacuteggal keacutepesek gaacutetolni a
piramissejt akcioacutes potenciaacuteljaacutet Egy kosaacutersejt egyetlen akcioacutes potenciaacuteja maacuter 3
szinapszison keresztuumll megakadaacutelyozza a piramissejt ismeacutetelt kisuumlleacuteseacutet Jellemző
feheacuterjetartalmukat tekintve a kosaacutersejtek keacutet fő populaacutecioacutejaacutet a parvalbumin (PV 2
aacutebra 2 szaacutemuacute sejt) eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacuteakat kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg a
kandelaacuteber-sejtek mind PV tartalmuacuteak A CCK tartalmuacute kosaacutersejtek tovaacutebb oszthatoacuteak
vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGluT3 2 aacutebra 4 szaacutemuacute sejt) eacutes vazoaktiacutev
intesztinaacutelis polipeptid (VIP 2 aacutebra 3 szaacutemuacute sejt) tartalmuk alapjaacuten Funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteg egyelőre nem volt kimutathatoacute a keacutet CCK tartalmuacute alpopulaacutecioacute koumlzoumltt ezeacutert
jellemzeacutesuumlk egyuumltt toumlrteacutenik mint CCK tartalmuacute kosaacutersejtek
A keacutet kosaacutersejt tiacutepus teljesen maacutes feladatra specializaacuteloacutedott a neuronaacutelis haacuteloacutezat
szabaacutelyozaacutesaacutet illetően ami receptoraik eacutes bemeneteik kuumlloumlnbseacutegeacuteben is tetten eacuterhető eacutes
elteacuterő fizioloacutegiai tulajdonsaacutegokat koumllcsoumlnoumlz a keacutet sejttiacutepusnak (3aacutebra) (Freund 2003
Freund eacutes Katona 2007 Klausberger et al 2005)
A PV kosaacutersejtek transzmisszioacuteja nagyon hateacutekony gaacutetlaacutest eredmeacutenyez de
egyben rigid is keveacutes ponton szabaacutelyozhatoacute nem plasztikus A PV kosaacutersejtek fő
serkentő bemeneteacutet a piramissejtektől kapja meacuteghozzaacute nagyreacuteszt bdquoelőrehatoacuterdquo serkenteacutes
formaacutejaacuteban (a CA3 piramissejtektől vagyis Schaffer-kollateraacutelisoktoacutel) kisebb
meacuterteacutekben a helyi piramissejtek bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutese folytaacuten Keacuteregalatti
24
modulaacutetoros (monoaminerg) eacutes GABAerg bementuumlk joacuteval kevesebb A serkentő
szinapszisok fontos tulajdonsaacutega nem plasztikusak a kapott ingeruumlletet pontosan
koumlzvetiacuteti a haacuteloacutezatra A PV kosaacutersejtek egymaacutest is beidegzik sőt elektromos
szinapszisokkal (uacuten bdquogap junctionrdquo-oumlkoumln keresztuumll) is oumlssze vannak kapcsolva
szinciacuteciumot alkotva Egy PV sejt nagyjaacuteboacutel 20-50 maacutesik PV kosaacutersejttel aacutell ilyen
szoros kapcsoltsaacutegban Ennek jellentősseacutege oacuteriaacutesi a haacuteloacutezati szinkronizaacutecioacute
szemponjaacuteboacutel (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A PV sejtek fizioloacutegiai
tulajdonsaacutegai reacuteszben ezeknek a tulajdonsaacutegoknak is koumlszoumlnhető uacuten bdquogyors tuumlzeleacutesűrdquo
interneuronok a tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk nem mutat alkalmazkodaacutest megbiacutezhatoacutean eacutes
bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal tuumlzelnek a haacuteloacutezati frekvenciaacutet meacuteg 100 Hz felett is keacutepesek
koumlvetni Az időbeli preciacutezitaacuteshoz meacuteg hozzaacutejaacuterul hogy a PV terminaacutelisban nagyon
szoros kapcsolat van a kalcium-szenzorok eacutes a kalcium csatornaacutek koumlzoumltt a kalcium
csatornaacutek a szinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban helyezkednek el azonnali vezikula-uumlruumlleacutest
eredmeacutenyezve A PV terminaacutelisboacutel toumlrteacutenő GABA felszabadulaacutes eddigi ismereteink
alapjaacuten M2 tiacutepusuacute muszkarinos acetil-kolin receptoron (mAchR) eacutes micro-opioid receptoron
keresztuumll szabaacutelyozhatoacute (mindkettő csoumlkkenti a GABA felszabadulaacutesaacutet) A PV
szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α1 alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok
vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a szorongaacutesoldoacute benzodiazepinek hataacutesa keveacutesseacute
eacuterveacutenyesuumll A PV kosaacutersejt-szinciacutecium feladata tehaacutet bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal
szinkronizaacutelni az aacuteltaluk beidegzett 1000-2000 piramissejtet a kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
oszcillaacutecioacutek soraacuten Ez alapvető fontossaacuteguacute a kognitiacutev folyamatok kialakiacutetaacutesaacuteban (laacutesd
meacuteg III35 alfejezetben)
A CCK kosaacutersejtek aacuteltal leacutetrehozott gaacutetlaacutes ezzel szemben sok ponton
modulaacutelhatoacute plasztikus folyamat Legszembetűnőbb bemeneti kuumlloumlnbseacuteget a keacutereg
alatti modulaacutetoros innervaacutecioacute adja a belső vilaacutegunkat eacutes hangulati eacuteletuumlnket
reprezentaacuteloacute szerotonerg bemenet a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll szelektiacuteven idegzi
be a CCK tartalmuacuteakat A szerotonerg rostok a mediaacuten raphe magcsoportboacutel
szaacutermaznak eacutes 5-HT3 tiacutepusuacute ionotrop szerotonin receptoron hatnak miacuteg a kolinerg
rostok α7 nikotinikus acetil-kolin receptoron keresztuumll serkentik a CCK kosaacutersejteket
Glutamaacuteterg bemenetuumlk toumlredeacuteke a PV kosaacutersejtekeacutenek annaacutel toumlbb gaacutetloacutebementet
kapnak viszont a calretitin tartalmuacute interneuron-specifikus sejtektől A CCK sejtek
glutamaacuteterg bemenete nemcsak szaacutemaacuteban teacuter el a PV sejthez keacutepest de toumlbb forraacutesboacutel
25
szaacutermazoacute informaacutecioacute (CA3- Schaffer kollateraacutelis CA1 piramissejt-kollateraacutelis vagyis
mind az bdquoelőrehatoacuterdquo mind a bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutes) integraacutecioacutejaacutera is keacutepesek Miacuteg a PV
sejt kisuumlleacuteseacutet eredmeacutenyezi a Schaffer-kollateraacutelisok ingeruumllete addig a CCK sejtek
szaacutemaacutera ez az ingeruumllet nem elegendő A CCK kosaacutersejtek csak akkor keruumllnek
ingeruumlletbe ha eleacuteg erős a Schaffer kollateraacutelis bemenet ahhoz hogy a helyi CA1
piramissejtek is aktivaacuteloacutedjanak eacutes ezek bdquovisszahatoacuterdquo lokaacutelis kollateraacutelisai is ingerlik a
CCK sejteket A CCK sejtek nem alkotnak szinciacuteciumot nem jellemző raacutejuk az a szoros
kapcsoltsaacuteg amit a PV sejtekneacutel laacutettunk Tuumlzeleacutesi mintaacutezatukra a bdquoszabaacutelyos tuumlzeleacutesrdquo
jellemző maximaacutelisan 40-50 Hz-ig keacutepesek koumlvetni az aktivaacutelaacutesi frekvenciaacutet eacutes
akkomodaacuteloacutednak vagyis ismeacutetelt ingerleacutes eseteacuten egyre ritkaacutebban keletkeznek akcioacutes
potenciaacutelok A CCK kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a kalcium csatornaacutek nem a szinaptikus
aktiacutev zoacutenaacuteban hanem a terminaacutelis taacutevolabbi reacuteszein helyezkednek el ezaacuteltal laacutezaacuten
kapcsoloacutednak a kalcium szenzorokhoz A CCK kosaacutersejtek szinapszisaira toumlbbszoumlroumls
bdquofelszabadulaacutesi helyrdquo jellemző egyetlen aktiacutev zoacutenaacuten beluumll (sokszor invaginaacutecioacute is
megfigyelhető a szinaptikus feluumllet noumlveleacuteseacutere) ez eredmeacutenyezi hogy a CCK sejtek
GABA uumlriacuteteacutese aszinkron moacutedon eacutes időben elnyuacutejtva jelentkezik A CCK terminaacutelisok
GABA uumlriacuteteacutese szaacutemos receptor aktivaacutecioacutejaacuteval modulaacutelhatoacute Ezek koumlzuumll kiemelendő a
CB1 kannabinoid receptor melynek aktivaacutecioacuteja a terminaacutelis kuumlloumlnboumlző meacuterteacutekű
elcsendesiacuteteacuteseacutehez vezet A folyamat melyet bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutes-
elnyomaacutesnakrdquo (DSI) nevezuumlnk retrograacuted uacuteton a piramissejt aktivaacutecioacutejaacutetoacutel fuumlggően
endokannabinoidok szinteacuteziseacutevel joumln leacutetre mely a preszinaptikus CB1 receptorok
aktivaacutecioacutejaacuteval gaacutetolja a kalcium csatornaacutek műkoumldeacuteseacutet ezaacuteltal a GABA felszabadulaacutesaacutet
(laacutesd meacuteg III421 alfejezetben) A CCK szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α2
alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a
benzodiazepinek szorongaacutesoldoacute hataacutesa eacuterveacutenyesuumll Oumlsszesseacutegeacuteben elmondhatoacute hogy a
CCK kosaacutersejtek eacuterzelmi motivaacutecioacutes eacutes a szervezet aacuteltalaacutenos aacutellapotaacuteroacutel informaacutecioacutekat
hordozva a piramissejtek bdquofinom hangolaacutesaacuterardquo specializaacuteloacutedtak A idegrendszer
egyetlen olyan sejtje amin konvergaacutelnak a szorongaacutes molekulaacuteris koacutedaacutesaacuteban reacutesztvevő
transzmitter-rendszerek eacutes receptorok iacutegy a hangulati eacutelet zavaraiban (szorongaacutes eacutes
depressziacutev aacutellapotok) keacutetseacuteget kizaacuteroacute szereppel biacuter
A periszomatikus kosaacutersejtek tehaacutet a bdquoritmustrdquo (PV) eacutes a bdquokedeacutelytrdquo (CCK)
koumlzvetiacutetik a haacuteloacutezatba (Freund 2003 Freund eacutes Katona 2007)
26
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok
Az interneuron-specifikus gaacutetloacutesejtek (a tovaacutebbiakban IS-sejtek) attoacutel
kuumlloumlnlegesek hogy ceacutelelemuumlk nem a piramissejt valamely szegmense hanem maacutes (joacutel
meghataacuterozott) interneuronok Haacuterom tiacutepusaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg az IS-sejteknek (IS-1-
3 2aacutebra 19-21 szaacutemuacute sejtjei) Az IS-1 sejtek kiterjedt szinciacuteciumot alkotnak szaacutemos
dendrodendritikus kapcsolatuk reacuteveacuten ami ennek a sejtpopulaacutecioacutenak a gyors szinkron-
kisuumlleacuteseacutet teszi lehetőveacute A dendritikus gaacutetlaacutes szinkronizaacutecioacuteja reacuteveacuten elengedhetetlen
fontossaacuteggal biacuternak a dendritikus aacuteramok eacutes plaszticitaacutes hateacutekony szabaacutelyozaacutesaacuteban Az
IS-3 tiacutepusuacute sejtek szelektiacuteven az O-LM sejtet idegzik be diszinhibicioacutet teacuteve lehetőveacute a
piramissejt disztaacutelis dendritszakaszain (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuron-
szelektiacutev interneuronoknak tehaacutet jelentős szerepe van a hippokampaacutelis haacuteloacutezat
oszcillaacutecioacutejaacutenak eacutes diszinhibicioacutejaacutenak kontrolljaacuteban (Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok
Vetiacutető GABAerg gaacutetloacutesejtek alatt a hippokampuszon beluumll maacutesik reacutegioacuteba vetiacutető
illetve a hippokampuszon kiacutevuumllre taacutevolra vetiacutető GABAerg sejteket eacuterjuumlk Az előbbire
peacutelda a visszavetiacutető-sejt (bdquoback-projectionrdquo neuron 2aacutebra 16 szaacutemuacute sejt (Sik et al
1995 Sik et al 1994) mely elsősorban a CA3 reacutegioacuteba kisebb meacuterteacutekben a gyrus
dentatus hilusaacuteba vetiacutet vissza eacutes a bdquovisszahatoacuterdquo-gaacutetlaacutesban jaacutetszik szerepet Szaacutemos
boutonja talaacutelhatoacute kapillaacuterisok koumlzvetlen koumlrnyezeteacuteben de direkt kapcsolatba nem leacutep
az endothellel Jellemző feheacuterjeacuteje mely immunohisztokeacutemiai jeloumlleacuteseacutere is hasznaacutelhatoacute
a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) Utoacutebbi keacutet tulajdonsaacutegaacuteboacutel koumlvetkezően
a hippokampaacutelis neuronhaacuteloacutezat homeosztatikus szabaacutelyozaacutesaacuteban jaacutetszik szerepet (laacutesd
meacuteg a III355 alfejezetben)
A taacutevolra vetiacutető sejtek fő ceacutelpontja a szeptaacutelis teruumllet a szubikulum eacutes a
retrohippokampaacutelis keacuteregteruumllet Ezek koumlzuumll kiemelendő a hippokamposzeptaacutelis
gaacutetloacutesejt (2aacutebra 18 szaacutemuacute sejt) melynek fő bemenete a CA1 piramissejt
kollateraacutelisaiboacutel szaacutermazik Taacutevoli axonjai elsősorban a mediaacutelis szeptum (PV tartalmuacute)
27
GABAerg interneuronjait innervaacuteljaacutek (Toacuteth et al 1993) miacuteg lokaacutelis axonjai a CA1
valamennyi reacutetegeacuteben szeacutetaacutegaznak eacutes szelektiacuteven interneuronokon veacutegződnek
Morfoloacutegiaacutejukboacutel koumlvetkezően jelentős szerepet jaacutetszanak a piramissejt-haacuteloacutezat
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben a helyi eacutes a szeptaacutelis (ritmusgeneraacuteloacute uacuten pacemaker)
interneuronok egyuumlttes szinkronizaacutecioacutejaacuteban ezaacuteltal a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutek
szabaacutelyozaacutesaacuteban (laacutesd III35 alfejezetben) A retrohippokampaacutelis (2 aacutebra 15 eacutes 17
szaacutemuacute sejtjei) eacutes szubikulaacuteris (2 aacutebra 12 szaacutemuacute sejt) teruumlletre vetiacutető sejtek a CA1
piramissejtek rostjaival paacuterhuzamosan haladnak a ceacutelteruumlletre eacutes ritmikus kisuumlleacutessel
koumlvetik a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutekat melynek szerepe van a hippokampuszboacutel az
eacuterintett teruumlletekre koumlzvetiacutetett informaacutecioacute aacutetadaacutesaacuteban (Klausberger eacutes Somogyi 2008)
(funkcioacuteik az III35 alfejezetben olvashatoacute)
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
A hippokampaacutelis interneuronok teljes egeacuteszeacuteben lefedik a piramissejt felsziacuteneacutet
(laacutesd III34 alfejezet) Az interneuronok sokfeacuteleseacutegeacutenek teacuterbeli eacutes legfőkeacuteppen időbeli
rendezettseacutegeacutenek kulcsszerepe van a keacutergi haacuteloacutezatok kuumlloumlnboumlző agyi aacutellapotokhoz
rendelt oszcillaacutecioacuteinak leacutetrehozaacutesaacuteban eacutes olyan komplex folyamatokban mint az
eacuterzelmekkel sziacutenezett emleacuteknyomok taacuterolaacutesa eacutes felideacutezeacutese a vilaacuteg dolgainak
megismereacutese eacutes eacuterteacutekeleacutese valamint a kognitiacutev viselkedeacutes (Klausberger eacutes Somogyi
2008) Miacuteg az informaacutecioacute hordozoacutei jelen felteacutetelezeacutesek szerint elsősorban a
piramissejtek az interneuronok bdquooumlsszefuumlggeacutest adnak a tartalomnakrdquo (bdquocontext for the
contentrdquo (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuronok szerepet jaacutetszanak az
oszcillaacutecioacutek kialakiacutetaacutesaacuteban az oszcillaacutecioacutek taacutevoli agyteruumlletekre koumlzvetiacuteteacuteseacuteben eacutes a
kapillaacuterishaacuteloacutezattal bdquoegyuumlttműkoumldeacutesbenrdquo a neuronhaacuteloacutezat aktivitaacutesaacutenak megfelelő
anyagcsere igeacuteny kieleacutegiacuteteacuteseacuteben Mivel az oszcillaacutecioacutek kialakulaacutesa nem taacutergya jelen
dolgozatnak csak az interneuronok szerepeacutenek megeacuterteacutese ceacuteljaacuteből nagyon roumlviden
ismertetem ezeket
A hippokampusz viselkedeacutesfuumlggő elektromos aktivitaacutesmintaacutezatai oszcillaacutecioacutei
1 Theacuteta-oszcillaacutecioacute 4-8 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely a hippokampusz bdquoonlinerdquo
aacutellapotaacutet tuumlkroumlzi exploraacutecioacute eacutes paradox alvaacutes alatt tapasztalhatoacute
28
2 Gamma-oszcillaacutecioacute 30-80 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes keacutet fajtaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg
a bdquotheacutetaacuteba aacutegyazott gammaacutetrdquo eacutes az bdquoeacuteles hullaacutemot koumlvető gammaacutetrdquo
3 Eacuteles-hullaacutemuacute aktivitaacutes 100-200 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely nyugalomban
eacutetkezeacutes soraacuten eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes soraacuten figyelhető meg
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute
A theacuteta oszcillaacutecioacute szerepe egyfajta zajszűreacutes a valoacutes informaacutecioacute eacutes a haacuteloacutezati
haacutetteacuter-aktivitaacutes szeacutetvaacutelasztaacutesa Kialakiacutetaacutesaacuteban neacutelkuumlloumlzhetetlen a mediaacutelis szeptum
(tovaacutebbiakban szeptum) mind GABAerg mind kolinerg sejtcsoportja melynek rostjai a
hippokampuszba vetiacutetenek A GABAerg rostok szelektiacuteven idegzik be a hippokampusz
neacutehaacuteny interneuronjaacutet (Freund eacutes Antal 1988) Ezek koumlzeacute tartoznak a calbindin tartalmuacute
bdquobisztratifikaacuteltrdquo eacutes a szomatosztatin tartalmuacute O-LM dendritikus gaacutetloacutesejtek valamint a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a keacutet PV tartalmuacute sejtcsoport a kandelaacuteber sejtek eacutes
PV kosaacutersejtek A szeptum feladata a hippokampaacutelis interneuronok ritmusos
kisuumlleacuteseacutenek eleacutereacutese (a szeptaacutelis -PV tartalmuacute- GABAerg sejtek ritmusgeneraacutetor -uacuten
bdquopacemakerrdquo- sejtek) mely ezt koumlvetően szinkronizaacutelja a piramissejtek kisuumlleacuteseit is
(Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
A szeptohippokampaacutelis GABAerg sejtek preciacutez az egyes interneuron
populaacutecioacutekra kifejtett időben joacutel meghataacuterozott gaacutetloacute hataacutesa (a dendritikus sejteket az
EC theacuteta csuacutecsaacuten a periszomatikus sejteket az EC theacuteta voumllgyeacuteben) eacutes a faacutezis-
előretoloacutedaacutes jelenseacutege (mely valoacutesziacutenűleg az eCB aacuteltal a CCK kosaacutersejteken leacutetrehozott
DSI eredmeacutenye laacutesd III342 alfejezetben) reacuteveacuten a piramissejt haacuteloacutezatboacutel kiemelkedik
az a neacutehaacuteny egymaacutestoacutel akaacuter taacutevol levő piramissejt ami informaacutecioacutehordozaacutesa reacuteveacuten egy
mikrohaacuteloacutezat reacutesze lesz Ez a mikrohaacuteloacutezat lesz alkalmas arra hogy a memoacuteria
konszolidaacutecioacuteja (eacuteles-hullaacutemok) soraacuten komplex emleacuteknyomokat taacuteroljon
III352 A gamma oszcillaacutecioacute
A gamma oszcillaacutecioacute szerepe hogy lehetőveacute tegye azt a 2-3 ms pontossaacuteguacute
oszcillaacutecioacutet ami az LTP kialakulaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges (laacutesd az III641 alfejezetben) A
koacutedoloacute piramissejtek a theacuteta egy koraacutebbi faacutezisaacuteban (a faacutezis-előretoloacutedaacutes reacuteveacuten) a CCK
29
tartalmuacute kosaacutersejtek gaacutetlaacutesa aloacutel felszabadulnak eacutes keacutepesek tuumlzelni Ezt a neacutehaacuteny
piramissejtet ami az informaacutecioacute koacutedolaacutesaacuteban vesz reacuteszt tovaacutebb kell szinkronizaacutelni
hogy megfelelő frekvenciaacuten tuumlzeljenek a potenciaacutecioacutehoz Erre alkalmas interneuron az
bdquooacuteramű pontossaacuteguacuterdquo PV kosaacutersejt aminek gaacutetlaacutesaacutetoacutel a piramissejtek nem tudnak
megszabadulni Az oszcillaacutecioacute a CA3 reacutegioacuteboacutel indul a CA3 piramissejtek szinkron
kisuumlleacuteseacutet koumlzvetlenuumll koumlveti a PV interneuronok kisuumlleacutese (Csicsvari et al 2003 Haacutejos
et al 2004)
A gamma-oszcillaacutecioacute toumlbb keacuteregteruumlleten szinkron moacutedon jelenik meg iacutegy
lehetőseacuteg nyiacutelik a beeacuterkező informaacutecioacute kuumlloumlnboumlző modalitaacutesainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutera
III353 Az eacuteles-hullaacutemok
Piheneacutes eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes alatt a hippokampuszban megjelenik az eacuteles-
hullaacutem aktivitaacutes melynek feladata a memoacuteria konszolidaacutecioacuteja A CA3 piramissejtek
nagy frekvenciaacutes tuumlzeacuteleacutessorozataacutenak (bdquoburstrdquo) koumlvetkezteacuteben joumln leacutetre melynek
kialakulaacutesaacuteban nagy szerepe van a PV kosaacutersejteknek A populaacutecioacutes sorozatkisuumlleacutesben
elteacuterő szaacutemuacute piramissejt vesz reacuteszt a kialakuloacute mikrohaacuteloacutezat jelentős megerősoumldeacuteseacutet
hozva leacutetre Mineacutel hosszabb ideig tartoacutezkodik egy sejt az eacuteles-hullaacutem aktivitaacutesban annaacutel
jobban megerősiacuteti a kapcsolataacutet a mikrohaacuteloacutezat toumlbbi elemeacutevel (Buzsaacuteki 1986) Ez teszi
lehetőveacute komplex emleacuteknyomok kuumlloumlnboumlző reacutesz-aspektusainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutet A
memoacuterianyom felideacutezeacutese soraacuten pedig az emleacutek egy kis reacuteszleteacuteeacutert bdquofelelősrdquo piramissejt
aktivitaacutesa hozza ingeruumlletbe az egeacutesz mikrohaacuteloacutezatot Mineacutel erősebb a kapcsolat annaacutel
koumlnnyebben toumlrteacutenik a felideacutezeacutes is A keacutetfaacutezisuacute memoacuteria-modell alapjaacuten tehaacutet egy
hosszabb expolaacutecioacutes faacutezis (theacuteta oszcillaacutecioacute-specifikus informaacutecioacute begyűjteacutese) utaacuten a
teljes informaacutecioacute akaacuter egyetlen eacuteles-hullaacutemba toumlmoumlruumllve keruumll eltaacuterolaacutesra (Buzsaacuteki
1989)
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcilllaacutecioacutekban
A taacutevoli kortikaacutelis eacutes szubkortikaacutelis teruumlletekre vetiacutető GABAerg interneuronok
(laacutesd az III344 alfejezetben) koumlvetve a haacuteloacutezati mintaacutezatot ritmikusan tuumlzelnek az
egyes oszcillaacutecioacutek alatt ezzel hozzaacutejaacuterulnak a taacutevoli teruumlletek időbeli
30
szinkronizaacutecioacutejaacutehoz Habaacuter az agyteruumlletek koumlzoumltti informaacutecioacute-aacutetadaacutes a glutamaacuteterg
piramissejtek axonjain keresztuumll toumlrteacutenik a piramissejt-haacuteloacutezat a szuumlkseacuteges időbeli
precizitaacutest nem keacutepes kialakiacutetani az agyteruumlletek koumlzoumltt A vetiacutető GABAerg sejtek a
ceacutelteruumllet adott sejteinek aktivitaacutesaacutet gaacutetolva előkeacutesziacutetik a haacuteloacutezatot a glutamaacuteterg
rostokon keresztuumll eacuterkező specifikus informaacutecioacute fogadaacutesaacutera (Klausberger eacutes Somogyi
2008)
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes
Az agyi veacuteraacuteramlaacutes eacutes a neuraacutelis aktivitaacutes szoros kapcsoltsaacutegban aacutellnak
egymaacutessal A kommunikaacutecioacute (mint a legtoumlbb esetben) keacutetiraacutenyuacute a neurovaszkulaacuteris
iraacutenyban bizonyos hippokampaacutelis interneuronok koumlzvetiacutetik a megnoumlvekedett haacuteloacutezati
aktivitaacutest az erek feleacute ami vazodilatilaacutecioacutet ezaacuteltal jobb oxigeacuten eacutes gluumlkoacutez ellaacutetaacutest
biztosiacutet a vaszkuloneuraacutelis iraacuteny eseteacuteben az endothel hormonok eacutes maacutes molekulaacutek
felszabadiacutetaacutesaacuteval keacutepes befolyaacutesolni a neuronok ingeruumlleteacutet (Garthwaite 2008) A
legfontosabb szabaacutelyozoacute molekula mindkeacutet iraacutenyban a nitrogeacuten-monoxid (NO) Az
interneuronok koumlzuumll az Ivy (borostyaacuten) a neurogliaform eacutes a visszavetiacutető sejt keacutepes NO
felszabadiacutetaacutesra (laacutesd meacuteg III341 eacutes III344 alfejezetben) a bennuumlk leacutevő neuronaacutelis
NO-szintaacutez (nNOS) enzimnek koumlszoumlnhetően A haacuteloacutezati aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben- az Ivy
sejt Schaffer a neurogliaform entorhinaacutelis a visszavetiacutető sejt pedig CA1 piramissejt
bemenetet kap- a felszabaduloacute NO egyreacuteszt a kapillaacuterisok vazodilataacutecioacutejaacutet maacutesreacuteszt a
neuronok pre- eacutes posztszinaptikus serkenthetőseacutegeacutenek lassuacute modulaacutelaacutesaacutet teszi lehetőveacute
A vaszkulaacuteris oldalroacutel az NO forraacutesa az endotheliumban leacutevő endotheliaacutelis NO-szintaacutez
(e-NOS) Az erekből felszabaduloacute toacutenikus alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO (az
interneuronaacutelis NO toacutenussal egyuumltt) hozzaacutejaacuterul a serkentő sejtek LTP-jeacutenek
kialakulaacutesaacutehoz Ezt az a meglepő adat is alaacutetaacutemasztja hogy annak elleneacutere hogy e-NOS
nincs neuronaacutelis elemben az e-NOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban gyenguumllt a szinaptikus
plaszticitaacutes (Garthwaite 2008) A fent emliacutetett folyamatok soraacuten felszabaduloacute NO a
pikomoacutelos tartomaacutenyba esik ilyen koncentraacutecioacuteban az NO nem viselkedik
szabadgyoumlkkeacutent iacutegy ezekkel a hataacutesaival sem kell szaacutemolni (Hall and Garthwaite 2009
Wood et al 2011)
31
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel
Amikor keacutemiai szinapszisok transzmisszioacutejaacuteroacutel beszeacuteluumlnk aacuteltalaacuteban az akcioacutes
potenciaacutel vezeacuterelte anterograacuted jelaacutetvitelre gondolunk vagyis a preszinaptikus sejt
terminaacutelisaacuteboacutel felszabaduloacute jelaacutetvivő molekula a szinaptikus reacutesen keresztuumll a
posztszinaptikus sejt receptoraihoz koumltődve fejti ki a hataacutesaacutet Mostanra nyilvaacutenvaloacutevaacute
vaacutelt azonban hogy a szinaptikus informaacutecioacute-aacuteramlaacutes keacutetiraacutenyuacute az anterograacuted mellett a
posztszinaptikus sejt egeacutesz repertoaacuterral rendelkezik retrograacuted jelaacutetvivő molekulaacutekboacutel
amik a preszinaptikus sejtet befolyaacutesoljaacutek A retrograacuted jelaacutetvitel olyan folyamatokban
jaacutetszik szerepet mint a szinapszisok kialakulaacutesa eacutes eacutereacutese a fejlődeacutes korai szakaszaacuteban
vagy a szinapszisok plaszticitaacutesa a felnőtt aacutellatban Tekintettel arra hogy jelen dolgozat
a felnőtt agyban veacutegbemenő folyamatokra koncentraacutel a tovaacutebbiakban csak az utoacutebbi
felnőtt aacutellatra vonatkozoacute aacuteltalaacutenos ismeacutervek ismerteteacutese koumlvetkezik
4 Aacutebra A retrograacuted
jelaacutetviteli uacutetvonalak
tiacutepusainak oumlsszefoglaloacute
vaacutezlata
Az aacutebraacuten egy sematikus
szinaptikus apparaacutetus
laacutethatoacute A retrograacuted
jelaacutetvitel eseteacuteben a
neurotranszmitter a
posztszinaptikus oldalon
keacutepződik hataacutesaacutet pedig a
preszinaptikus oldalon fejti
ki Hataacutesmechanizmus
alapjaacuten haacuterom formaacutejaacutet
kuumlloumlniacutethetjuumlnk el (az aacutebraacuten
balroacutel jobbra haladva) 1 szekreacutecioacute posztszinaptikus vezikulaacuteboacutel toumlrteacutenő felszabadulaacutes
(pl neurotrofin) 2 a pre- eacutes posztszinaptikus membraacuten koumlzt leacutetesuumllő memraacuten-kapcsolt
feheacuterjeacutek aacuteltali jelaacutetvitel (pl neuroligin-neurexin) 3 membraacutenon szabadon aacutetdiffundaacuteloacute
(membraacuten-permeaacutebilis) jelaacutetvivők (pl nitrogeacuten-monoxid endokannabinoidok) A
32
preszinaptikus terminaacutelis folyamataiba toumlrteacutenő beavatkozaacutes sokreacutetű lehet (pl
anterograacuted transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesa receptor internalizaacutecioacute stb) Az aacutebraacuten bdquoXrdquo
jeloumlli a retrograacuted transzmisszioacute taacutevoli propagaacutecioacutejaacutet (Moacutedosiacutetva Tao HW eacutes Poo M
2001 PNAS)
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban
A szinaptikus plaszticitaacutes legjobban tanulmaacutenyozott formaacuteja talaacuten a glutamaacuteterg
szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutesa (LTP) eacutes depresszioacuteja (LTD) Egyes
szinapszisok erősoumldhetnek (LTP) miacuteg maacutesok gyenguumllhetnek (LTD) Mindkeacutet
folyamatban aacuteltalaacuteban mind preszinaptikus mind posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok
leacutetrejoumlnnek Retrograacuted jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel a preszinaptikus vaacuteltozaacutesok jaacutetszaacutek a
koumlzponti szerepet Ilyen vaacuteltozaacutes a neurotranszmitter felszabadulaacutesaacutenak
noumlveleacutesecsoumlkkenteacutese a vezikula-felszabadulaacutes mechanizmusaacuteba uacutejrahasznosiacutetaacutesaacuteba eacutes
uacutejratoumllteacuteseacutebe valoacute beavatkozaacutessal de kialakulhat olyan jel is ami a terminaacutelisboacutel a
sejttest feleacute halad eacutes a szinaptikus potenciaacutecioacute taacutevoli hataacutesait hozza leacutetre
A retrograacuted jelaacutetvitel haacuterom formaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztethetjuumlk meg (Tao eacutes Poo 2001) 4
aacutebra)
1 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-permeaacutebilis faktorokkal
2 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutekkel
3 retrograacuted jelaacutetvitel szekretaacutelt feheacuterjeacuteken keresztuumll
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok
Ezek koumlzeacute tartozik a veacuterlemezke-aktivaacuteloacute faktor az arachidonsav az
endokannabinoidok a nitrogeacuten-monoxid eacutes a szeacuten-monoxid Jelentősebb hataacutesa
(jelenlegi tudaacutesunk szerint) az endokannabinoidoknak eacutes a nitrogeacuten-monoxidnak van A
nitrogeacuten-monoxid jelaacutetviteli rendszereacutenek vizsgaacutelata keacutepezi a jelen dolgozat kiacuteseacuterletes
eredmeacutenyeinek nagy reacuteszeacutet ezeacutert a nitrogeacuten-monoxiddal kapcsolatos ismeretek
taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetben (III5) toumlrteacutenik
Az endokannabinoidok (eCB) lipid termeacuteszetű jelaacutetvivő anyagok koumlzoumls
vaacutezukat arachidonsav adja melyre a legtoumlbb esetben amid- eacuteszter- vagy eacuteterkoumlteacutessel
33
kapcsoloacutedik a molekulaacutera specifikus csoport Legtoumlbb ismeretuumlnk a 2-arachidonil-
glicerinről (2-AG) eacutes az N-arachidonil-etanolamidroacutel (anandamid) van A koumlzponti
idegrendszerben receptoruk a preszinaptikusan elhelyezkedő Gio kapcsolt metabotroacutep
CB1 kannabinoid receptor A kannabinoidok a transzmitter felszabadulaacutes gaacutetlaacutesaacutet
hozzaacutek leacutetre mely mind cAMP-fuumlggő mind c-AMP fuumlggetlen uacuteton (A-tiacutepusuacute eacutes bdquobefeleacute
egyeniraacutenyiacutetoacuterdquo K+-csatornaacutek aktivaacutelaacutesaacuteval eacutes N- eacutes PQ-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő Ca
2+-
csatornaacutek gaacutetlaacutesaacuteval) megy veacutegbe Endokannabinoid jelaacutetvitel roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevon is
keacutepes gaacutetolni a transzmisszioacutet (ezen folyamatok reacuteszletes leiacuteraacutesa az III42 fejezetben
toumlrteacutenik) A hippokampuszban ezekben a retrograacuted szabaacutelyozaacutesokban a 2-AG szerepe
bizonyiacutetott A 2-AG teljes agonistaacuteja a CB1 receptornak miacuteg az anandamid csak
reacuteszleges agonista ezen kiacutevuumll a hippokampuszban az anandamid retrograacuted uacutetvonala is
megkeacuterdőjelezhető (Nyilas et al 2008) A 2-AG szinteacutezise foszfolipaacutez C (PLC)βndashfuumlggő
eacutes fuumlggetlen uacuteton megy veacutegbe A PLCβ fuumlggetlen uacutetvonal indukcioacuteja magas
posztszinaptikus kalcium felszabadulaacutesaacuteval diacil-glicerin (DAG) lipaacutez aktivaacutelaacutesaacuteval
toumlrteacutenik (Ca2+
-fuumlggő eCB szinteacutezis) A kalcium beaacuteramlaacutes az extracellulaacuteris teacuterből
feszuumllseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon eacutesvagy NMDA-receptorokon keresztuumll toumlrteacutenik A
PLCβ fuumlggő uacutetvonal alapvetően metabotropikus receptorok aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten indul
Endokannabinoid szinteacutezist indukaacutelnak oumlnmagukban az I csoportuacute metabotroacutep
glutamaacutet-receptorok (mGluR I mGluR1 eacutes mGluR5) M1M3 tiacutepusuacute muszkarinos
acetil-kolin receptorok (mAChR) glukokortikoid receptorok oxitocin eacutes orexin-
receptorok ha eleacuteg rdquoerőteljesrdquo receptoraktivaacutecioacute (magas koncentraacutecioacutejuacute agonista
mellett) joumln leacutetre Minden felsorolt receptor Gq11 ndashfeheacuterje kapcsolt eacutes PLCβ
stimulaacutecioacutehoz vezet iacutegy ehhez az uacutetvonalhoz nem szuumlkseacuteges a sejten beluumlli kalcium-
koncentraacutecioacute emelkedeacutese (receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezis) A PLC-fuumlggő eCB szinteacutezis
egy speciaacutelis esete amikor a metabotroacutep-receptor aktivaacutecioacuteja nem elegendő (keveacutes
agonista) az eCB jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz de egy egyidőben eacuterkező depolarizaacutecioacute
(kismeacuterteacutekű Ca2+
-szint emelkedeacutes is elegendő) ami oumlnmagaacuteban szinteacuten nem indukaacutelna
eCB-szinteacutezist egyuumlttesen keacutepes aktivaacutelni a szinteacutezist (Ca2+
-asszisztaacutelt receptor-
vezeacuterelt eCB szinteacutezis) Ebben a paradigmaacuteban a PLCβ koincidencia-detektornak
tekinthető A hataacutes szinergista nagyobb mint amit a keacutet komponens bdquoszaacutemtani
oumlsszegeacutebőlrdquo vaacuternaacutenk (Kano et al 2009) Minden eCB mediaacutelta roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute
34
potenciaacutecioacute e haacuterom mechanizmus egyikeacutet hasznaacutelja (reacuteszletesen az III42 fejezetben
olvashatoacute)
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek
A sejtek aacutetmeneti vagy tartoacutes oumlsszekoumltteteacuteseieacutert a sejtadheacutezioacutes molekulaacutek (az
angol roumlvidiacuteteacutesből CAM) tehetők felelősseacute Kalciumfuumlggő csalaacutedjukat kadherineknek
kalciumfuumlggetlen csalaacutedjukat pedig Immunglobulin tiacutepusuacute CAM-nak nevezzuumlk Az
idegrendszerben előbbire peacutelda a -neuronaacutelis- N-kadherin utoacutebbira a ndashneuronaacutelis-
NCAM (Roumlhlich P 2006)
Koumlzuumlluumlk szaacutemos feheacuterjeacuteről bizonyiacutetottaacutek hogy szerepe van a szinaptikus
plaszticitaacutesban iacutegy peacuteldaacuteul az NCAM-ről kadherinekről vagy a neuroligin-neurexin
kapcsolatroacutel Az NCAM geacutenkiuumltoumltt aacutellatban eltűnt az LTP mind a CA1 mind a CA3
reacutegioacuteban A kadherin eseteacuteben hasonloacutet tapasztaltak antitesttel vagy gaacutetloacutepeptiddel
gaacutetolt kadherin szignifikaacutensan csoumlkkentette az LTP-t aneacutelkuumll hogy hataacutessal lett volna
az alap jelaacutetvitelre vagy a roumlvidtaacutevuacute plaszticitaacutesra A kadherin gaacutetlaacutesa azonban csak az
LTP indukcioacutes faacutezisaacuteban volt hataacutessal ami arra utal hogy a kadherin a kezdeti
szignalizaacutecioacutes leacutepeacutesben jaacutetszik szerepet A kadherin-kadherin kapcsolat a preszinaptikus
aktiacutev zoacutena eacutes a posztszinaptikus denzitaacutes direkt strukturaacutelis uacutejrarendezeacuteseacutet
eredmeacutenyezheti LTP indukaacuteloacute jelaacutetviteli kaszkaacutedok beindiacutetaacutesaacutera is keacutepes habaacuter ennek
sem preszinaptikus sem posztszinaptikus mechanizmusa nem ismert (Tao eacutes Poo
2001)
A neuroligin-neurexin kapcsolat szaacutemos szinaptikus folyamat befolyaacutesolaacutesaacutera
keacutepes differenciaacutecioacute eacutereacutes valamint mind a serkentő mind a gaacutetloacute szinapszisok
plaszticitaacutesa A neurexin a preszinaptikus a neuroliginek a posztszinaptikus oldalon
helyezkednek el (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011) Neuroliginek PDZ
koumltőhelyuumlk segiacutetseacutegeacutevel koumltődnek a szinaptikus horgonyzoacutefeheacuterjeacutehez (PSD-95 a
glutamaacuteterg gefirin a GABAerg szinapszisokban) Jelenlegi ismereteink szerint a
neuroligin-1 a glutamaacuteterg a neuroligin-2 a GABAerg a neuroligin-3 mindkeacutet tiacutepusuacute
miacuteg a neuroligin-4 glicinerg szinapszisokban talaacutelhatoacute Szaacutemos irodalmi adat van arra
hogy a neacutegy neuroligin fontos szerepet jaacutetszik a plaszticitaacutesban A neuroligin-1 az
NMDA receptorok dokkolaacutesaacutet szabaacutelyozza hiaacutenyaacuteban a teacuterbeli memoacuteria gyenguumlleacutese
35
(LTP gyenguumlleacutes) eacutes sztereotip viselkedeacutes alakult ki autisztikus tuumlnet egyuumlttest ideacutezve
(Blundell et al 2010 Budreck et al 2013) A neuroligin-2 hiaacutenyaacuteban a gaacutetloacute
szinapszisok funkcioacutejaacutenak gyenguumlleacutese figyelhető meg a gaacutetloacute szinapszisok szaacutemaacutenak
megtartaacutesaacuteval (Blundell et al 2009) A neuroligin-3 mutaacutecioacuteja mindkeacutet szinapszison
hatva komplex vaacuteltozaacutesokat hoz leacutetre a gaacutetloacute szinapszisok fokozott műkoumldeacuteseacutet okozta
az agykeacuteregben eacutes a hippokampuszban a serkentő szinapszisokban noumlvelte az AMPA eacutes
NMDA receptorok szaacutemaacutet ezzel jelentősen erősiacutetve az LTP-t a szinapszisok
strukturaacutelis aacuteteacutepuumlleacuteseacutehez eacutes a dendritelaacutegazoacutedaacutesok noumlvekedeacuteseacutehez vezetett (Etherton et
al 2011 Tabuchi et al 2007) A neurexinek (α eacutes β) preszinaptikusan helyezkednek
el eacutes CASK feheacuterjekomplexen keresztuumll koumltődnek a kalcium-fuumlggő vezikulaacuteris
apparaacutetushoz ezaacuteltal keacutepes befolyaacutesolni a vezikulafelszabadulaacutest A neurexin-
neuroligin kapcsolat keacutepes a szinaptikus aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben befolyaacutesolni a
neurotranszmisszioacutet a szinapszis meacutereteacutet eacutes a plaszticitaacutesban szerepet jaacutetszoacute receptorok
dokkolaacutesaacutet (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011)
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek
A szekretaacutelt molekulaacutek koumlzuumll a neurotrofinok toumllthetik be a retrograacuted jelaacutetvivő
anyag szerepeacutet Legfontosabb keacutepviselőjuumlk az agyi neurotrofikus faktor (BDNF) a
posztszinaptikus membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval kalciumfuumlggő moacutedon szekretaacuteloacutedik A
legtoumlbb neurotrofin preszinaptikusan leacutevő receptora uacutetjaacuten a neurotranszmitter
felszabadulaacutes noumlveleacuteseacuten keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet pl a mEPSP frekvenciaacutejaacutenak
noumlveleacuteseacutevel A BDNF hataacutesa valoacutesziacutenűleg kinaacutezok reacuteveacuten a szinaptikus vezikulaacuten leacutevő
szinapszin foszforilaacutecioacutejaacuteval jaacuter ami azonnal serkenti a glutamaacutet felszabadulaacutesaacutet A
BDNF genetikai eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval az LTP indukcioacuteja nem ment veacutegbe a CA1 reacutegioacuteban
azonban visszaaacutelliacutethatoacute volt a normaacutelis műkoumldeacutes BDNF tartalmuacute adenoviacuterussal fertőzoumltt
agyszeleteken eacutes kiacutevuumllről adagolt BDNF segiacutetseacutegeacutevel is (Tao eacutes Poo 2001)
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai
A retrograacuted jelaacutetvitel lokaacutelis (monoszinaptikus) hataacutesain kiacutevuumll taacutevolabbi
hataacutesokkal is rendelkezhet A diffuacutezibilis molekulaacuteknaacutel szaacutemiacutetaacutesba kell venni hogy
36
milyen koncentraacutecioacuteban milyen taacutevolsaacutegban tud hatni maacutes szinapszisokon (bdquolateraacutelis
propagaacutecioacuterdquo pl heteroszinaptikus LTDLTP az endokannabinoid rendszerben) Egy
maacutesik eacuterdekes jelenseacuteg a retrograacuted jel preszinaptikus sejtben toumlrteacutenő visszaterjedeacutese
(bdquotaacutevoli propagaacutecioacutejardquo a 4 aacutebraacuten bdquoXrdquo jeloumlleacutessel) A jel egeacuteszen a preszinaptikus sejt
dendritjeinek szinapszisaacuteig is terjedhet Megfigyelteacutek hogy koumlzvetlenuumll a korrelaacutelt
tuumlzeleacutessel kivaacuteltott LTP utaacuten a preszinaptikus sejt serkenthetőseacutege aacutetmenetileg
jelentősen megnőt A taacutevoli hataacutes pontos molekulaacuteris mechanizmusa nem ismert de
mivel az időben gyorsan kialakul felteacutetelezhető hogy olyan maacutesodlagos jelaacutetvivők
jaacutetszhatnak benne szerepet mint a kalcium inozitol-trifoszfaacutet (IP3) vagy cAMP
Receptor-ligand komplexek (pl neurotrofinok koumlzuumll a NGF BDNF) eseteacuteben retrograacuted
axonaacutelis transzportot is leiacutertak (Tao eacutes Poo 2001)
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban
A hippokampaacutelis piramissejtek megfelelő műkoumldeacuteseacutehez elengedhetetlen a
glutamaacuteterg eacutes GABAerg szinapszisainak roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesa egyaraacutent
(laacutesd peacuteldaacuteul III351 alfejezetet) Ezek kialakiacutetaacutesaacutehoz a piramissejt retrograacuted jelaacutetviteli
uacutetvonalakat vesz igeacutenybe melyek koumlzuumll a membraacuten-permeaacutebilis faktorok jaacutetszaacutek a
legfőbb szerepet A glutamaacuteterg szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) a
nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya miacuteg elcsendesiacuteteacuteseacutehez az NO (LTD) eacutes az endokannabinoid
(eCB) (STDeacutes LTD) rendszer egyaraacutent jaacuterul hozzaacute A GABAerg szinapszisok gaacutetlaacutesa ndash
eddigi adatok alapjaacuten- az endokannabinodok aacuteltal szabaacutelyozoacutedik de csak a CCK
tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban Maacutes a toumlbbi interneuronok szinapszisait
befolyaacutesoloacute retrograacuted transzmitter-rendszeről mindezidaacuteig nem volt tudomaacutesunk Az
NO hataacutesainak taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetet eacuterdemel tekintettel a dolgozatban betoumlltoumltt
koumlzponti szerepeacutere (laacutesd III572 alfejezetben)
Az eCB aacuteltal leacutetrehozott roumlvidtaacutevuacute (maacutesodpercekig legfeljebb percekig tartoacute)
gaacutetlaacutes (eCB-STD) koumlzeacute tartozik a bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo
(DSIDSE) az NMDA-vezeacuterelt eCB-STD eacutes a metabotroacutep receptorok (mGluR-I
mAChR CCK-R) vezeacuterelte eCB-STD A hosszuacutetaacutevuacute (legalaacutebb egy oacuteraacuten aacutet tartoacute)
vaacuteltozaacutesokhoz tartozik a serkentő eacutes gaacutetloacute szinapszisok LTD-je (eCB-LTD eacutes eCB-
LTDi) eacutes a heteroszinaptikus modulaacutecioacute
37
III421 DSIDSE
A bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo (DSIDSE) a
piramissejtek massziacutev depolarizaacutecioacutejaacutenak eredmeacutenye Az eCB szinteacutezise PLC-fuumlggetlen
moacutedon magas sejten beluumlli kalcium koncentraacutecioacute kialakulaacutesaacuteval indul meg (laacutesd
III411 alfejezetben) a piramissejtben A kannabinoidok a preszinaptikus CB1
receptorokat aktivaacutelva a lehetseacuteges maacutesodlagos uacutetvonalak koumlzuumll (laacutesd III411)
elsősorban a cAMP-fuumlggetlen (Gβγ-vezeacuterelte) kation csatornaacutekon toumlrteacutenő direkt hataacutes
reacuteveacuten hozzaacutek leacutetre a gyorsan kialakuloacute de aacutetmeneti gaacutetlaacutesaacutet a gaacutetloacuteserkentő
neurotranszmitternek A DSI eacutes a DSE nagysaacutega elteacuterő ami valoacutesziacutenűleg a keacutet
terminaacutelis populaacutecioacute elteacuterő CB1 receptor mennyiseacutegeacuteből fakad (a GABAerg rostokon
toumlbbszoumlroumlse a CB1R sűrűseacutege a glutamaacutetergeacutenek ezaacuteltal nagyobb gaacutetlaacutes joumln leacutetre)
(Katona et al 2006 Nyiacuteri et al 2005) Ezen kiacutevuumll a DSE kialakulaacutesaacutehoz hosszabb
elnyuacutejtott depolarizaacutecioacutera van szuumlkseacuteg A GABAerg terminaacutelisok eseteacuteben a CB1
receptorok eloszlaacutesa kettősseacuteget mutat egy reacuteszuumlk a szinapszis koumlruumlli gyűrűben
sűrűsoumldik maacutesik reacuteszuumlk a szinapszistoacutel taacutevol a preterminaacutelis axon reacuteszen duacutesul
Figyelembe veacuteve a DSI soraacuten kialakuloacute gyors hataacutest eacutes a kaacutelium eacutes kalcium csatornaacutek
elhelyezkedeacuteseacutet valoacutesziacutenűsiacutethető hogy a roumlvidtaacutevuacute szabaacutelyozaacutesban a szinapszis
koumlrnyeacuteki receptorok tehetők felelősseacute (Katona eacutes Freund 2008) A DSI
mechanizmusaacutenak oacuteriaacutesi jelentőseacutege a piramissejtek faacutezis-előretoloacutedaacutesaacuteban rejlik (laacutesd a
III342 eacutes III351 alfejezeteket) ami lehetőveacute teszi az informaacutecioacutekoacutedoloacute
piramissejttek szinapszisainak megerősoumldeacuteseacutet
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD
A feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon kiacutevuumll a feszuumlltseacuteg- eacutes ligand-fuumlggő
NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet receptorokon keresztuumll is kialakul az a magas sejten beluumlli
kalcium koncentraacutecioacute ami eCB szinteacutezishez vezet (PLC-fuumlggetlen Ca2+
-fuumlggő eCB
szinteacutezis) A GABAerg szinapszisokra (IPSP-re) kifejtett hataacutesaacutet azonban
hippokampaacutelis sejtkultuacuteraacuten a fizioloacutegiaacutes tartomaacutenyon tuacuteli extreacutem magas NMDA
koncentraacutecioacuteval (200microM helyileg adagolva) tudtaacutek csak megfigyelni Eacutelettani
mennyiseacutegű NMDA (20microM) adaacutesa nem okozott eCB-STD-t a GABAerg
38
szinapszisokban (Ohno-Shosaku et al 2007) (Ennek jelentősseacutege a VII8 fejezetben
olvashatoacute)
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD
A metabotroacutep receptorok aacuteltal kivaacuteltott eCB felszabadulaacutes a bdquoreceptor-vezeacuterelt
eCB szinteacutezisrdquo esetleg a bdquoCa2+
-asszisztaacutelt receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo (laacutesd
III411) mechanizmusaacuteval joumln leacutetre A hippokampusz piramissejtjein eddig az
mGluR5 M1M3 eacutes CCK receptorokroacutel bizonyiacutetottaacutek hogy keacutepesek endokannabinoidok
szinteacuteziseacutet indukaacutelni mGluR5 kivaacuteltotta eCB-STD mind glutamaacuteterg mind GABAerg
szinapszisokban meacutertek Az mGluR5 receptorok tuacutelnyomoacute toumlbbseacutege a glutamaacuteterg
szinapszisok periszinaptikus gyűrűjeacuteben helyezkedik el a tuumlskeacuteken kiacutevuumlli
szomatodendritikus reacutegioacuteban jelentősen csoumlkkent a szaacutemuk eacutes nincsenek GABAerg
szinapszisokban (Lujaacuten et al 1997) Iacutegy valoacutesziacutenűsiacutethető hogy az mGluR5 hataacutesa a
tuumlskeacutekben homoszinaptikus a dendritikus reacutegioacuteban pedig a taacutevolabb elhelyezkedő
extraszinaptikus mGluR5 receptorok fejthetik ki hataacutesukat a CCK-tartalmuacute dendritikus
interneuronok terminaacutelisain Muszkarinos receptorok (M1M3) főkeacutent a piramissejtek
dendritjein extraszinaptikusan helyezkednek el (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) aktivaacutecioacutejuk eCB-fuumlggő GABAerg aacuteramok gaacutetlaacutesaacutet ideacutezteacutek elő
Glutamaacuteterg aacuteramok gaacutetlaacutesa csak sejtkultuacuteraacuteban ideacutezhető elő CCK receptorokon
keresztuumlli eCB szinteacutezis csak a CCK-tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban megy
veacutegbe eacutes hasonloacutean a toumlbbi folyamathoz a GABAerg aacuteramok eCB-STD hataacutesaacutet hozza
leacutetre
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute
A hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacuteshoz a CB1 receptorok perceken aacutet tartoacute aktivaacutecioacuteja
szuumlkseacuteges Mechanizmusaacutet tekintve bdquoreceptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-sel joumln leacutetre
Kiacuteseacuterletes adatok alapjaacuten a hippokampuszban mGluR5 aktivaacutecioacuteja indiacutetja be
posztszinaptikus kalcium nem szuumlkseacuteges a kialakulaacutesaacutehoz Ennek elleneacutere
valoacutesziacutenűsiacutethető hogy fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az mGluR5 aktivaacutecioacuteja mellett a
glutamaacutet transzmisszioacute helyi kalcium emelkedeacutessel is jaacuter ami bdquoCa2+
-asszisztaacutelt
39
receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-hez vezet Kimutattaacutek azt is hogy az LTDi eseteacuteben a
Schaffer-kollateraacutelisok ingerleacutese koumlvetkezeacuteben aktivaacuteloacutedoacute mGluR5 receptorok
heteroszinaptikusan gaacutetoltaacutek a CB1 receptorral rendelkező GABAerg terminaacutelisokat
(Chevaleyre eacutes Castillo 2003) Heteroszinaptikusan valoacutesziacutenűleg nem a szinapszis
koumlruumlli hanem a preterminaacutelis axon koumlzeli CB1 receptorok aktivaacuteloacutednak koumlnnyebb
hozzaacutefeacuterhetőseacuteguumlk miatt (Nyiacuteri et al 2005) A heteroszinaptikus szabaacutelyozaacutes egy maacutesik
formaacuteja amikor is a gaacutetloacute szinapszisban kialakult LTD koumlzvetett moacutedon koumlzeli
glutamaacuteterg szinapszisok megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) vezet mivel a gaacutetlaacutes megszűneacuteseacutevel
maacuter kuumlszoumlb-alatti ingerekkel is potenciaacutecioacute eacuterhető el A CB1 receptorok hosszuacute
aktivaacutecioacuteja beindiacutetja a Gαi uacutetvonalat is ami az bdquoadenilaacutet-ciklaacutez-cAMP-protein-kinaacutez Ardquo
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezi ezen keresztuumll pedig egy preszinaptikus aktiacutev zoacutena
feheacuterje (RIM-1α) hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacutesaacutet hozza magaacuteval a GABAerg szinapszisokban eacutes a
PQ tiacutepusuacute feszuumllseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek permanens gaacutetlaacutesaacutet a serkentő
szinapszisokban (Katona eacutes Freund 2008)
A heteroszinaptikus modulaacutecioacute kapcsaacuten laacutethatoacute hogy az eCB jel teacuterben terjed
ritkaacuten szoriacutetkozik egyetlen szinapszis szabaacutelyozaacutesaacutera (meacuteg a receptor-mediaacutelt esetben
is) Kimeacuterteacutek hogy keacutet egymaacuteshoz koumlzeli piramissejt eseteacuteben akkor terjedt aacutet a DSI a
nem depolarizaacutelt sejtre ha a sejttestek taacutevolsaacutega kevesebb mint 20 mikron (Ohno-
Shosaku et al 2000 Wilson eacutes Nicoll 2001)
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy az endokannabinoid jelaacutetvitel aacuteltalaacutenosan
eleacuterhető a glutamaacuteterg szinapszisok szaacutemaacutera miacuteg a GABAerg szinapszisok eseteacuteben
kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneuronokra korlaacutetozoacutedik Az endokannabinoid jelaacutetvitel
sok esetben nem igeacutenyeli a preszinaptikus sejt aktivitaacutesaacutet a posztszinaptikus sejt
ingeruumllete oumlnmagaacuteban is elegendő a folyamat beindiacutetaacutesaacutehoz miacuteg maacutes esetekben (főkeacutent
a glutamaacutetergekneacutel) a pre- eacutes posztszinaptikus aktivitaacutes koincidenciaacuteja szuumlkseacuteges Az
endokannabinoid jel aacuteltalaacuteban nem szinapszis-specifikus hatoacutetaacutevolsaacutega ~20 mikronra
tehető Ezek alapjaacuten felmeruumll tehaacutet a keacuterdeacutes hogy leacutetezik-e egy maacutesik aacuteltalaacutenosan toumlbb
interneuron szaacutemaacutera is eleacuterhető retrograacuted szabaacutelyozaacutes leacutetezik-e szinapszis-specifikus
retrograacuted szabaacutelyozoacuterendszer eacutes leacutetrejoumlhet-e a GABAerg szinapszisok potenciaacutecioacuteja a
gaacutetlaacutessal szemben
40
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter
A nitrogeacuten-monoxid (NO) megfelel a neurotranszmitterektől elvaacutert
kriteacuteriumoknak azaz
1 rendelkezik szintetizaacuteloacute apparaacutetussal
2 szinteacutezise szabaacutelyozhatoacute
3 felszabadulaacutesaacutet koumlvetően keacutepes eljutni a szinapszist alkotoacute maacutesik sejthez (anterograacuted
esetben a posztszinaptikus- retrograacuted esetben a preszinaptikus-sejthez)
4 rendelkezik receptorral
5 rendelkezik a jelaacutetvitel időbeli leaacutelliacutetaacutesaacutehoz vezető folyamattal
6 maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonal(ak)at indiacutet be a fogadoacute sejtben valamely hataacutest
eredmeacutenyezve
Ezen pontok menteacuten haladva mutatom be a NO jelaacutetvitelt a koumlzponti
idegrendszerben majd reacuteszletezem eddig ismert fizioloacutegiai hataacutesait
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok
A nitrogeacuten-monoxid (NO) szinteacuteziseacutet kizaacuteroacutelag a nitrogeacuten-monoxid-szintaacutezok (NOS)
veacutegzik Keacutet konstitutiacutev izoformaacuteja az enzimnek a neuronaacutelis NOS (nNOS) eacutes az
endotheliaacutelis NOS (eNOS) miacuteg indukaacutelhatoacute formaacuteja (iNOS) immunsejtekben
(makrofaacutegok mikroglia) talaacutelhatoacute eacutes csak patoloacutegiaacutes esetekben aktivaacuteloacutedik iacutegy ez
utoacutebbit a tovaacutebbiakban nem reacuteszletezem (Foumlrstermann et al 1991)
Az nNOS eacutes eNOS cellulaacuteris eacutes subcellulaacuteris eloszlaacutesaacutet illetően a rsquo90-es eacutevekben
taacutemadt neacutemi zavar a szakirodalomban Toumlbb csoport eredmeacutenyei azt mutattaacutek hogy
eNOS neuronaacutelis elemekben is a hippokampuszt neacutezve a piramissejtekben talaacutelhatoacute
miacuteg az interneuronok egyes tiacutepusai pedig nNOS-t fejezneacutenek ki Ezek a kiacuteseacuterletek meacuteg
kuumlloumlnboumlző specificitaacutesuacute gaacutetloacuteszereken eacutes nem megfelelően tesztelt antitestekkel veacutegzett
immunreakcioacutekon alapultak de a geacutenkiuumltoumltt aacutellatok megjeleneacuteseacutevel (nNOS eacutes eNOS
KO) a 2000-es eacutevek elejeacutere megoldoacutedott a probleacutema nNOS kizaacuteroacutelag neuronaacutelis
sejtekben talaacutelhatoacute (mind piramissejtekben mind interneuronokban) az eNOS pedig az
41
erek endotheacutel-sejtjeire korlaacutetozoacutedik (Blackshaw et al 2003 Jinno eacutes Kosaka 2002
2004) Az endotheliaacutelis NO szerepeacutet a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben maacuter koraacutebban
ismertettem (laacutesd III355 alfejezet) a tovaacutebbiakban kizaacuteroacutelag a neuronaacutelis eredetű
NO-val eacutes NO-szintaacutezzal kapcsolatos adatokat taacutergyalom Az nNOS haacuterom aacutetiacuteroacutedaacutes
utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik az nNOSα a legszeacutelesebb koumlrben elterjedt
eacutes legnagyobb mennyiseacutegben megtalaacutelhatoacute izoforma a β eacutes γ izoformaacutek eseteacuteben
hiaacutenyzik a feheacuterje N-terminaacutelis horgonyzoacute domeacutenje
5 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid
retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvo-
nalaacuteban szerepet jaacutetszoacute főbb
alkotoacuteelemek sematikus
aacutebraacuteja
Az aacutebraacuten egy szinapszis
sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A
posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacuteban helyezkednek el az
NMDA receptorok melyeket
PDZ domeacutennel rendelkező
horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl PSD-
95) kapcsoljaacutek oumlssze a
membraacuten alatt talaacutelhatoacute
nNOS molekulaacutekkal Az
nNOS Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid (NO)
termeleacutes Az NO membraacuten-permeaacutebilis tulajdonsaacutega folytaacuten szabadon aacutetdiffundaacutel a
preszinaptikus terminaacutelisba ahol receptoraacuten az NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezon
(NOsGC-eacuten) hatva cGMP termeleacuteshez vezet
Az nNOSγ-nak nincs enzimatikus aktivitaacutesa az nNOSβ enzim rendelkezik neacutemi
aktivitaacutessal de ennek csak az nNOSα hiaacutenyaacuteban van jelentőseacutege mert ekkor jelentősen
megnő az agykeacuteregben a szintje (Garthwaite 2008) Az nNOSα (tovaacutebbiakban nNOS)
dimer formaacuteban van jelen mivel azonban minden nNOS molekulaacutehoz egy Ca2+
-
kalmodulin is koumltődik aktiacutev aacutellapotaacuteban tulajdonkeacuteppen tetramer szerkezet joumln leacutetre
42
(Alderton et al 2001 Stuehr et al 2004) Az nNOS N-terminaacutelis domeacutenje az uacuten
horgonyzoacute (PDZ-koumltőhelyekkel rendelkező) domeacuten mely horgonyzoacute feheacuterjeacuteken
keresztuumll az nNOS koumltődeacuteseacutet teszi lehetőveacute a serkentő szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutehoz (5 aacutebra Tochio et al 2000) Ilyen horgonyzoacute feheacuterje a PSD-95
(posztszinaptikus denzitaacutes feheacuterje-95) GRIP1 (glutamaacutet receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
1) vagy az SSCAM (szinaptikus aacutellvaacutenyozoacute molekula) (Brenman et al 1996 Daff
2010) Ezek a horgonyzoacute feheacuterjeacutek koumltik a glutamaacutet-receptorokat is az akiacutev zoacutenaacuteba iacutegy
egy nagy makromolekulaacuteris komplex (bdquotranszduciszoacutemardquo) alakul ki a gyors jelaacutetvitel
szolgaacutelataacuteban Az nNOS koumlzeacutepső domeacutenje az uacuten bdquooxigenaacutezrdquodomeacuten mely koumlti a
protoporfirin IX (hem) eacutes tetrahidrobiopterin (THB vagy BH4) kofaktorokat eacutes a
szubsztraacutet L-arginint A C-terminaacutelis domeacuten az uacuten bdquoreduktaacutezrdquo domeacuten mely tartalmazza
az alloszteacuterikus aktivaacutetor Ca2+
-kalmodulin koumltőhelyeacutet valamint az elektron-
transzportlaacutenc elemeit egy NADPH-t egy FAD-ot eacutes keacutet FMN-ot Az NO szinteacutezise
keacutet leacutepeacutesben zajlik az elektron donor a NADPH+H+ mely Ca
2+-kalmodulin
jelenleacuteteacuteben aacutetatadja az elekektronokat a FAD-FMN redox-laacutencnak a reduktaacutez domeacutenen
beluumll majd az FMN-ről aacutetkeruumll az elektron az oxigenaacutez domeacuten hem vas-ionjaacutera
(ferroferri aacutetalakulaacutes) majd a veacutegső elektrontranszport soraacuten egy oxigeacuten molekula
segiacutetseacutegeacutevel az L-arginin pozitiacutev toumllteacutesű guanidil-csoportjaacutenak egyik nitrogeacutenje
hidroxilaacuteloacutedik eacutes N-hidroxi-L-arginin (NHA) aacutetmeneti termeacutek eacutes egy viacutezmolekula
keletkezik A maacutesodik leacutepeacutesben meacuteg egy oxigeacuten molekula eacutes elektron segiacutetseacutegeacutevel
kialakul a citrullin karboxi-csoportja felszabadul a NO eacutes meacuteg egy viacutezmolekula
keletkezik (Alderton et al 2001 Daff 2010 Stuehr et al 2004) Egy egyenletben iacuterva
(1 mol nitrogeacuten-monoxidra szaacutemolva)
C6H14N4O2 + 2 O2 + 15 (NADPH+H+) = C6H13N3O3 + NO + 2H2O + 15 NADP
+
(L-Arg) (citrullin)
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa
Az NO szinteacutezishez szuumlkseacuteges oxigeacuten miatt az nNOS O2-eacuterzeacutekenyseacutege meacuteg a
fizioloacutegiaacutes O2 koncentraacutecioacute mellett is jelentősen kihat a keletkező nitrogeacuten-monoxid
mennyiseacutegeacutere (az agyi [O2]~20 microM az nNOS O2-fuumlggeacutese Km= 350microM) Ennek
43
kiacuteseacuterletes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt hatalmas a jelentősseacutege amikor fizioloacutegiaacutes NO hataacutesokat
szeretneacutenk meacuterni ugyanis a fizioloacutegiaacutes (in vitro) tuacuteleacutelő szeletek karbogeacuten gaacutezzal toumlrteacutenő
O2 ellaacutetaacutesa soraacuten 210microM-1mM [O2] joumln leacutetre raacuteadaacutesul oxigeacuten graacutedienssel kell szaacutemolni
a szelet meacutelyebb reacutetegei feleacute haladva Ezekben a kiacuteseacuterletekben akaacuter tiacutezszeres
mennyiseacutegű NO is keletkezhet a fizioloacutegiaacuteshoz keacutepest amit aacuteltalaacuteban nem vesznek
figyelembe az eredmeacutenyek eacuterteacutekeleacuteseacuteneacutel (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szinteacutezishez
szinteacuten elengedhetetlen a Ca2+
-kalmodulin jelenleacutete (Bredt and Snyder 1990 Lee and
Stull 1998) Az nNOS kalcium-fuumlggeacutese Km=~05 microM Ehhez helyileg
(bdquokompartmentbenrdquo) felszabaduloacute nagyobb kalcium is elegendő nem szuumlkseacuteges
sejtszintű depolarizaacutecioacute azonban kimutattaacutek hogy az nNOS aktivaacutecioacutejaacutehoz szuumlkseacuteges
kalcium extracellulaacuteris forraacutesboacutel szaacutermazik (Alagarsamy et al 1994) Iacutegy a
kalciumforraacuteskeacutent csak a feszuumlltseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes az NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok joumlnnek szoacuteba A glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacutejaacuteban az NMDA receptorok az nNOS eacutes egyeacuteb strukturaacutelis feheacuterjeacutek
makromolekulaacuteris komplexet alkotva lehetőveacute teszik hogy az NMDA receptorokon
keresztuumll beaacuteramloacute kalcium azonnal nNOS aktivaacutecioacutet indukaacuteljon (5 aacutebra) Minden
egyes NMDA-receptor egy nNOS molekulaacuteval van oumlsszekoumltve Az nNOS szaacutemos
foszforilaacutecioacutes hellyel is rendelkezik aminek koumlszoumlnhetően kinaacutezok szabaacutelyozhatjaacutek
aktivitaacutesaacutet A teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll ilyen kinaacutez pl a Ca2+
-kalmodulin-dependens kinaacutez
II (CAMKII) ami mint egy visszacsatoloacute mechanizmus mintegy feleacutere keacutepes
csoumlkkenteni az nNOS aktivitaacutesaacutet
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja
Az NO gaacutez halmazaacutellapotuacute molekula speciaacutelis tulajdonsaacutega a toumlbbi
neurotranszmitterhez keacutepest hogy szabadon diffundaacutel vizes eacutes lipid faacutezisban is kivaacuteloacute a
membraacutenpermeaacutebilitaacutesa tehaacutet szinteacuteziseacutet koumlvetően mind pre- mind posztszinaptikus
hataacutesait figyelembe kell venni Diffuacutezioacuteja meglepően gyors becsleacutesek szerint a szoumlveti
diffuacutezioacutes koefficiense 848microm2s vagyis egy aacutetlagos NO molekula ~08 microm-t tudna
megtenni 100 micros alatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Szerkezete alapjaacuten nagyon
reakcioacutekeacutepes meacutegis keacutemiai tulajdonsaacutegai nagyban fuumlggenek koncentraacutecioacutejaacutetoacutel
44
6 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid hataacutesai a koncentraacutecioacute fuumlggveacutenyeacuteben
A konstitutiacutev moacutedon műkoumldő NO szintaacutezok ndash endoteliaacutelis (eNOS) eacutes neuronaacutelis (nNOS)
ndash eseteacuteben a felszabaduloacute nitrogeacuten-monoxid (NO) a pikomoacutelos tartomaacutenyba esik mely
tartomaacutenyban az NO nem viselkedik szabad gyoumlkkeacutent csak pozitiacutev hataacutesai figyelhetők
meg A patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt aktivaacuteloacutedoacute indukaacutelhatoacute NO szintaacutez (iNOS) eseteacuteben
az NO koncetraacutecioacuteja a mikromoacutelos tartomaacutenyig nyuacutelik iacutegy reaktiacutev oxigeacuten-gyoumlkkeacutent
(ROS) viselkedve sejtkaacuterosiacutetoacute hataacutesai keruumllnek előteacuterbe(Moacutedosiacutetva Eduardo eacutes mtsai
2011)
Az NO viselkedeacuteseacutenek koncentraacutecioacutefuumlggeacuteseacutet a 6 aacutebra mutatja be Miacuteg
patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az indukaacutelhatoacute NOS nitrogeacuten-monoxid termeleacutese eleacuteri
mikomoacutelos tartomaacutenyt eacutes reaktiacutev oxigeacutengyoumlkkeacutent (ROS) viselkedve a toxikus hataacutesai
keruumllnek előteacuterbe addig az utoacutebbi eacutevek legfontosabb felfedezeacutese e teacuteren hogy a
fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neurotranszmisszioacute reacuteveacuten felszabaduloacute NO pikomoacutelos
(legfeljebb 1nM) tartomaacutenyba esik (Hall eacutes Garthwaite 2009 Wood et al 2011) A
nagy neheacutezseacutegeacutet az adja a szoumlveti NO-koncentraacutecioacute meacutereacuteseacutenek hogy a meacuterőelektroacutedaacutek
45
nem voltak eleacuteg specifikusak ezeacutert joacuteval nagyobb koncentraacutecioacutek meruumlltek fel a
szakirodalomban Egy uacutej fejleszteacutesnek koumlszoumlnhetően most maacuter pontosabban meacuterhető az
NO mennyiseacutege Ezen kiacutevuumll egy szaacutemiacutetoacutegeacutepes modell is napvilaacutegot laacutetott amiben egy
glutamaacuteterg szinapszist modellezve hataacuteroztaacutek meg a maximaacutelisan felszabaduloacute NO
mennyiseacutegeacutet Egy 50 NMDA-RnNOS komplexet tartalmazoacute szinapszist vettek alapul
(ami szaacutem kicsit tuacutelbecsuumllt Kennedy 2000) eacutes azt az extreacutem helyzetet felteacutetelezteacutek
hogy az oumlsszes receptor eacutes enzim egyszerre teljes hateacutekonysaacuteggal aktivaacuteloacutedik Ennek
eredmeacutenyekeacuteppen a szinaptikus NO koncetraacutecioacuteja 1 nM lett ami a szoumlveti eacutes
enzimatikus elnyelődeacutest figyelembe veacuteve 1microm taacutevolsaacutegban 250 pM alaacute csoumlkken Ebben
a tartomaacutenyban az NO reaktiacutev szabadgyoumlk tulajdonsaacutega elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű
semleges molekulakeacutent viselkedik (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szakirodalomban
fellelhető toumlbbszaacutez nanomoacutelostoacutel mikromoacutelosig terjedő NO koncentraacutecioacute mellett (pl
NO donorokkal) meacutert bdquofizioloacutegiairdquo hataacutesokat koumlruumlltekinteacutessel kell kezelni Egy maacutesik
fontos koumlvetkezteteacutes a fent leiacutertakboacutel hogy a koumlzponti idegrendszerben nem aacutellja meg a
helyeacutet a NO bdquoteacuterfogati-transzmisszioacuterdquo-jaacutenak az elmeacutelete mivel az NO hatoacutetaacutevolsaacutega
joacuteval kisebb (max1-2 microm) mint koraacutebban gondoltaacutek eacutes valoacutejaacuteban szinapszis specifikus
szabaacutelyozaacutest tesz lehetőveacute
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezok
Az NO receptora a koraacutebban szolubilis guanilaacutet-ciklaacuteznak (sGC) nevezett enzim
Az elnevezeacutes azeacutert nem volt szerencseacutes mert az enzim nem minden formaacuteja
bdquoszolubilisrdquo ezeacutert az uacutej nevezeacutektan szerint NO-szenzitiacutev-guanilaacutet-ciklaacuteznak (NOsGC)
nevezzuumlk megkuumlloumlnboumlztetve a partikulaacuteris GC-toacutel ami az NO-inszezitiacutev GC nevet
kapta tekintettel arra hogy az NO nem csak a pitvari natriuretikus peptid (ANP) ligand
aktivaacutelja (Kobiałka and Gorczyca 2000) Az NOsGC az NO fő receptora (5 aacutebra)
Heterodimer formaacuteban alkot funkcionaacutelis egyseacuteget melyben egy α- eacutes egy β- alegyseacuteg
vesz reacuteszt (Koesling et al 2004 Krumenacker et al 2004 Russwurm eacutes Koesling
2002 Russwurm et al 2001) Az α-alegyseacuteg keacutet fajtaacuteja az α1 eacutes az α2 Kinetikaacutejukban
semmilyen kuumlloumlnbseacuteg nem igazolhatoacute egyetlen ismert fontos tulajdonsaacutega az α2
alegyseacutegnek az α1-hez keacutepest hogy PDZ-koumltő domeacutennel rendelkezik ezaacuteltal keacutepes
szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez koumltődni (membraacuten-asszociaacutelt NOsGC) miacuteg az α1
46
tartalmuacute receptorok ennek hiaacutenyaacuteban valoacuteban bdquoszolubilisekrdquo maradnak A β-alegyseacuteg is
keacutet formaacuteban β1 eacutes β2 alegyseacutegkeacutent leacutetezik A β2-alegyseacuteg azonban csak patholoacutegiaacutes
aacutellapotokban jelenik meg (pl beacutelrendszeri daganatokban a beacutelhaacutemsejtekben) ezeacutert az
NOsGC aacutellandoacute alegyseacutege a β1 alegyseacuteg A β1 alegyseacuteg geacutenjeacutenek kiuumlteacutese letaacutelis
fenotiacutepust eredmeacutenyez (Friebe et al 2007) miacuteg csak az α1 vagy α2 alegyseacutegek kiuumlteacutese
nem okoz letalitaacutest (Mergia et al 2006)
Keacutetfeacutele heterodimer leacutetezik tehaacutet az agyban az α1β1 eacutes az α2β1 alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű receptor A receptor-dimernek haacuterom domeacutenjeacutet kuumlloumlnboumlzetjuumlk meg a
hemkoumltő domeacutent a dimerizaacutecioacutes domeacutent eacutes a katalitikus domeacutent A hemkoumltő domeacuten egy
ugyanolyan hemcsoportot tartalmaz ami a hemoglobin molekulaacuteban az oxigeacutenkoumlteacuteseacutert
felelős meacutegis ahogy a hem-csoport beeacutepuumll a receptorba rendkiacutevuumlli specificitaacutesa lesz a
nitrogeacuten-monoxidra (10000-szer nagyobb az affinitaacutesa) A katalitikus domeacuten felelős a
GTP cGMP aacutetalakiacutetaacuteseacutert Inaktiacutev aacutellapotban a hem-csoport egy hisztidinnel
kapcsoloacutedik a feheacuterjeacutehez a katalitikus egyseacuteg pedig nyitott aacutellapotban van Az NO
koumltődeacuteseacutenek hataacutesaacutera a hisztidin-csoport elmozdul ami konformaacutecioacutes vaacuteltozaacutesokat ideacutez
elő a feheacuterjeszerkezetben ami veacuteguumll a katalitikus egyseacuteg zaacuteroacutedaacutesaacutehoz eacutes a cGMP
szinteacutezis beindulaacutesaacutehoz vezet Az NO koumltődeacuteseacutet koumlvetően keacuteseacutes neacutelkuumll azonnal elindul
a guanilaacutet-ciklaacutez aktivitaacutes az NO eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval pedig 200 ms-on beluumll lecseng a cGMP
termeleacutes (Bellamy et al 2000) Az NOsGC 50-os aktivitaacutesa ~1nM NO koncetraacutecioacute
mellett eacuterhető el Eszerint fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt az NOsGC szubmaximaacutelis
hataacutesfokon műkoumldik meacutegis jelentős hataacutesok meacuterhetők Ez arra vezethető vissza hogy
az NOsGC sokszorosaacutera erősiacuteti a jelet Meacutereacutesek alapjaacuten az enzimet aacutetlagosan eleacuterő 03
nM NO mintegy 04microM cGMP szinteacutezishez vezet vagyis 1000-szereseacutere erősoumldik a
jelaacutetvivő molekulaacutek szaacutema Az NOsGC olyan eacuterzeacutekenyseacutegű hogy maacuter paacuter molekula
NO (kis pikomoacutelos mennyiseacutegben) is keacutepes kivaacuteltani az aktivitaacutesaacutet eacutes az amplifikaacutecioacute
miatt a maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalakat is be tudja indiacutetani (Garthwaite 2008) A
receptor alegyseacutegek sejtszintű elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban mRNS eacutes feheacuterje
szinten vizsgaacuteltaacutek a β1 alegyseacuteget mind interneuronokban mind piramissejtekben az α
alegyseacutegeket pedig az α1 eacutes α2 kuumlloumlnvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll hasonloacute sejtes eloszlaacutesban
mutattaacutek ki (Burgunder eacutes Cheung 1994 Ding et al 2004 Gibb and Garthwaite 2001
Pifarreacute et al 2007) Szubcellulaacuteris szinten az NOsGC elsősorban a glutamaacuteterg
szinapszisok preszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkedik el (Burette et al 2002) Az
47
NOsGC szaacutemos kinaacutez foszforilaacutecioacutes ceacutelpontjai de fizioloacutegiaacutes szabaacutelyozaacutesuk nagy reacutesze
meacuteg felderiacuteteacutesre vaacuter Ismert a cAMP-fuumlggő protien kinaacutez (PKA) guanilaacutet-ciklaacutez
aktivitaacutesra kifejtett noumlvelő hataacutesa eacutes az M2 muszkarinos AchR Src-kinaacutezon keresztuumlli
gaacutetloacute hataacutesa
III55 A nitrogeacuten-monoxid terjedeacuteseacutenek leaacutelliacutetaacutesa szoumlveti elnyelődeacutese
Koraacutebban sokan azzal eacuterveltek hogy az NO-nak nincs szuumlkseacutege lebontoacute
folyamatokra hiszen reaktivitaacutesaacuteboacutel koumlvetkezően uacutegyis roumlvid időn beluumll veacuteges a hataacutesa
A nanomoacutelos eacutes kisebb tartomaacutenyokban amit most fizioloacutegiaacutesnak tekintenek mint maacuter
emliacutetettem az NO hataacuterozottan nem reaktiacutev iacutegy ezzel a keacuterdeacutessel foglalkozni kell
Egyetlen ismert reakcioacuteja van az alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO-nak is ROS termeacutekkel
(keacutemiai NO-elnyelődeacutes) de az is joacuteteacutekony hataacutesuacute a lipid-peroxyl gyoumlkoumlk megkoumlteacuteseacutevel
megaacutelliacutetja a lipid-peroxidaacutecioacutet Az NO enzimatikus elnyelődeacuteseacutenek egyik ismert eleme
az oxi-hemoglobin mely NO hataacutesaacutera nitraacutet keacutepződeacutese mellett methemoglobinnaacute
alakul A folyamat nagyon gyors de az erek taacutevolsaacutega miatt az NO feacutel-eacuteletideje ~1 s
alakulna miacuteg a valoacutesaacutegban enneacutel sokkal hamarabb lecseng az NO-jel (agyszoumlvetben 6-
60 ms alatt (Garthwaite 2008) Mostansaacuteg laacutetott napvilaacutegot hogy a piramissejtek is
tartalmaznak hemoglobint de ennek szerepe eacutes jelentőseacutege az NO megkoumlteacuteseacuteben meacuteg
nem tisztaacutezott (Schelshorn et al 2009) Ezen kiacutevuumll az agyszoumlvet olyan feheacuterjeacuteit hoztaacutek
meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe az NO megkoumlteacuteseacutevel mint a lipooxigenaacutez (LOX) prosztaglandin-H
szintaacutez vagy a citokroacutem-c oxidaacutez illetve egyeacuteb metalloproteinek A pontos
mechanizmus amelyen keresztuumll ezekkel az enzimekkel az NO reagaacutelna nem
egyeacutertelmű (Hall eacutes Garthwaite 2009)
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak
Az NOsGC a hippokampaacutelis neuronokban az egyetlen enzim ami cGMP
termeleacutesre keacutepes iacutegy a keletkező neuronaacutelis cGMP az NO hataacutesaacutenak a koumlvetkezmeacutenye
(5 aacutebra) A cGMP ezt koumlvetően toumlbb maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalat aktivaacutelhat A
cGMP direket hataacutest fejt ki a ciklikus nukleotid-fuumlggő ioncsatornaacutekra (CNG) vagy a
hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-modulaacutelta csatornaacutekra (HCN) A
48
legszeacutelesebb koumlrű hataacutes a cGMP-fuumlggő protein kinaacutezon (PKG) keresztuumll toumlrteacutenik A
PKG enzimek koumlzuumll a PKG1β eacutes a PKG II talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (de Vente
et al 2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKG szubsztraacutetjai koumlzeacute
tartoznak preszinaptikusan a vezikula felszabadulaacutesban szerepet jaacutetszoacute feheacuterjeacutek koumlzuumll a
VASP RhoA eacutes septin3 posztszinaptikusan az LTP eacutes a sejt bdquotuacuteleacuteleacuteseacutet hordozoacute jelrdquo
kialakiacutetaacutesaacuteban reacuteszt vevő IP3R protein-foszfataacutez 1 2 (PP12) CREB Akt stb
(Hardingham eacutes Bading 2003 Schlossmann eacutes Hofmann 2005) A cGMP visszahat
sajaacutet lebontoacuteenzimjeire is a foszfodieacuteszteraacutez (PDE) 2 eacutes 5 aktivitaacutesaacutenak fokozaacutesaacuteval
sajaacutet lebontaacutesaacutet gyorsiacutetja miacuteg a PDE3 gaacutetlaacutesaacuteval a cAMP hidroliacuteziseacutet lassiacutetja noumlvelve a
cAMP szintjeacutet A cAMP-cGMP araacutenyok eltolaacutesa uacutejabb szabaacutelyozaacutesi uacutetvonalakat nyit
meg A cGMP lebontaacutesaacuteban a PDE 12356910 eacutes 11 vehet reacuteszt (Domek-Łopacińska
eacutes Strosznajder 2005 Van Staveren et al 2003) A maacutesodlagos uacutetvonalak hataacutesa
minden esetben attoacutel fuumlgg hogy az adott terminaacutelispopulaacutecioacuteban a repertoaacuter mely
elemei vannak jelen Terminaacutelistoacutel fuumlggően ezen adatok joacute reacutesze azonban meacuteg nem aacutell
rendelkezeacutesre a szakirodalomban
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai
Mivel az NO rendkiacutevuumll gyorsan szabadon diffundaacutel kis taacutevolsaacutegra pre-eacutes
posztszinaptikus hataacutesait egyaraacutent figyelembe kell venni iacutegy a jelaacutetvitel fő
meghataacuterozoacuteja a felszabadulaacutes pontos helye illetve a receptor szubcellulaacuteris
elhelyezkedeacutese A NO koumlzponti idegrendszerben azon beluumll is elsősorban a retrograacuted
jelaacutetvitelben betoumlltoumltt szerepeacuteről esik majd szoacute de nem keveacutesbeacute fontos a NO koumlrnyeacuteki
(autonoacutem) idegrendszerben betoumlltoumltt anterograacuted jelaacutetviteleacutenek szerepe sem (Blottner
1999)
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a
neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
nNOS tartalmuacute interneuronok koumlzeacute tartozik a dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll az
Ivy eacutes a neurogliaform sejt valamint a vetiacutető gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a visszavetiacutető-sejt
49
Morfoloacutegiaacutejuk a III341 eacutes III344 alfejezetben a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
betoumlltoumltt homeosztatikus szerepuumlk pedig a III355 alfejezetben keruumllt taacutergyalaacutesra
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
A nitrogeacuten-monoxid a szinaptikus plaszticitaacutes szaacutemos molekulaacuteris
mechanizmusaacuteban reacuteszt vesz beleeacutertve a hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutest (long-term
potentiation LTP) eacutes a hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus gyenguumlleacutest (long-term depression LTD)
ezaacuteltal keacutepes lehet befolyaacutesolni a tanulaacutesi eacutes memoacuteriafolyamatokat (Bon eacutes Garthwaite
2003 Doyle et al 1996 Edwards eacutes Rickard 2007 Hawkins et al 1998 Prast eacutes
Philippu 2001) Ezen folyamatok neuronaacutelis ceacuteleleme a hippokampaacutelis piramissejtek
haacuteloacutezata A koumlzponti idegrendszerben a nitrogeacuten-monoxid hataacutesa aacuteltalaacutenosan a
glutamaacuteterg szinapszisok retrogaacuted jelaacutetviteleacutehez koumlthető amikor is az NO a
posztszinaptikus oldalon keacutepződik eacutes a preszinaptikus neurotranszmitter felszabadulaacutest
szabaacutelyozza A szinaptikus plaszticitaacutes kialakulaacutesa soraacuten a legtoumlbb esetben pre- eacutes
posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok is veacutegbemennek eacutes az NO adott agyteruumllettől eacutes sejttiacutepustoacutel
fuumlggően mindkeacutet folyamatban reacuteszt vehet Tovaacutebb bonyoliacutetja a helyzetet hogy a
koumlzponti idegrendszerben az elteacuterő szinapszisokban rendelkezeacutesre aacutelloacute kuumlloumlnboumlző
effektor-rendszerek eacutes szabaacutelyozaacutesok miatt ugyanaz az NO-jel ellenteacutetes hataacutest vaacutelthat
ki Peacuteldaacuteul a kiagyban az NO cGMP-PKG1α uacutetvonalon az AMPA-receptorok
hosszuacutetaacutevuacute foszforilaacutecioacutejaacutet ideacutezi elő ami endocitoacutezisukhoz ezaacuteltal posztszinaptikus
LTD-hez vezet Ezzel szemben a hippokampuszban az NO-cGMP-PKGII uacutetvonalon
kersztuumll az AMPA receptorok eacutes horgonyzoacute feheacuterjeacutek foszforilaacutecioacuteja a szinapszis
strukturaacutelis aacutetalakulaacutesaacutehoz eacutes az AMPA receptorok szinapszisba eacutepiacuteteacuteseacutehez vezet ami
nagyobb amplituacutedoacutejuacute glutamaacuteterg aacuteramokhoz koumlvetkezeacuteskeacutepp posztszinaptikus
(NMDAR-fuumlggő) LTP kialakulaacutesaacutehoz vezet A hippokampaacutelis piramissejtekben a
posztszinaptikus LTP hosszuacutetaacutevuacute fenntartaacutesaacutehoz geacutenexpresszioacutes vaacuteltozaacutesok is
szuumlkseacutegesek mely a CREB (ldquocAMP response element binding proteinrdquo) transzkripcioacutes
faktor PKG-n keresztuumlli foszforilaacutecioacute reacuteveacuten valoacutesul meg Az NO preszinaptikus hataacutesait
szinteacuten kettősseacuteg uralja A hippokampaacutelis NMDAR-fuumlggő LTP soraacuten a preszinaptikus
NO-PKG uacutetvonalon a preszinaptikus aktiacutev zoacutena struktuacuteraacutelis feleacutepiacuteteacuteseacuteben reacuteszt vevő
feheacuterjeacutek (VASP RhoA) eacutes a kalcium-csatornaacutek modulaacutecioacuteja a glutamaacutet felszabadulaacutes
50
noumlvekedeacuteseacutehez vezet Ugyanezen szinapszisban az NO a glutamaacutet-uumlriacuteteacutes csoumlkkeneacuteseacutet
preszinaptikus LTD-t is ki tudott vaacuteltani (Zhang et al 2006) Az NMDA-NO indukaacutelta
LTP kivaacuteltaacutesaacuteban valoacutesziacutenűleg mindkeacutet NOsGC heterodimer reacuteszt vesz mert baacutermelyik
receptor genetikai kiuumlteacutese az LTP eltűneacuteseacutet okozta (Garthwaite 2008)
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok
Az NMDA receptorok az ionotroacutep glutamaacutet-receptorok csalaacutedjaacuteba tartoznak
vagyis aktivaacutecioacutejukat (agonista koumltődeacuteseacutet) koumlvetően ioncsatornakeacutent viselkednek A
receptornak toumlbb kuumlloumlnlegesseacutege van Az egyik hogy nagy a kalcium-permeaacutebilitaacutesa
iacutegy naacutetrium eacutes kaacutelium mellett elsősorban kalcium-ionokat enged aacutet a poacuterusaacuten A maacutesik
hogy poacuterusaacutet egy magneacutezium-ion zaacuterja el ami csak megfelelő depolarizaacutecioacute hataacutesaacutera
taacutevozik eacutes csak ezutaacuten indulhat meg az ionaacuteramlaacutes A harmadik hogy keacutet kuumlloumlnboumlző
agonista koumltődeacutese szuumlkseacuteges az aktivaacutecioacutejaacutehoz glicin (vagy D-szerin) eacutes glutamaacutet (vagy
aszpartaacutet) E speciaacutelis tulajdonsaacutegok reacuteveacuten az NMDA receptorok feszuumlltseacuteg- eacutes
ligandfuumlggő kalcium-csatornaacutek amik koincidencia-detektorkeacutent viselkednek hiszen a
pre- eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes aktivitaacutesa erősen noumlveli kinyiacutelaacutesuk valoacutesziacutenűseacutegeacutet
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete
Az NMDA receptoroknak haacuterom alegyseacuteg-csalaacutedja van a GluN1 (koraacutebbi
nevezeacutektan alapjaacuten NR1 vagy δ1) GluN2 (koraacutebban NR2 vagy α) eacutes GluN3 (koraacutebban
NR3) A funkcionaacutelis NMDA receptorok heterotetramert alkotnak mely koumltelezően 2
GluN1 eacutes klasszikusan 2 GluN2 alegyseacutegből aacutellnak (Laube et al 1998 Monyer et al
1992) A GluN2 helyett GluN3 alegyseacuteget tartalmazoacute receptorok egeacuteszen maacutes receptort
hoznak leacutetre (laacutesd alaacutebb) A GluN1 alegyseacutegeket egyetlen geacuten koacutedolja ami viszont 8
lehetseacuteges aacutetiacuteroacutedaacutes utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik (GluN1-1a-4a eacutes
GluN1-1b-4b (Dingledine et al 1999) A neacutegy GluN2 alegyseacuteget (GluN2A-D) neacutegy
kuumlloumln geacuten koacutedolja eacutes az alegyseacutegek teacuterben eacutes időben elteacuterő moacutedon expresszaacuteloacutednak A
keacutet GluN3 alegyseacuteget szinteacuten keacutet kuumlloumln geacuten koacutedolja
51
7 Aacutebra Az NMDA receptor szerkezeti modellaacutebraacuteja
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis hetero-tetramert alkotnak Műkoumldeacutesuumlkhoumlz
neacutelkuumlloumlzhetetlen keacutet GluN1 alegyseacuteg a maacutesik keacutet helyen baacutermilyen GluN2 (vagy GluN3)
alegyseacuteg reacuteszt vehet a receptor alkotaacutesaacuteban Az alegyseacutegek alapszerkezete (domeacutenjei)
rendkiacutevuumll konzervatiacutev (N-terminaacutelis bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera Agonista-koumltő bdquokagyloacuterdquo-
struktuacutera Poacuterus-domeacuten eacutes C-terminaacutelis domeacuten) moacutedon eacutepuumllnek fel Az NMDA
receptorokat jellemző funkcionaacutelis heterogenitaacutes az alegyseacutegek feheacuterjeszerkezeteacuteben
kiemelt helyeken toumlrteacutenő vaacuteltozaacutesokra vezethető vissza a receptorok affinitaacutesaacutenak eacutes
kinetikaacutejaacutenak vaacuteltozaacutesait eredmeacutenyezve A keacutet bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera zaacuteroacutedaacutesaacutenak-
nyitoacutedaacutesaacutenak koumlvetkezteacuteben leacutetrejoumlvő molekulaacuteris feszuumlltseacuteg huacutezoacuteerő hataacuterozza meg a
poacuterus aacutellapotaacutet (Moacutedosiacutetva Paoletti eacutes Neyton 2007)
52
A heterodimerek oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacuteban kuumlloumlnboumlző GluN1 izoformaacutek (de bdquoardquo eacutes bdquobrdquo
tiacutepus egyszerre nem (Blahos eacutes Wenthold 1996 Chazot eacutes Stephenson 1997) eacutes
kuumlloumlnboumlző GluN2 alegyseacutegek is reacuteszt vehetnek melyek ezt koumlvetően heterotetramert
alkotnak A molekulaacuteris komplex kapcsoloacutedaacutesa keacutetfeacutele keacuteppen is leacutetrejoumlhet a bdquonem
alternaacuteloacuterdquo esetben a keacutet GluN1 eacutes GluN2 egymaacutes mellett helyezkedik el (GluN1
GluN1 GluN2 GluN2) az bdquoalternaacuteloacuterdquo modellben pedig felvaacuteltva (GluN1 GluN2
GluN1 GluN2) azonban a funkcionaacutelis receptorban az alegyseacutegek alternaacutelva
helyezkednek el (Riou et al 2012 Sobolevsky et al 2009)
Az alegyseacutegek modulaacuteris feleacutepiacuteteacutese megegyezik neacutegy domeacuten vesz reacuteszt az
alkotaacutesukban (7 aacutebra) az extracellulaacuteris N-terminaacutelis domeacuten (NTD) az agonista-koumltő
domeacuten (AKD) a poacuterus-domeacuten eacutes az intracellulaacuteris C-terminaacutelis domeacuten Az NTD nagy
vaacuteltozatossaacutegot mutat eacutes az egyes alegyseacutegek tulajdonsaacutegainak meghataacuterozaacutesaacuteban
komoly szerepet jaacutetszik Az alloszteacuterikus modulaacutetorok koumltőhelye talaacutelhatoacute a domeacuten
bdquomeacutelyeacutenrdquo mely koumltődeacutes hataacutesaacutera kagyloacuteszerű feleacutepiacuteteacutese nyiacutelt-zaacutert aacutellapotok koumlzt
vaacuteltozik Az AKD hasonloacutean kagyloacuteszerű szerkezettel rendelkezik aminek a meacutelyeacuten az
egyes agonista-koumltő helyek talaacutelhatoacutek (A GluN1 eseteacuteben glicinD-szerin a GluN2
eseteacuteben glutamaacutetaszpartaacutet a GluN3 eseteacuteben szinteacuten glicin) A poacuterus domeacutent haacuterom
transzmembraacuten szegmens (M1-M3-M4) eacutes egy intracellulaacuteris hurok (M2) alkotja ami a
csatorna kialakiacutetaacutesaacuteban vesz reacuteszt Az intracellulaacuteris domeacuten a legvaacuteltozeacutekonyabb
hosszaacutet tekintve eacutes elsősorban a membraacutenba szaacutelliacutetaacutesban a lehorgonyzaacutesban eacutes a
jelaacutetvivő-komplexekhez valoacute csatlakozaacutesban jaacutetszik szerepet (Lau eacutes Zukin 2007 Ryan
et al 2008)
A csatorna nyitaacutesa a koumlvetkezőkeacuteppen megy veacutegbe mindkeacutet agonista bekoumltődik
az AKD koumltőhelyekre melynek hataacutesaacutera a bdquokagyloacutekrdquo bezaacuteroacutednak Ez olyan molekulaacuteris
feszuumlltseacuteget okoz a receptorszerkezetben hogy gyakorlatilag bdquoszeacutethuacutezzardquo a poacuterus
domeacutent eacutes megnyitja a csatornaacutet Amikor alloszteacuterikus gaacutetloacuteszerek kapcsoloacutednak az
NTD-hez annak zaacuteroacutedaacutesaacutet okozva akkor az NTD-AKD koumlzoumltti aacutethidaloacute szekvencia
megfeszuumll eacutes nem engedi becsukoacutedni az AKD struktuacuteraacutejaacutet megakadaacutelyozva ezzel a
csatorna megnyiacutelaacutesaacutet (Ryan et al 2008)
53
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesaacutet elsősorban a GluN2
alegyseacutegek vaacuteltozatossaacutega adja Habaacuter elmeacuteletileg 8-feacutele GluN1 alegyseacuteg leacutetezhet az
izoformaacutek előfordulaacutesi gyakorisaacutega nem egyforma az bdquoardquo dominaacutel a bdquobrdquo-formaacuteval (ami
egy hozzaacuteadott N1 kazettaacuteval rendelkezik) szemben a GluN1-1 a rosztraacutelis (agykeacutereg
hippokampusz) a GluN1-4 a kaudaacutelis (agytoumlrzs kisagy) agyteruumlleteken van tuacutelsuacutelyban
(a GluN1-2 eacutes 1-3 nagyon ritkaacutek) Mivel a GluN1 alegyseacuteg elengedhetetlen az NMDA
receptor műkoumldeacuteseacutehez (a teljes GluN1 geacutenkiuumltoumltt aacutellat eacuteletkeacuteptelen) maacuter embrionaacutelis
kortoacutel megfigyelhető kifejeződeacutese A GluN2 alegyseacuteg neacutegy izoformaacuteja (GluN2A-2D)
egyreacuteszt elteacuterő teacuterbeli eacutes időbeli expresszioacutejaacuteval maacutesreacuteszt elteacuterő kinetikai
parameacutetereivel jaacuterul hozzaacute az NMDA receptorok vaacuteltozatossaacutegaacutehoz Az embrionaacutelis
fejlődeacutes soraacuten a GluN2B eacutes 2D vesz reacuteszt a receptoralkotaacutesban majd a posztnataacutelis
első-maacutesodik heacuteten (eacuteppen mikor a serkentő GABA-gaacutetloacute GABA aacutetalakulaacutes is zajlik) a
GluN2D nagymeacuterteacutekben a GluN2B kismeacuterteacutekben csoumlkken eacutes ezzel paacuterhuzamosan
megnő a GluN2A szintje A GluN2C szinteacuten a posztnataacutelis fejlődeacutes 2 heteacuteben vaacutelik
jelentősseacute expresszioacuteja a felnőtt aacutellatban a kisagyra eacutes a szagloacutegumoacutera koncentraacuteloacutedik
A GluN2D felnőttben maacuter csak szubkortikaacutelis teruumlleteken illetve interneuronokban
fejeződik ki (Paoletti 2011 Watanabe et al 1993) A GluN2 alegyseacutegek kinetikaacuteja eacutes
alloszteacuterikus modulaacutecioacuteja is igen elteacuterő A GluN2A alegyseacuteg gyors kinetikaacuteval
rendelkezik glutamaacutet aktivaacutecioacutejaacutet koumlvetően nagy amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes gyors lecsengeacutes
figyelhető meg ezt koumlveti a GluN2B majd GluN2C miacuteg a GluN2D-t maacuter kis
amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes hosszuacute lecsengeacutesi idő jellemzi Elteacuterő a alegyseacutegek glutamaacutet-
eacuterzeacutekenyseacutege konduktanciaacuteja eacutes magneacutezium-szenzitivitaacutesa is Miacuteg a GluN2A eacutes 2B
poacuterusaacutet jelentősen gaacutetolja a magneacutezium-ion addig a maacutesik keacutet alegyseacuteg eseteacuteben ez
elenyeacutesző (Dingledine et al 1999 Paoletti 2011) A GluN2A termeacuteszetes specifikus
alloszteacuterikus modulaacutetora a cink-ion mely szinaptikusan vezikulaacuterisan uumlruumll a glutamaacutet
mellett szaacutemos esetben eacutes keacutepes az NTD-hez koumltődve annak zaacuteroacutedaacutesaacutet előideacutezni
(Paoletti 2011) A GluN2B cink-eacuterzeacutekenyseacutege elenyeacutesző mesterseacuteges gaacutetloacuteszere az
ifenprodil mely hasonloacute mechanizmussal hat az NTD-n A keacutet alloszteacuterikus gaacutetloacuteszer
annyira specifikus erre a keacutet alegyseacutegre hogy fizioloacutegiai kiacuteseacuterletekben egyeacutertelműen
meghataacuterozhatoacute az alegyseacutegek araacutenya A GluN2C eacutes 2D egyik modulaacutetorral szemben
54
sem mutat megfelelő affinitaacutest eacutes nem rendelkezik sajaacutet specikifkus
szabaacutelyozoacutemolekulaacuteval sem (Paoletti 2011)
A GluN3 alegyseacutegek pedig valoacutesziacutenűleg nem is glutamaacutet receptort formaacutelnak-
hiszen nincs glutamaacutet koumltőhelyuumlk- inkaacutebb glicin receptoroknak lenneacutenek tekinthetők
(laacutesd meacuteg III61 alfejezetben) ezen kiacutevuumll in vivo kifejeződeacutese eacutes műkoumldeacutese meacuteg
keacuterdeacuteses iacutegy a tovaacutebbiakban ezen alegyseacutegek alkotta receptorokroacutel nem esik szoacute
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutese
Az NMDA receptorok az endoplazmatikus retikulumban (ER) toumlrteacutenő szinteacutezist
koumlvetően a sejtek plazmamembraacutenjaacuteba eacutepuumllnek be A membraacutenba szaacutelliacutetaacuteseacutert
lehorgonyzaacuteseacutert a receptor C-terminaacutelis domeacutenje felelős (Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004
Ryan et al 2008) A megfelelő membraacutentranszporthoz mind a GluN1 mind a GluN2
alegyseacutegre szuumlkseacuteg van GluN1 hiaacutenyaacuteban laacutetszoacutelag nem vaacuteltozik a GluN2 alegyseacutegek
mennyiseacutege lokalizaacutecioacuteja annaacutel inkaacutebb nem tudnak kileacutepni az ER-ből iacutegy abban
elektron-denz granulumokat keacutepeznek a membraacutenjeloumlleacutes megszűnik (Fukaya et al
2003) A GluN2 alegyseacuteg hiaacutenyaacuteban a receptorok szinaptikus beeacutepuumlleacutese seacuteruumllt valamint
a GluN1 alegyseacutegek gyors proteoliacutezise figyelhető meg (Abe et al 2004) Tehaacutet a
GluN1 C-terminaacutelisa elsősorban az ERmembraacuten iraacutenyuacute szaacutelliacutetaacuteseacutert a GluN2
alegyseacutegek C-terminaacutelisa pedig ndash PDZ koumltőhelyuumlk reacuteveacuten ndash a szinapszisba eacutepuumlleacuteseacutert eacutes a
GluN1 alegyseacuteg (eacutes ezaacuteltal a heterodimer majd a heterotertramer) stabilitaacutesaacuteeacutert felelős
NMDA receptorok nemcsak szinaptikusan de extraszinaptikusan is megfigyelhetők
ahol elteacuterő feladatokat laacutetnak el
III631 Szinaptikus NMDA receptorok
Az NMDA receptorok nagy reacutesze szinaptikusan a glutamaacuteterg szinapszisok
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkenek el Ahogy azt maacuter koraacutebban is
emliacutetettem a GluN1 eacutes GluN2 alegyseacutegek C-terminaacutelis domeacutenje bdquoiraacutenyiacutetjardquo az NMDA
receptorokat a posztszinaptikus denzitaacutesba ahol a szinapszis strukturaacutelis eacutes jelaacutetviteli
feheacuterjeacuteiből leacutetrejoumlvő molekulaacuteris komplexhez koumltődnek A GluN2 alegyseacuteg PDZ
koumltőhelyeacuten keresztuumll koumltődik az NMDA receptor a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez
55
(PSD-95 PSD-93 SAP-102 GRIP1 SSCAM) Ezek a feheacuterjeacutek szaacutemos PDZ domeacutennel
rendelkeznek amivel toumlbb feheacuterjeacutet szoros kapcsolatba hoznak A PSD-95 olyan
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteket koumlt a komplexbe (CRIP GKAP dinein koumlnnyű-laacutenc-DLC
neuroliginek stb) melyek a szinapszis strukturaacutelis eacutepuumlleacuteseacutet teszik lehetőveacute A maacutesik
fontos molekulacsoport amit a komplexhez koumltnek az NMDA-receptorok jelaacutetviteleacuteeacutert
felelős apparaacutetus az nNOS kalmodulin CaMKII stb (Valtschanoff eacutes Weinberg
2001) A jelaacutetvitel ceacutelelemeinek kompartmentalizaacutecioacutejaacuteval gyors eacutes hateacutekony jelaacutetvitel
eacutes szabaacutelyozaacutes joumln leacutetre A legelterjedtebb szinaptikus NMDA receptorok a
GluN1GluN2A eacutesvagy GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok A felnőtt
hippokampusz piramissejtjeiben is csak ezek az alegyseacutegek fordulnak elő (Ito et al
1997 Watanabe et al 1993) A kisagyban emellett meacuteg a GluN1GluN2C
alegyseacutegkompoziacutecioacute is jelentős A hippokampuszban a GluN1GluN2D kizaacuteroacutelag
interneuronokban az azokra eacuterkező serkentő szinapszisokban talaacutelhatoacute (Standaert et al
1996)
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorok
Extraszinaptikus NMDA receptoroknak nevezzuumlk a glutamaacuteterg szinapszisoktoacutel
taacutevolabb a dendrittuumlskeacuteken kiacutevuumll eső dendritikus eacutes szomatikus NMDA receptorokat A
denrittuumlskeacuteken periszinaptikusan elhelyezkedő NMDA receptorok (~5) ugyanis a
glutamaacutet bdquotuacutelcsordulaacutesrdquo reacuteveacuten meacuteg koumlnnyen aktivaacuteloacutedhatnak szemben a valoacutedi
extraszinaptikus receptorokkal (Koumlhr 2006) Hippokampaacutelis piramissejtekben meacuterve az
extraszinaptikus NMDA receptorok araacutenya az oumlsszes NMDA receptor mintegy 36-a
(Harris and Pettit 2007) Koraacutebban azt gondoltaacutek hogy a szinaptikus-extraszinaptikus
receptorok alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlkben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel a GluN2A tartalmuacuteak a
szinapszisban a GluN2B tartalmuacuteak azon kiacutevuumll helyezkedneacutenek el Meacuteg funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteggel is ellaacutettaacutek ezt a szeparaacutecioacutet a szinaptikus GluN2A felelne a plasztikus
folyamatokeacutert a GluN2B pedig a sejt halaacutelaacutehoz vezető tuacutelserkenteacuteseacutert
(ldquoexcitotoxicitaacutesrdquo) Mindkeacutet paradigmaacutet sokszorosan caacutefoltaacutek azoacuteta GluN2B tartalmuacute
receptorok jelen vannak a szinapszisban eacutes fontos szerepet jaacutetszanak az LTP
kialakulaacutesaacuteban eacutes a GluN2A tartalmuacute receptorok is jelentős mennyiseacutegben vannak
extraszinaptikusan (Koumlhr 2006) Araacutenyaikat tekintve nagyjaacuteboacutel 50-50 az eloszlaacutesa
56
mindkeacutet alegyseacutegnek mindkeacutet kompartmentben sőt meacuteg heterotrimer
(GluN1GluN2AGluN2B) receptrokat is kimutattak (Harris eacutes Pettit 2007) Ezenkiacutevuumll
a szinaptikus receptorok is keacutepesek reacuteszt venni a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (Koumlhr 2006)
Magyaraacutezatkeacutent laacutetott napvilaacutegot az NMDA receptorok mobilis termeacuteszete miszerint
vaacutendorolnak a keacutet kompartment koumlzoumltt (Tovar eacutes Westbrook 2002) amit szinteacuten
caacutefoltak Az NMDA receptorok viszonylag stabil reacuteszei a membraacutennak
szinaptikusextraszinaptikus elhelyezkedeacutesuumlkeacutert sokkal inkaacutebb a C-terminaacutelisukat
szabaacutelyozoacute mechanizmusok mintsem alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlk felelős (Harris eacutes Pettit
2007 Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004) A GluN2 alegyseacuteg kuumlloumlnboumlző tirozinjainak
(Tyr1472Tyr1336) foszforilaacutecioacutejaacuteval specifikusan tudtaacutek az NMDA receptorok
szinaptikusextraszinaptikus szaacutelliacutetaacutesaacutet előideacutezni (Goebel-Goody et al 2009) Az
extraszinaptikus NMDA receptorokat jelenleg a gliaacutelis eredetű glutamaacutet eacuterzeacutekeleacuteseacuteben
tartjaacutek fontosnak Az asztroglia sejtek a szinapszisokat (serkentőt eacutes gaacutetloacutet egyaraacutent)
koumlrbefogva pontosan eacuterzeacutekelik a haacuteloacutezati aktivitaacutesokat eacutes szinciacuteciumuk reacuteveacuten ezt
koumlzvetiacutetik is a piramissejt haacuteloacutezatra A piramissejtekben kialakuloacute kismeacuterteacutekű kalcium-
aacuteram extraszinaptikus eredetű eacutes NMDA receptor fuumlggő mechanizmus eacutes reacuteszt vesz a
piramissejtek szinkronizaacutecioacutejaacuteban eacutes segiacuteti a plasztikus folyamatokat is (Auld eacutes
Robitaille 2003 Fellin et al 2004)
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesai
Az NMDA receptorok szaacutemos fizioloacutegiaacutes eacutes patoloacutegiaacutes folyamatban reacuteszt
vesznek iacutegy hataacutesaik ismerete neacutelkuumlloumlzhetetlen teraacutepiaacutes ceacutelpontkeacutent valoacute
alkalmazaacutesukban Klinikai kutataacutesok koumlzpontjaacuteban aacutell a kognitiacutev folyamatok
helyreaacutelliacutetaacutesaacutet ceacutelzoacute NMDA receptor-aktivaacutecioacute Alzheimer-demenciaacuteban eacutes
szkizofreacuteniaacuteban (a szkizofreacutenia kognitiacutev tuumlneteieacutert az NMDA receptor alulműkoumldeacutest
teszik felelősseacute) illetve az NMDA-receptorok gaacutetlaacutesa az iszkeacutemiaacuteshipoxiaacutes kaacuterosodaacutes
okozta koacuteros tuacutelserkenteacutesben
57
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus vaacuteltozaacutesokban
Az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja feszuumlltseacuteg- eacutes ligandfuumlggeacutesuumlk miatt a glutamaacutet
(eacutes glicin) koumlteacuteseacutetől oumlnmagaacuteban nem koumlvetkezik be Előszoumlr az AMPA receptorok
aktivaacutecioacuteja megy veacutegbe ez biztosiacutetja a kellő depolarizaacutecioacutet az NMDA receptorok Mg2+
-
blokkjaacutenak kiloumlkődeacuteseacutehez A depolarizaacutecioacute maacutes tuumlskeszinapszis ingeruumlleteacuteből eacutes
visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelboacutel is szaacutermazhat (ldquocsendesrdquo szinapszisok eseteacuteben
AMPA receptorok szinaptikus hiaacutenyaacuteban kizaacuteroacutelag ez a mechanizmus eacuterveacutenyesuumll) Az
időbeliseacuteg rendkiacutevuumll fontos annak meghataacuterozaacutesaacuteban hogy hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutes
(LTP) vagy gaacutetlaacutes (LTD) alakul ki nagy frekvenciaacutes stimulaacutecioacute megerősoumldeacutest alacsony
frekvenciaacutes ingerleacutes gaacutetlaacutest vaacutelt ki Toumlbb ezer molekulaacutet azonosiacutetottak maacuter aminek koumlze
lehet ezen folyamatok kialakiacutetaacutesaacutehoz eacuteppen ezeacutert nagyon neheacutez meghataacuterozni mi az
ami teacutenyleg neacutelkuumlloumlzhetetlen eacutes mi tekinthető ldquocsakrdquo szabaacutelyozoacute folyamatnak (Nicoll
eacutes Roche 2013) Megproacutebaacutelok kiemelni egy-keacutet aacuteltalaacutenosan elfogadott mechanizmust
amit szorosan kapcsolnak az LTPLTD-hez Az NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis
kalcium beaacuteramlaacutes NO termelődeacutest vaacutelt ki ami ezt koumlvetően cGMP termelődeacuteseacutehez
vezet a hippokampuszban (East eacutes Garthwaite 1991) Az NO hataacutesaacutera bekoumlvetkező
hosszuacutetaacutevuacute vaacuteltozaacutesokat maacuter a III572 alfejezetben is ismertettem Az NO hataacutesain
kiacutevuumll posztszinaptikusan a kalcium-kalmodulin koumltődeacutes koumlvetkezteacuteben aktivaacuteloacutedik a
kalcium-kalmodulin kinaacutez II (CaMKII) mely autofoszforilaacutecioacuteval jaacuter eacutes ezt koumlvetően
kalcium-fuumlggetlen konstitutiacutev aktivitaacutesra tesz szert Szubsztraacutetjainak foszforilaacutecioacuteja
(valoacutesziacutenűleg a RhoA jaacutetsza a főszerepet) az AMPA receptorok exocitoacutezisaacutet okozza
maacuteig feltaacuteratlan mechanizmus alapjaacuten (Nicoll eacutes Roche 2013)
Ezen kiacutevuumll megfigyelhető a szinapszis aacuteteacutepuumlleacutese is a szorosan koumltoumltt
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteknek koumlszoumlnhetően Ennek eredmeacutenyekeacuteppen nemcsak a
posztszinaptikus receptorok dokkolaacutesa (AMPA NMDA) koumlnnyebb de a szinapszis
teacutenyleges megnagyobbodaacutesa megerősoumldeacutese is leacutetrejoumln pl az SSCAM aacuteltal a komplexbe
koumltoumltt neuroliginek reacuteveacuten ami oumlnmagaacuteban a szinapszis meacutereteacutet keacutepes szabaacutelyozni a
preszinaptikus neurexin-β-val pedig struktuacuteraacutelisan ldquotartja oumlsszerdquo a szinapszist (Bang eacutes
Owczarek 2013) A neuroligin-neurexin kapcsolat seacuteruumlleacutese az LTP gyenguumlleacuteseacutehez
vezet (laacutesd III412 alfejezetben) Az LTD kialakulaacutesaacuteban a magas intracellulaacuteris
kalcium aktin depolimerizaacutecioacutera kifejtett hataacutesaacutet veszik alapul ami a szinapszis
58
strukturaacutelis gyenguumlleacuteseacutehez eacutes az NMDA receptorok eltaacutevoliacutetaacutesaacutehoz vezet Ez a kalcium
aacuteltalaacuteban nemcsak NMDA receptoroktoacutel szaacutermazik hanem belső raktaacuterakboacutel is
metabotroacutep receptorok paacuterhuzamos aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten (mAchR mGluRI-csoport Hunt
eacutes Castillo 2012)
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (excitotoxicitaacutes)
Az NMDA receptorok tuacutelzott aktivaacutecioacuteja fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt nem
joumln leacutetre a glutamaacutet visszaveacutetel eacutes a jelaacutetvitelt posztszinaptikusan szabaacutelyozoacute negatiacutev
visszacsatolaacutessal műkoumldő enzimrendszerek miatt Patholoacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt ndash
oxigeacutenhiaacuteny (hipoxia) vagy oxigeacuten- eacutes veacuterellaacutetaacutes hiaacutenya (iszkeacutemia) miatt- azonban a joacutel
szabaacutelyozott rendszerek felborulnak A glutamaacutet felhalmozoacutedaacutesa reacuteszben a transzporter
mechnizmusok gaacutetlaacutesaacutenak reacuteszben ellenteacutetes műkoumldeacutesuumlknek (kifeleacute pumpaacuteljaacutek a
glutamaacutetot) koumlszoumlnhető mely az NMDA receptorok (szinaptikus eacutes extraszinaptikus
receptorok egyaraacutent) permanens aktivaacutecioacutejaacutehoz eacutes koumlvetkezmeacutenyes kalcium
beaacuteramlaacuteshoz vezet Miacuteg a fizioloacutegiaacutes kalcium mindig Ca2+
-kalmodulin kapcsoloacutedaacuteson
keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet ilyenkor a tuacutelzott mennyiseacutegű kalcium direkt hataacutesai
dominaacutelnak Az nNOS-NO rendszer folyamatos aktivaacutelaacutesa tuacutelzott NO termelődeacuteshez
vezet Az NMDA receptorok eacutes nNOS negatiacutev visszacsatoloacute szabaacutelyozaacutesa a magas
kalcium-szint miatt nem műkoumldnek A magas intracellulaacuteris kalcium koncetraacutecioacute
koumlvetkezteacuteben a mitokondrium kalcium felveacutetele fokozoacutedik csoumlkken a
membraacutenpotenciaacutel-kuumlloumlnbseacutege ezzel leaacutell az ATP-szinteacutezis sőt meg is fordulhat a
folyamat a maacuter megleacutevő ATP molekulaacutek bontaacutesaacuteval Az elektrontranszport-laacutenc
kisiklaacutesaacuteval megnő a reaktiacutev oxigeacutengyoumlkoumlk (ROS) termeleacutese ami a maacuter jelentős
mennyiseacutegű NO-dal koumllcsoumlnhatva peroxi-nitritteacute alakul tovaacutebbi sejtkaacuterosodaacutest ideacutezve
elő Egyuumlttesen ezek a folyamatok irreverzibilis vaacuteltozaacutest eacutes az apoptoacutezis beindiacutetaacutesaacutet
(kaszpaacutez-kaszkaacuted) eredmeacutenyezik a sejt halaacutelaacutehoz vezetve (Hardingham eacutes Bading
2003 Papadia eacutes Hardingham 2007)
59
IV CEacuteLKITŰZEacuteSEK
A piramissejtekre eacuterkező gaacutetlaacutes alapvető fontossaacuteguacute a haacuteloacutezati szinkron-
műkoumldeacutesekhez (pl theacuteta-oszcillaacutecioacute) Ha egy piramissejt valoacutes informaacutecioacutet koacutedol (pl
teacuter-informaacutecioacute) az erős periszomatikus gaacutetlaacutes elleneacutere is keacutepes a tuumlzeleacutesre a populaacutecioacutes
szinkron kisuumlleacuteshez keacutepest a theacuteta koraacutebbi faacutezisaacuteban (faacutezis-előretoloacutedaacutes) ezaacuteltal a
koacutedolt informaacutecioacute bdquobeeacuteg a haacuteloacutezatbardquo hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus vaacuteltozaacutesok joumlhetnek leacutetre
A faacutezis-előretoloacutedaacutes molekulaacuteris haacutettereacuteben olyan folyamatok valoacutesziacutenűsiacutethetők
melyek a piramissejt aktivitaacutesaacutetoacutel fuumlggően retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonalak beindiacutetaacutesaacuteval
jaacuter mely felszabadiacutetja a piramissejtet az erős periszomatikus gaacutetlaacutes aloacutel Ilyen a
GABAerg szinapszisokban is joacutel felteacuterkeacutepezett retrograacuted rendszer az endokannabinoid
rendszer ami a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll csak a kolecisztokinin (CCK)
tartalmuacuteak szinapszisaiban talaacutelhatoacute meg Egy maacutesik a serkentő szinapszisok
plaszticitaacutesaacuteban jelentős szereppel biacuteroacute retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonal a nitrogeacuten-monoxid
jelpaacutelya Miacuteg a serkentő (glutamaacuteterg) szinapszisokban betoumlltoumltt szerepeacuteről hatalmas
szakirodalom talaacutelhatoacute mindezidaacuteig nem vizsgaacuteltaacutek gaacutetloacute (GABAerg) szinapszisokban
valoacute előfordulaacutesaacutet Fő keacuterdeacutesuumlnk tehaacutet az volt megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid
rendszer az oly fontos periszomatikus gaacutetloacutesejtek szinapszisaiban mutat-e sejtspecikus
eloszlaacutest mint az endokannabinoid rendszer vagy eacuteppen ellenkezőleg egy aacuteltalaacutenos
retrograacuted uacutetvonalat keacutepvisel
Az alaacutebbi keacuterdeacuteseket tettuumlk fel
- megtalaacutelhatoacute-e a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten
- mely periszomatikus szinapszispoulaacutecioacute (CCKPV) fejez ki nNOS-t
- megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid receptora a GABAerg terminaacutelisokban
- mely GABAerg alpopulaacutecioacutek fejezik ki a receptort eacutes
- milyen alegyseacuteg-oumlsszeteacutetellel rendelkezik az NO receptor ezekben a sejtekben
A nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya aktivaacutelaacutesa az intracellulaacuteris kalcium-koncentraacutecioacute
fuumlggveacutenye A tovaacutebbiakban arra kerestuumlk a vaacutelaszt milyen kalcium forraacutesok
60
vezethetnek NO szinteacutezishez A serkentő szinapszisokban az nNOS aktivaacutelaacutesa NMDA
receptorokon keresztuumll az extracellulaacuteris teacuterből lokaacutelisan beaacuteramloacute kalcium
kalmodulinhoz valoacute koumltődeacuteseacutevel toumlrteacutenik
A maacutesodik kiacuteseacuterletsorozatban arra voltunk kiacutevaacutencsiak a GABAerg szinapszisokban
is keacutepes-e betoumllteni az NMDA receptor ezt a szerepet
Keacuterdeacuteseink az alaacutebbiak voltak
- fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletben NMDA adagolaacutes keacutepes-e beindiacutetani az NO-rendszert
a GABAerg szinapszisokban
- anatoacutemiai moacutedszerekkel kimutathatoacute-e az NMDA receptor a piramissejtek
periszomatikus GABAerg szinapszisaiban posztszinaptikusan
- milyen alegyseacutegek vesznek reacuteszt ezen receptorok alkotaacutesaacuteban
- kvantitatiacutev moacutedon a periszomatikus szinapszisok mekkora haacutenyada rendelkezik
NMDA receptorokkal
- interneuron specifikus-e az NMDA receptorok GABAerg szinapszisokban valoacute
megjeleneacutese vagy aacuteltalaacutenos mechanizmusroacutel van szoacute
Keacuterdeacuteseink megvaacutelaszolaacutesaacutehoz kvalitatiacutev (beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes
immunperoxidaacutez moacutedszer) eacutes kvantitatiacutev ( beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany eacutes fagyasztva
toumlrt replika immunarany moacutedszer) anatoacutemiai moacutedszereket molekulaacuteris bioloacutegiai
moacutedszert (in situ hibridizaacutecioacute) eacutes farmakoloacutegiai (in vitro fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletek drog-
kezeleacutese) kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk
61
V KIacuteSEacuteRLETI MOacuteDSZEREK
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok
A kiacuteseacuterleti aacutellatok felhasznaacutelaacutesa minden esetben az Inteacutezet Etikai Koacutedexeacutenek a
magyarorszaacutegi 1998 eacutevi XXVIII toumlrveacutenynek (az ldquoaacutellatok veacutedelmeacuteről eacutes kiacutemeacuteleteacuterőlrdquo)
illetve annak 2002 eacutevi moacutedosiacutetaacutesaacutenak (LXVIII aacutetv) eacutes a 2431998 (XII31)
Kormaacutenyrendeletnek megfelelően toumlrteacutent ami elveiben megegyezik az Euroacutepai
Koumlzoumlsseacutegek Tanaacutecsaacutenak EEC 609 szaacutemuacute Utasiacutetaacutesaacuteval (86609EEC ldquoUtasiacutetaacutes a
kiacuteseacuterleti eacutes maacutes tudomaacutenyos ceacutelra hasznaacutelt gerinces aacutellatok oltalmaacuterardquo 1986 November
24) A kiacuteseacuterletek soraacuten fiatal felnőtt hiacutem Wistar patkaacutenyokat (Charles River Budapest)
eacutes 30-60 nap koumlzoumltti fiatal felnőtt hiacutem C57BL6 egereket (MTA-KOKI Orvosi
Geacutentechnoloacutegiai Reacuteszleg) hasznaacuteltunk A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS)
geacutenkiuumltoumltt egerek a Jackson Laboratoacuteriumboacutel szaacutermaztak (Jax mice The Jackson
Laboratory Maine USA) A sejttiacutepus specifikus NMDA receptor 1 alegyseacuteg (GluN1)
geacutenkiuumltoumltt egeret melynek kizaacuteroacutelag az agykeacutergi serkentő sejteiből hiaacutenyzott a GluN1
alegyseacuteg (cxGluN1KO) maacuter koraacutebban jellemezteacutek (Iwasato et al 2000)
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek
Az aacuteltalaacutenos aneszteacuteziaacutet a replika kiacuteseacuterleteket kiveacuteve altatoacute kokteacutellal eacutertuumlk el
mely 25 ketamint 05xilazin-hidrokloridot 025 promethazinium-kloridot
00025 benzetonium-kloridot eacutes 0002 hydrochinonumot tartalmazott A kokteacutelt
intraperitoneaacutelisan alkalmaztuk 02 ml100 g testtoumlmeg araacutenyban A replika kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az aacutellatok altataacutesa naacutetrium-pentobarbitaacutel (50 mgkg) intraperitoneaacutelis
injektaacutelaacutesaacuteval toumlrteacutent Az aacutellatok transzkardiaacutelis fixaacutelaacutesaacutet fizioloacutegiaacutes soacuteoldattal toumlrteacutenő
gyors aacutetmosaacutes előzte meg (1-2 percig) majd ezt koumlvette a fixaacuteloacute oldattal valoacute perfuacutezioacute
A fixaacuteloacute oldat oumlsszeteacutetele az alaacutebbiak szerint vaacuteltozott a kuumlloumlnboumlző immunreakcioacutek
eseteacuteben a beaacutegyazaacutes előtti nNOS-immunarany reakcioacutehoz az egereket 1
paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M foszfaacutet-puffer (PB) oldattal (pH 74) perfundaacuteltuk
60 percig a beaacutegyazaacutes előtti ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez az immunfluoreszcens a
beaacutegyazaacutes előtti eacutes utaacuteni NMDA-R immunarany reakcioacutekhoz eacutes az in situ
62
hibridizaacutecioacutehoz 4 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M PB oldattal (pH 74)
perfundaacuteltunk 30 percig Az in situ hibridizaacutecioacutehoz hasznaacutelt oumlsszes oldat 01
diethylpyrocarbonate (DEPC)-tal lett kezelve 1 oacuteraacuten aacutet majd autoklaacutevozva lett A
beaacutegyazaacutes előtti NOsGCα1 alegyseacuteg immunperoxidaacutez jeloumlleacutes elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelataacutehoz előszoumlr 4 paraformaldehidet tartalmazoacute naacutetrium-acetaacutet pufferrel
(pH=60) perfundaacuteltunk 2 percig majd ezt koumlvette a 4 paraformaldehidet tartalmazoacute
Borax-puffer (pH=85) 40 percig A replika kiacuteseacuterletek eseteacuteben az eacuterrendszer aacutetmosaacutesa
09 naacutetrium-kloridot tartalmazoacute 25mM foszfaacutet-pufferrel (PBS) toumlrteacutent 1 percen
keresztuumll majd 2 paraformaldehidet eacutes 15 teliacutetett pikrinsavat tartalmazoacute 01 M PB
oldattal fixaacuteltuk az egereket 12 percen aacutet A replika kiacuteseacuterletek kiveacuteteleacutevel a fixaacuteloacute oldat
utaacuten 01 M PB oldattal perfundaacuteltuk aacutet az eacuterrendszert 10 percig Ezt koumlvetően az agy
eltaacutevoliacutetaacutesra keruumllt a koponyaacuteboacutel eacutes ezt utoacutelagos immerzioacutes fixaacutelaacutes neacutelkuumll koumlvette a
vibratoacutemos metszetkeacutesziacuteteacutes
V3 Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata
A kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepusok megjeloumlleacuteseacutere hasznaacutelt elsődleges antitesteket
(kolecisztokinin parvalbumin szomatosztatin P-anyag receptor kannabinoid 1
receptor) a gyaacutertoacute laboratoacuteriumokban maacuter koraacutebban tesztelteacutek azok specifikusnak
bizonyultak eacutes munkaacutenk soraacuten mi is a vaacutert festődeacutesi mintaacutezatot kaptunk a
hippokampuszban Az nNOS antitestet nNOS geacutenkiuumltoumltt egereken teszteltuumlk eacutes nem
kaptunk jeloumlleacutest ezekben az aacutellatokban (9 aacutebra) A nitrogeacuten-monoxid szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutez (NOsGC) ellen keacuteszuumllt antitestek specificitaacutesaacutet szinteacuten teszteltuumlk (Reacuteszletes leiacuteraacutes
a VI3 fejezetben talaacutelhatoacute) A cGMP eacutes a glutaminsav-dekarboxilaacutez 65 (GAD65)
antitestek specificitaacutesaacutet koraacutebban maacuter alaposan megvizsgaacuteltaacutek (Chang and Gottlieb
1988 de Vente et al 1987 Tanaka et al 1997) A vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3
(vGluT3) antitest specificitaacutesaacutet vGluT3 geacutenkiuumltoumltt aacutellat felhasznaacutelaacutesaacuteval bizonyiacutetottuk
A GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg ellen keacuteszuumllt antitest szinteacuten specifikusan
jeloumllte meg a piramissejtek sejttesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisokat (Kasugai et al
2010)) Az NMDA receptor 1 (GluN1) 2A (GluN2A) eacutes 2B (GluN2B) alegyseacutegeacutenek C-
terminaacutelisa ellen termeltetett antitesteket koraacutebban maacuter alaposan tesztelteacutek immunoblot
antigeacuten-peptid teljes eacutesvagy reacutegioacute-specifikus geacutenkiuumltoumltt egerek segiacutetseacutegeacutevel mind
beaacutegyazaacutes előtti mind beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben (Abe et
63
al 2004 Akashi et al 2009 Fukaya et al 2003 Watanabe et al 1998) A beaacutegyazaacutes
előtti NMDA receptor immunarany kiacuteseacuterletekben ugyanazt az emeacuteszteacutesi protokolt
hasznaacuteltuk amit az antitestek teszteleacuteseacuteneacutel is hasznaacuteltak (Watanabe et al 1998)
Tovaacutebbi kontroll kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk hogy bizonyiacutetsuk hogy pontosan a mi kiacuteseacuterleti
koumlruumllmeacutenyeink koumlzt specifikus festődeacutest adnak-e az NMDA receptor antitestek
Fagyasztva-toumlreacuteses replikaacutekat keacutesziacutetettuumlnk vad tiacutepusuacute eacutes cxGluN1KO egerek
hippokampuszaiboacutel hogy a replika immunarany kiacuteseacuterletekben is bizonyiacutetsuk a GluN1
antitest specificitaacutesaacutet Nem talaacuteltunk szinaptikus aranyszemcseacuteket a piramissejteken eacutes
elhanyagolhatoacute mennyiseacutegű haacutetteacuter aranyszemcseacutet talaacuteltunk a piramissejtek sejttesteacuten
(15 aacutebra) Ezen kiacutevuumll a GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany jeloumlleacutes ugyanazt a
mintaacutezatot eacutes eloszlaacutest mutatta a szoumlvetben mindhaacuterom anatoacutemiai kiacuteseacuterletsorozatban
Tovaacutebbaacute a beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben uacutegynevezett
bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterleteket is veacutegeztuumlnk ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető metszetein
kuumlloumln-kuumlloumln keacutesziacutetettuumlnk GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany festeacutest Amennyiben
egy szinapszis pozitiacutevnak bizonyult valamelyik alegyseacutegre azt a szinapszist
megvizsgaacuteltuk a maacutesik alegyseacuteg jeloumlleacutesre a szomszeacutedos metszeteken Habaacuter
meglehetősen valoacutesziacutenűtlen hogy ezzel a moacutedszerrel ugyanazon receptor molekula keacutet
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeacutet megjeloumlljuumlk arra meacutegis alkalmas hogy a kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeket
egyazon szinapszisban kimutassuk Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a GluN2 jeloumllt
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben megtalaacutelhatoacute volt a GluN1 alegyseacuteg is a szomszeacutedos
metszetek egyikeacuten (16 aacutebra E 23 szinapszisboacutel 12 pozitiacutev 2 egeacuter) vagyis a haacuterom
antitest ugyanazt a sejtmembraacuten domeacutent jeloumlli ami tovaacutebb bizonyiacutetja az antitestek
specificitaacutesaacutet
Vizsgaacuteltuk tovaacutebbaacute a fluoreszcens eacutes arany-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
lehetseacuteges keresztreakcioacuteit egymaacutessal vagy a maacutesik elsődleges antitesttel a kettős
jeloumlleacuteses kiacuteseacuterletekben Egyik esetben sem talaacuteltunk keresztreakcioacuteit Az antitestekkel
kapott specifikus jeloumlleacutes nem volt megfigyelhető az elsődleges antitestek hiaacutenyaacuteban
illetve a fluoreszcens kiacuteseacuterletek eseteacuteben meacuteg az autofluoreszcencia jelenseacutege is
kizaacuterhatoacute volt
64
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok
A tuacuteleacutelő hippokampusz szeletek farmakoloacutegiai befolyaacutesolaacutesaacutehoz a koumlvetkező
hatoacuteanyagokat hasznaacuteltuk az IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthine) BAY-736691 L-
arginine L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl-ester-hydrochloride) eacutes az MK801 a
Sigma-Aldrich termeacuteke Az NMDA D-AP5 (D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic
acid) ODQ (1H-[124]Oxadiazolo[43-a]quinoxalin-1-one) nifedipin eacutes az SNX482 a
Tocris Bioscience-toacutel szaacutermazott A tetrodotoxin (TTX) az Alomone Labs-től a
nitroprusszid-naacutetrium (SNP) a Flukatoacutel lett rendelve
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek szinteacutezise (taacuters-
munkacsoport munkaacuteja)
Riboproacutebaacutek keacutesziacuteteacuteseacutehez patkaacuteny NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek alapvetően nem
aacutetfedő (kevesebb mint 50-os egyezeacutes) koacutedoloacute szekvenciaacuteit (GenBank hozzaacutefeacutereacutesi
szaacutem gi1655846 az α1 eacutes gi13027399 az α2 alegyseacuteg eseteacuteben) sokszorosiacutetottaacutek
Wistar patkaacuteny teljes hippokampaacutelis mRNS mintaacuteboacutel kinyert cDNS-ből reverz-
transzkriptaacutez polimeraacutez-laacutencreakcioacute (PCR) segiacutetseacutegeacutevel A primerek hossza eacutes
szekvenciaacuteja a koumlvetkező volt (a nukleotidok szaacutemozaacutesa a nyiacutelt olvasaacutesi keret kezdeteacutetől
indul) α1 alegyseacuteg 800 baacutezispaacuter 481-től 1280-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC
ACG GGG GAG T reverz primer 5rsquo-ACT AGC GAG GAC TGG GGT TT α2
alegyseacuteg 903 baacutezispaacuter 444-től 1346-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC ACG
GGG GAG T reverz primer 5rsquo-TGG GAA GTA CCT TGT GGA ATG A primereket
Primer3 szoftver (Rozen eacutes Skaletsky 2000) segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetetteacutek el A PCR
termeacutekeket pBluescript II SKndash (Fermentas Vilnius Litvaacutenia) SmaI helyeacutere kloacutenoztaacutek
A kloacutenok megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes iraacutenyultsaacutegaacutet szekvenaacutelaacutes soraacuten igazoltaacutek Az α1 alegyseacuteg
elleni egyszaacuteluacute sense proacutebaacutet PstI az antisense proacutebaacutet XbaI emeacuteszteacutessel miacuteg az α2
alegyseacuteg elleni sense proacutebaacutet HindIII az antisense proacutebaacutet NotI emeacuteszteacutessel keacutesziacutetetteacutek el
Az egyszaacuteluacute minta DNS-eket geacutelkivonaacutes utaacuten 1microgmicrol koncetraacutecioacuteban DEPC-kezelt
65
desztillaacutelt viacutezben higiacutetva taacuteroltaacutek -20 oC-on Az in vitro aacutetiacuteraacutest 2 oacuteraacutes 37
oC-on toumlrteacutenő
inkubaacutelaacutes soraacuten veacutegezteacutek 20microl teljes teacuterfogatban mely 1 microg minta-DNS-t 1 egyseacuteg
aacutetiacuteroacute-puffert 1 egyseacuteg Digoxigenin RNS-jeloumllő kevereacuteket 40U Rnaacutez gaacutetloacutet eacutes 20U T3
vagy T7 RNS-polimeraacutezt tartalmazott DEPC-kezelt keacutetszer desztillaacutelt viacutezben Minden
hozzaacutevaloacutet a Roche Molecular Diagnostics-toacutel (Mannheim Neacutemetorszaacuteg) szereztek be
A digoxigeninnel jeloumllt riboproacutebaacutekat Dnaacutezzal kezelteacutek majd az RNeasy MinElute
Cleanup kit (Qiagen Hilden Neacutemetorszaacuteg) segiacutetseacutegeacutevel tisztiacutetottaacutek Ezutaacuten geacutel-
elektroforeacutezis hasznaacutelataacuteval hataacuteroztaacutek meg a riboproacutebaacutek megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes
mennyiseacutegeacutet
V52 In situ hibridizaacutecioacute (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
A hibridizaacutecioacute soraacuten hasznaacutelt oumlsszes oldatot 01 DEPC-cel kezelteacutek majd
autoklaacutevoztak A vegyszereket a Sigmaacutetoacutel (Budapest Magyarorszaacuteg) szerezteacutek be Az
50 microm vastag patkaacuteny vagy egeacuter agyszeletek inkubaacutelaacutesaacutet Rnaacutez-mentes steril
sejtkultuacutera-taacutel kamraacuteiban veacutegezteacutek A metszeteket előszőr 3x20 percig soacutes foszfaacutet-
pufferben (PBST mM-ban 137 NaCl 27 KCl 10 Na2HPO4 2 KH2PO4 eacutes 01
Tween 20 pH 74) mostaacutek majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltaacutek hibridizaacutecioacutes pufferben
mely 12 microgml digoxigeninnel-jeloumllt riboproacutebaacutet 50 formamidot 5 egyseacuteg SSC-t 1
SDS-t 50microgml eacutelesztő tRNS-t eacutes 50microgml heparint tartalmazott DEPC-el kezelt
desztillaacutelt viacutezben A mosaacutesok eacutes az inkubaacutecioacutek alatt a meszeteket tartalmazoacute sejtkultuacutera-
taacutelat egy nedvesiacutetett kamraacuteban raacutezoacutegeacutepen tartottaacutek Az inkubaacutecioacute utaacuten a metszeteket 30
percig mostaacutek első mosoacuteoldattal (50 formamid 5 egyseacuteg SSC eacutes 1 SDS DEPC-
kezelt desztillaacutelt viacutezben) 60degC-on majd 45 percig maacutesodik mosoacuteoldattal (50
formamid eacutes 2 egyseacuteg SSC DEPC-kezelt desztillaacutelt viacutezben) ugyancsak 60degC-on A
metszeteket ezt koumlvetően 5 percig mostaacutek 76 pH-juacute soacutes Tris-pufferben melyhez 01
Tween 20-at adtak (TBST) Ezutaacuten 10 normaacutel kecske szeacuterumot tartalmazoacute TBST-ben
(TBSTN) blokkoltaacutek a metszeteket egy oacuteraacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten majd egy eacutejszakaacuten
aacutet 4 degC-on inkubaacuteltaacutek őket TBSTN-ben mely 11000-re kihigiacutetott alkalikus-
foszfataacutezzal jeloumllt juh-anti-digoxigenin Fab IgG-fragmentumot tartalmazott (Roche
Molecular Diagnostics Neacutemetorszaacuteg) Ezutaacuten a metszeteket 3x20 percen keresztuumll
mostaacutek TBST-vel majd előhiacutevtaacutek a reakcioacutet 35microl 5-bromo-4-kloro-3-indolilfoszfaacutet-ot
66
eacutes 35 microl nitro blue tetrazolium kloridot tartalmazoacute friss kromogeacuten oldatban (mM-ban
100 NaCl 100 Tris-Cl pH 95 20 MgCl2 2 (ndash) tetramizol hidroklorid eacutes 01 Tween
20) A metszeteket az előhiacutevoacute oldat 1 ml-jeacuteben inkubaacuteltaacutek 6-8 oacuteraacuten aacutet soumlteacutetben majd a
reakcioacutet PBST-vel aacutelliacutetottaacutek le Veacuteguumll 3x10 percig mostaacutek a metszeteket 01 M foszfaacutet-
pufferben majd uumlveg taacutergylemezekre kiszedteacutek eacutes Vectashield-del (Vector
Laboratories) fedteacutek le
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletek
Miutaacuten 40 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica
VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon eacutes alaposan kimostuk a maradeacutek fixaacuteloacutet a szoumlvetből a
metszeteket 1 humaacuten szeacuterum albumin (HSA) oldatban majd az alaacutebbi molekulaacutek
ellen keacuteszuumllt elsődleges antitest kevereacutekek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig TBS-ben
hiacutegiacutetva NOsGCα1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 11000 Sigma) eacutes kolecisztokinin
(egeacuter monoklonaacutelis anti-CCK 13000 CURE) vagy NOsGCα1 eacutes parvalbumin (egeacuter
monoklonaacutelis anti-PV 11000 Swant) vagy NOsGCα1 eacutes nNOS (egeacuter monoklonaacutelis
anti-nNOS N2280 1500 Sigma) vagy NOsGCα1 eacutes szomatosztatin (patkaacuteny
monoklonaacutelis anti-SOM MAB354 170 Chemicon) vagy nNOS eacutes kannabinoid
receptor 1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-CB1 1500 Haacutejos et al 2000) vagy nNOS eacutes P-
anyag receptor (nyuacutel poliklonaacutelis anti-SPR AB5060 15000 Chemicon) Alapos TBS
mosaacutes utaacuten a metszeteket fluoreszcens festeacutekkel jeloumllt maacutesodlagos antitestek
kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk 5 oacuteraacuten keresztuumll A CCK PV eacutes nNOS megjeloumlleacuteseacutere voumlroumls
fluoreszcens Alexa594 egeacuter ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a CB1eacutes SPR
festeacuteseacutehez zoumlld fluoreszcens Alexa488 nyuacutel ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a
SOM jeloumlleacuteseacutehez pedig FITC patkaacuteny ellen keacuteszuumllt IgG-t (150 Jackson
ImmunoResearch) hasznaacuteltunk Az NOsGCα1 jeloumlleacutes eseteacuteben vagy zoumlld fluoreszcens
Alexa488 nyuacutel ellenes IgG-t vagy voumlroumls fluoreszcens Alexa594 nyuacutel ellenes IgG-t
(mindkettő 1200 Invitrogen) hasznaacuteltunk Az immunfesteacutes soraacuten nem hasznaacuteltunk
detergenseket A metszeteket 0025-os reacutez-szulfaacutet oldattal kezeltuumlk 30 percig hogy
csoumlkkentsuumlk a metszek autofluoreszcenciaacutejaacutet (Schnell et al 1999) majd TBS mosaacutest
koumlvetően mikroszkoacutepos taacutergylemezre szedtuumlk ki a metszeteket eacutes Vectashield (Vector
67
Laboratories) felhasznaacutelaacutesaacuteval fedtuumlk le fedőlemezzel Az immunreakcioacutekat Zeiss
Axioplan2 fluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk ki
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek
A dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon 60 microm-es
metszeteket keacutesziacutetettuumlnk eacutes alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket 1 humaacuten
szeacuterum albumint (HSA) tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk majd 2 napon aacutet
inkubaacuteltuk a NOsGC α1 eacutes β1 alegyseacuteg ellen termeltetett elsődleges antitesttel (nyuacutel
poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 Sigma kataloacutegusszaacutem G4280 sorozatszaacutem 011K4888
110000 a tuumlkoumlrkeacutep-kiacuteseacuterletek eseteacuteben eacutes 11000 az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatoknaacutel nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGC β1 Cayman Chemical
kataloacutegusszaacutem160897 sorozatszaacutem 13452114000) TBS pufferben oldva Alapos
TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben hiacutegiacutetott biotin-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestekkel (kecskeacuteben termelt poliklonaacutelis nyuacutel ellenes IgG Vector Laboratories
1200) majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldattal (Elite ABC
1300 Vector Laboratories) kezeltuumlk Az immunperoxidaacutez reakcioacute megjeleniacuteteacuteseacutehez
33-diaminobenzidin (DAB Sigma) kromogeacutent hasznaacuteltunk A bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek
eseteacuteben a DAB csapadeacutekot nikkel-ammoacutenium-szulfaacutet hozzaacuteadasaacuteval erősiacutetettuumlk (DAB-
Ni) A metszeteket ezt koumlvetően ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk kiveacuteve a bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo
kiacuteseacuterletek eseteacuten majd mindet viacutezteleniacutetettuumlk felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-
oxidban veacuteguumll epoxi-alapuacute gyantaacuteba aacutegyaztuk (Durcupan ACM Fluka) A viacutezteleniacuteteacutesi
eljaacuteraacutes soraacuten a metszeteket 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal
kezeltuumlk 30 percig
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletek
Az nNOS lokalizaacutecioacutejaacutehoz az egereket 1 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M
PB oldattal perfundaacuteltuk majd 60 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis
hippokampuszokboacutel Alapos PB eacutes TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben oldott
1 HSA oldatban majd az elsődleges antitestek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig nNOS
68
(nyuacutel poliklonaacutelis anti-nNOS 1500 Zymed Laboratories) illetve a kettős festeacutesek
eseteacuteben nNOS eacutes CCK (15000) vagy nNOS eacutes PV (17000) TBS-ben hiacutegiacutetva (GelBS)
Szaacutemos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 05 halbőr-zselatint (GE Healthcare) eacutes 05
HSA-t tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk 1 oacuteraacuten aacutet Ezt koumlvette az arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitestek oldata 1nm-es arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt (kecske
poliklonaacutelis antitest 180 GE Healthcare) vagy 08 nm arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt
(kecske poliklonaacutelis antitest 180 Aurion) antitesteket higiacutetottuk GelBS-ben eacutes
inkubaacuteltuk 1 napig Alapos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez PB mosaacutesokat koumlvetően intenzifikaacutelaacutest elősegiacutető pufferben (ECS Aurion)
majd ezuumlst-intenzifikaacuteloacute (SE-EM Aurion) oldatban inkubaacuteltuk a metszeteket 60 percig
Ezt ECS majd PB mosaacutes koumlvette A kizaacuteroacutelag immunarany reakcioacuteban reacutesztvevő
metszetek ezutaacuten ozmium-tetroxid kezeleacutesben reacuteszesuumlltek majd viacutezteleniacutetettuumlk őket Az
immunarany-immunperoxidaacutez kettős festeacutesek eseteacuteben a metszeteket a tovaacutebbiakban
biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitest-oldatban inkubaacuteltuk (egeacuter elleni loacute poliklonaacutelis
antitest 1200 Vector Laboratories) 24 oacuteraacutera majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt
torma-peroxidaacutezt (Elite ABC 1300 Vector Laboratories) tartalmazoacute TBS oldatban
inkubaacuteltuk a metszeteket 3 oacuteraacuteig Az immunperoxidaacutez reakcioacutet 33-diamino-benzidin
(DAB Sigma) segiacutetseacutegeacutevel tettuumlk laacutethatoacutevaacute A metszeteket ozmium-tetroxiddal
kezeltuumlk majd felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-
alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-
alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal 30 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az
elektronmikroszkoacutepos vizsgaacutelatokhoz kis gyantaacuteba aacutegyazott szoumlvetmintaacutekat vaacutegtunk ki
eacutes ragasztottuk Durcupan blokkokra majd 70 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket
keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute ultramikrotoacutemon A metszeteket pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektron-
mikroszkoacutepon veacutegeztuumlk Az nNOS immunarany kiacuteseacuterletekneacutel az aranyszemcseacuteket az
anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus plazmamembraacuten
menteacuten meacutertuumlk A plazmamembraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 40 nm-es taacutevolsaacutegon beluumll
elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
Az NMDA receptorok szinaptikus detektaacutelaacutesaacutehoz elengedhetetlen az
immunreakcioacute előtti pepszines emeacuteszteacutes (Watanabe et al 1998) ezeacutert 1mgml pepszin
69
(DAKO) tartalmuacute 02 M soacutesav-oldattal kezeltuumlk a metszeteket 10 percig 37 Cordm-on Ezt
koumlvetően a paraformaldehid fixaacutelaacutes koumlvetkezteacuteben a szoumlvetben leacutetrejoumlvő szabad oxo-
csoportokat TBS-ben oldott 50 mM glicin (Sigma-Aldrich) segiacutetseacutegeacutevel koumltoumlttuumlk meg
majd 1 HSA oldatban blokkoltunk Ezt koumlvetően vagy csak az NMDA-R alegyseacutegek
(nyuacutel poliklonaacutelis antitestek GluN1 18 μgml GluN2A 18 μgml GluN2B 13 μgml)
ellen termelt elsődleges antitesteket vagy az NMDA-R alegyseacutegek vGluT3
(tengerimalac poliklonaacutelis anti-vGluT3 13000 Chemicon AB5421) eacutes NMDA-R
alegyseacutegek PV (egeacuter monoklonaacutelis anti-PV 17000 Swant) ellenes elsődleges
antitestek kevereacutekeacutet hiacutegiacutetottuk 01 BSA-c trade (Aurion TBS-BSA-c) tartalmuacute TBS
oldatban eacutes 3 napig inkubaacuteltuk benne a metszeteket Szaacutemos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten
14 nm meacuteretű aranyszemcseacutevel koumltoumltt maacutesodlagos nyuacutel ellenes antitesttel inkubaacuteltuk 1
napig a metszeteket (Nanogold Fabrsquo konjugaacutelt antitest NanoProbes 1100 TBS-BSA-
c oldatban hiacutegiacutetva) Alapos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez Ezt koumlvette az ezuumlst-intenzifikaacutelaacutes (SE-EM Aurion 40 perc)
szobahőmeacuterseacutekleten A kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek eseteacuteben a
metszetek a tovaacutebbiakban 1 napig inkubaacuteloacutedtak biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
(tengerimalac elleni kecske IgG 1200 Vector Laboratories egeacuter elleni szamaacuter IgG
11000 Jackson Laboratories) oldataacuteban Ezt koumlvette a TBS-ben hiacutegiacutetott avidin-biotin
komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldat 3 oacuteraacutera majd DAB kromogeacuten segiacutetseacutegeacutevel
tettuumlk laacutethatoacuteva a jeloumlleacutest A metszeteket ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk majd felszaacutelloacute
alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba
aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet
oldattal 20 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatokhoz a hippokampaacutelis szoumlvetmintaacutekat kis Durcupanreg tartalmuacute oumlntőformaacuteba
aacutegyztuk majd 60 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute
ultramikrotoacutemon A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk
A szemikvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuteben az aranyszemcseacutek
sűrűseacutegeacutet az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus
plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 50 nm-es taacutevolsaacutegon
beluumll elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
70
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletek
Fixaacutelaacutest koumlvetően 300 microm vastagsaacuteguacute metszeket keacutesziacutetettuumlnk Leica VT1200S
tiacutepusuacute vibratoacutemmal majd alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket noumlvekvő
koncetraacutecioacutejuacute szaharoacutez-oldatban (05 1 eacutes 2M szaharoacutez 01 M PB-ben oldva)
inkubaacuteltuk A metszeteket Leica CPC segiacutetseacutegeacutevel folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre
hűtoumltt arannyal bevont reacutez korongokra csaptuk hogy gyors eacutes egyenletes fagyaacutest eacuterjuumlnk
el majd a fagyott metszeteket aacutetszaacutelliacutetottuk Leica AFS-be amiben az alacsony
hőmeacuterseacutekletű viacutezteleniacuteteacutest eacutes a Lowicryl HM20 (Chemische Werke Lowi) gyantaacuteba
toumlrteacutenő fagyasztva beaacutegyazaacutest veacutegeztuumlk A hippokampuszokboacutel 50 eacutes 70 nm vastagsaacuteguacute
sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk A sorozatmetszeteket vagy pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute nikkel gridekre szedtuumlk fel ami csak egyoldali immunreakcioacutet tesz lehetőveacute
(egyoldali kiacuteseacuterletek) vagy haacuteloacutes nikkel gridekre szedtuumlk fel mely esetben a
metszeteknek mindkeacutet oldala egyszerre reacuteszt vesz az immunreakcioacuteban (keacutetoldali
kiacuteseacuterletek) Egyoldali kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk az uacuten ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez melyek
soraacuten tovaacutebb bizonyiacutetottuk antitestjeink specificitaacutesaacutet azzal hogy az NMDA-R
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeit egyazon szinapszisban azonosiacutetottuk A keacutetoldali kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az immunarany jel sokkal erősebb de a szinaptizaacuteloacute terminaacutelisok
rekonstrukcioacuteja nem lehetseacuteges Ezen reakcioacutekban a haacuteloacutes grideket előszoumlr 2-3
maacutesodpercig marattuk teliacutetett naacutetrium-etanolaacutet oldatban majd alaposan lemostuk őket
desztillaacutelt viacutezben Ezt koumlvetően minden gridet blokkoloacute oldat cseppjeiben inkubaacuteltuk 1
oacuteraacuten aacutet majd eacutejszakaacutera elsődleges antitesteket tartalmazoacute cseppekben inkubaacuteltunk A
blokkoloacute oldat amit az elsődleges eacutes maacutesodlagos antitestek hiacutegiacutetaacutesaacutehoz is hasznaacuteltunk
TBS-ben oldott 2 human szeacuterum albumint tartalmazott Az NMDA-R alegyseacutegek
elleni elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel
GluN1 24 μgml GluN2A 20 μgml GluN2B 18 μgml) 18 oacuteraacutes inkubaacutelaacutesa utaacuten TBS-
ben mostuk a grideket majd 5 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 5nm arany-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestek oldataacuteboacutel keacuteszuumllt cseppekben (nyuacutel elleni kecske IgG 1100 British Biocell
International) A ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek eseteacuteben 08 nm nagysaacuteguacute arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitesteket hasznaacuteltunk (1100 nyuacutel elleni szamaacuter IgG Aurion) majd az
aranyszemcseacutek meacutereteacutet ezuumlst intenzifikaacuteloacuteval (SE-EM 40 percig szobahőmeacuterseacutekleten
Aurion) noumlveltuumlk meg Szaacutemos mosaacutest koumlvetően veacuteguumll desztillaacutelt viacutezben oumlbliacutetettuumlk le a
71
metszeteket eacutes teliacutetett uranil-acetaacutet vizes oldataacuteval majd oacutelom-citraacutettal kontrasztoztuk
meg őket A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A
keacutetoldali kvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuten az aranyszemcseacutek sűrűseacutegeacutet
az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg eacutes glutamaacuteterg szinapszis eacutes a nem-
szinaptikus plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott keacutetszer 45
nm-es taacutevolsaacutegon (a membraacuten egyik ill maacutesik oldala feleacute) beluumll elhelyezkedő
aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletek
A perfuacutezioacutet koumlvetően 130microm vastag koronaacutelis hippokampusz szeleteket
metszettuumlnk Dosaka tiacutepusuacute vibratoacutemon majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltuk a szeleteket
30-os glicerolt tartalmazoacute PB oldatban 4 Cordm-on A metszetekből kivaacutegtuk a
hippokampuszt majd ezt koumlvetően joacute hővezető reacutez-korongok koumlzeacute szoriacutetva
nagynyomaacutesuacute fagyasztoacutegeacuteppel (high-pressure freezing machine HPM 100 BAL-TEC
Balzers Lichtenstein) folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre hűtoumlttuumlk majd a fagyott
metszeteket kettős replika asztalba helyeztuumlk eacutes -140 Cordm-on ketteacutetoumlrtuumlk A fagyasztva
toumlrt felsziacuteneket 8 nm vastag szeacuten 2 nm vastag platina veacuteguumll 15 nm vastag szeacuten
depoziacutecioacutejaacuteval replikaacuteltuk a fagyasztva-toumlrő replika geacutepben (freezendashfracture replica
machine BAF 060 BAL-TEC) A mintaacutekat 20 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 25 naacutetrium-
dodecil-szulfaacutetot (SDS) eacutes 20 szaharoacutezt tartalmazoacute 15 mM koncentraacutecioacutejuacute Tris
pufferben (pH=83) 80 Cordm-on hogy eltaacutevoliacutetsuk a szoumlvetet a replikaacutekroacutel A replikaacutekat
ezutaacuten 005 szarvasmarha szeacuterum albumint (BSA Nacalai Tesque Kyoto Japan)
tartalmazoacute 25mM-os TBS-ben mostuk majd 1 oacuteraacuten aacutet blokkoloacute oldatba tettuumlk (5BSA
25mM-os TBS-ben) A replikaacutekat előszoumlr csak az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő
elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel GluN1
6 μgml GluN2A 10 μgml GluN2B 8 μgml blokkoloacute oldatban hiacutegiacutetva) oldataacuteban
inkubaacuteltuk egy eacutejszakaacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten TBS mosaacutesokat koumlvetően a GABAAR
β3 alegyseacuteg elleni (125 tengerimalac szeacuterum Prof Shigemoto R laborjaacuteboacutel (Kasugai
et al 2010) elsődleges eacutes az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő arany-koumltoumltt nyuacutel ellenes
maacutesodlagos (5nm kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) antitestek kevereacutekeacuteben
inkubaacuteltuk a replikaacutekat egeacutesz eacutejszaka szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvette a GABAAR
megjeloumlleacuteseacutere szolgaacuteloacute arany-koumltoumltt tengerimalac ellenes maacutesodlagos antitest (10nm
72
kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) TBS eacutes desztillaacutelt vizes mosaacutes utaacuten a replikaacutekat
pioloformmal fedett parallel saacutevos reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Philips
Tecnai 10 eacutes Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A replika mintaacutek
eseteacuteben a membraacuten ketteacutetoumlreacuteseacuteből kifolyoacutelag megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a citoplazmatikus (P)
oldal feleacute tekintő eacutes az extracellulaacuteris teacuter (E) feleacute tekintő toumlreacutesi felsziacutent Ebből kifolyoacutelag
C-terminaacutelis antitesttel keacuteszuumllt immunarany jeloumlleacutest a P-oldalon N-terminaacutelis antitesttel
keacuteszuumllt reakcioacutet az E-oldalon lehet detektaacutelni A membraacutenba aacutegyazott feheacuterjeacutek (IMP)
jellegzetes keacutepet adnak a replikaacutenak (laacutesd 8aacutebra)
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek felsziacuteneacuten
A replika jeloumlleacutes egyik nagy előnye hogy a szinapszisokat nem kell szaacutemos
metszetből rekonstruaacutelni mert egyből laacutethatoacute az egeacutesz szinapszis a replikaacutelt piramissejt
felsziacuteneacuten (8 aacutebra) A fagyasztott metszetek gyakran toumlrnek a szomatikus membraacuten
menteacuten feltaacuterva ezzel a membraacutenban elhelyezkedő feheacuterjeacuteket A GABAAR jeloumlleacutes
beduacutesulaacutesa alapvető jellegzetesseacutege a GABAerg szinapszisoknak (8 aacutebra)
A klasszikus immunhisztokeacutemiai moacutedszerek eseteacuteben a szoumlvetminta gyantaacuteba
van aacutegyazva eacutes a szinapszisok azonosiacutetaacutesa legtoumlbbszoumlr a szinaptikus reacutesre merőleges
metszeacutesi siacutekből toumlrteacutenik A pre- eacutes posztszinaptikus struktuacuteraacutek joacutel laacutethatoacuteak a szinapszis
szeacuteleinek megaacutellapiacutetaacutesa joacutel meghataacuterozott A replikaacutelt szinapszisok viszont maacutesok A
fagyasztva toumlrt replikaacutek felsziacuteneacuten a transzmembraacuten feheacuterjeacutek (intramembrane particles
IMP-k) sűrűseacutege valamivel nagyobb a felteacutetelezhetően GABAerg szinapszisokban mint
az extraszinaptikus membraacutenfelsziacuteneken Mivel azonban nem minden IMP
csoportosulaacutes jelent GABAerg szinapszist mi kizaacuteroacutelag a GABAAR jeloumlleacutes lokaacutelis
sűrűseacutegeacutet hasznaacuteltuk a GABAerg szinapszisok hataacuterainak meghuacutezaacutesaacutehoz (8 aacutebra)
Roumlviden a kettős immunarany reakcioacute utaacuten hatalmas piramissejt felsziacuteneket (koumlruumll-
beluumll 60 microm2 teruumlletet minden neuronboacutel) rekonstruaacuteltunk nagy nagyiacutetaacuteson 100-200
elektronmikoszkoacutepos keacutepet keacutesziacutetve sejtfelsziacutenenkeacutent Abobe Photoshop CS4 Extended
program felhasznaacutelaacutesaacuteval egy sugaacuteriraacutenyuacute szuumlrkeseacutegi gradienst fektettuumlnk minden egyes
GABAAR immunarany reacuteszecskeacutere (ez a gradiens olyan mint egy korong) A GABAAR
immunarany reacuteszecske pontosan a koumlzeacuteppontjaacuteban helyezkedett el ennek a gradiens-
korongnak
73
8 aacutebra A piramissejtek sejttesteacutenek felsziacuteneacuten leacutevő GABAerg szinapszisok
meghataacuterozaacutesa fagyasztva-toumlrt replika mintaacutekon
A Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten immunarany kiacuteseacuterletből szaacutermazoacute piramissejtek
sejttest-membraacutenjaacutenak sejtplazma felőli oldala (P-oldal) laacutethatoacute A GABAA receptor β3
alegyseacutegeacutenek immunarany jeloumlleacuteseacuteből szaacutermazoacute aranyszemcse-csoportok (10
nanomeacuteteres fekete szemcseacutek fekete nyiacutellal jeloumllve) joacutel illeszkednek a membraacutenba
aacutegyazott reacuteszecskeacutek (IMP intramembraacuten partikulum) csoportosulaacutesaival (nyiacutelhegyek)
Az NMDA receptor jeloumlleacutes (ez esetben GluN2A 5 nanomeacuteteres fekete szemcseacutek feheacuter
nyiacutellal jeloumllve) szinteacuten asszociaacuteloacutedott a GABAA receptor jeloumlleacutessel
B Mivel IMP csoportosulaacutesok GABAAR jeloumlleacutes neacutelkuumll is vannak a sejttestek felsziacuteneacuten
ezeacutert a szinaptikus teruumllet meghataacuterozaacutesaacutenak alapjaacutet a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes
keacutepezte A B aacutebraacuten piros jeloumlleacutessel laacutethatoacute a GABAAR immunarannyal jeloumllt helyzete
Fekete-feheacuter gradienssel tettuumlk laacutethatoacutevaacute a GABAAR helyi sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet Egy adott
sűrűseacuteg-eacuterteacuteket meghataacuterozva huacuteztuk meg az aacuteltalunk szinapszisnak vett teruumllet hataacuteraacutet
(feheacuter vonallal jeloumllve az aacutebraacuten) Mivel replika mintaacutekon nem hasznaacutelhatoacutek a szinapszis
meghataacuterozaacutes klasszikus morfoloacutegiai kriteacuteriumai ez az elfogultsaacuteg neacutelkuumlli sűrűseacuteg-
74
kriteacuterium keruumllt alkalmazaacutesra a kiacuteseacuterletsorozatban Mivel azonban ez feltehetőleg nem
egyezik meg a klasszikus szinaptikus teruumllettel ezeacutert megkuumlloumlnboumlzteteacuteskeacuteppen
szinapszis-asszociaacutelt teruumlletnek neveztuumlk Ezzel a moacutedszerrel az NMDA-receptor jeloumlleacutes
elhelyezkedeacutese semmilyen moacutedon nem tudta befolyaacutesolni a szinaptikus teruumllet
meghataacuterozaacutesaacutet
C A szinapszis-asszociaacutelt teruumllet meghataacuterozaacutesa (feheacuter vonallal jeloumllve) utaacuten az aacutebraacuten
saacuterga sziacutennel jeloumlltuumlk meg az NMDA receptort jeloumllő aranyszemcseacutek helyzeteacutet
D Ezt koumlvetően veacutegeztuumlk el az NMDA-receptorok (saacuterga jel) mennyiseacutegi vizsgaacutelataacutet a
szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten beluumll eacutes kiacutevuumll Leacutepteacutek 100 nm
A gradiens kiterjedeacutese a 10 nm-es aranyszemcse szeacuteleacutetől szaacutemiacutetva 200 nm
hosszuacutesaacutegig terjedt A szuumlrkeseacutegi skaacutela maximaacutelis eacuterteacuteket vett fel az arany szemcse
felett eacutes nulla eacuterteacuteket 200nm taacutevolsaacutegra (a korong szeacuteleacuten) A szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei
lineaacuterisan csoumlkkentek a korong szeacutele feleacute haladva Tekintve hogy ezek a szuumlrkeseacutegi
gradiensek minden egyes arany szemcse foumlleacute lettek helyezve nagy reacuteszuumlk aacutetlapoloacutedott
egymaacutessal főleg a szinapszisokban Az aacutetlapoloacutedott szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekek a sejtfelsziacutenről
keacuteszuumllt fotoacute minden adott pixeleacutenek eseteacuteben oumlsszegezve lett ami egy uacutej szuumlrkeseacutegi
teacuterkeacutepet hozott leacutetre a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutegeacutenek fuumlggveacutenyeacuteben (8 aacutebra a koumlnnyebb
bemutathatoacutesaacuteg kedveacuteeacutert a folyamatos szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei szuumlrkeseacutegi leacutepeacutesekbe
lettek aacutetvaacuteltva) A oumlsszegzet szuumlrkeseacutegi intenzitaacutesok kirajzoltak sejtfelsziacuteni teruumlleteket
melyeknek magas a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege Miutaacuten meghataacuteroztunk egy megfelelő
szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekhataacutert a felteacutetelezett szinaptikus teruumlleteket koumlruumll lehetett hataacuterolni
pusztaacuten a sejtfelsziacuteni lokaacutelis GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege alapjaacuten Veacuteguumll a koumlruumllhataacuterolt
szinaptikus teruumlleteket lemeacutertuumlk eacutes az immunarany-jeloumllt NMDA receptorokat
megszaacutemoltuk a szinapszis hataacuterain beluumll A koumlruumllhataacuterolaacutesi eljaacuteraacutes fő ceacutelja nem az volt
hogy uacutejraalkossuk pontosan ugyanazt a szinapszis definiacutecioacutet amit klasszikusan a pre- eacutes
posztszinaptikus struktuacuteraacutek megfigyeleacuteseacutevel koumlnnyűszerrel meg lehet tenni ha a
szinaptikus reacutes siacutekjaacutera merőleges a metszeacutesis siacutekunk A ceacutelunk az volt hogy talaacuteljunk
olyan GABAAR asszociaacutelt teruumlleteket (ebben a munkaacuteban egyszerűen GABAerg
szinapszisok) melyeket elfogatlanul tudunk koumlrbehataacuterolni Ha egyszer a hataacutervonal
meg lett huacutezva azt minden egyes kiacuteseacuterleti mintaacuten alkalmaztuk fuumlggetlenuumll attoacutel hogy
az NMDA-R immunarany szemcseacuteknek milyen az elhelyezkedeacutese Oumlsszegezve ez a
75
moacutedszer lehetőveacute tett egy olyan elfogulatlan megkoumlzeliacuteteacutest mellyel tesztelhető az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute asszociaacutecioacuteja a replika mintaacutekon
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletek
A tuacuteleacutelő szeletek elkeacutesziacuteteacuteseacutehez az egerekeket (n=10 C57Bl6 eacutes n=4 nNOS--)
meacutely izofluraacuten aneszteacuteziaacuteban dekapitaacuteltuk az agyakat eltaacutevoliacutetottuk a koponyaacuteboacutel majd
bdquovaacutegoacute-oldatbanrdquo (szaharoacutez 2045mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4
125mM CaCl22H2O 05 mM MgCl26H2O 5mM NaHCO3 26mM) 300microm
vasagsaacuteguacute koronaacutelis hippokampusz szeleteket metszettuumlnk Leica VT1000S tiacutepusuacute
vibratoacutemon A kiacuteseacuterletek előtt a szeleteket 1 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk karbogeacuten gaacutezzal
(95O25CO2) teliacutetett mesterseacuteges agy-gerivelői folyadeacutekkal (artificial cerebrospinal
fluid ACSF NaCl 126mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4 125mM
CaCl22H2O 2mM MgCl26H2O 2mM NaHCO3 26mM) toumlltoumltt uacuten felsziacuteni kamraacuteban
szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvetően a szeleteket 12 kamraacutes steril sejtkultuacuteraacutes taacutelba (12-
well cell-culture plate TPP Switzerland) raktuk ahol minden egyes kamraacutet egyeacutenileg
egyenlő meacuterteacutekben buboreacutekoltattunk karbogeacuten gaacutezzal Minden kamraacutet 1 ml moacutedosiacutetott
ACSF (mACSF) oldattal toumlltoumlttuumlnk meg ami 1 mM IBMX eacutes 100 microM BAY-736691
tiacutepusuacute foszfodieacuteszteraacutez-gaacutetloacutet (PDE-gaacutetloacutekat hogy elkeruumlljuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes
02 mM L-arginint (az nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott Az L-argininnek ebben a
koncentraacutecioacuteban (02 mM) oumlnmagaacuteban semmilyen hataacutesa sincsen az nNOS aktivitaacutesra
eacutes a cGMP szinteacutezisre (Garthwaite et al 1989) 20 perces mACSF oldatban toumlrteacutenő
előkezeleacutes utaacuten a kontroll kamraacutehoz nem adtunk semmit miacuteg 200 microM SNP-t (NO
donort) adtunk 10 percre az ldquoSNP-kamraacutekhozrdquo eacutes 5microM NMDA-t adtunk 3 percre az
ldquoNMDA-kamraacutekhozrdquo Pontosan ugyanolyan reacutegioacute-specifikus cGMP jeloumlleacutest figyeltuumlnk
meg ha 5 30 150 vagy 300 microM NMDA-t adtunk a szeletekhez Azokban a
kiacuteseacuterletekben ahol az nNOS-t NOsGC-t a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutekat
(VDCC) vagy az NMDA-receptorokat gaacutetoltuk az előinkubaacutelaacuteshoz hasznaacutelt
mACSFoldatot kiegeacutesziacutetettuumlk az adott gaacutetloacuteszerrel eacutes ezzel az oldattal veacutegeztuumlk a
szeletek előkezeleacuteseacutet 20 percig majd hozzaacuteadtuk az 5microM NMDA-t adtunk 3 percre Az
76
inkubaacutelaacutesokat koumlvetően az oldatokat gyorsan jeacuteghideg 4-os paraformaldehid fixaacuteloacutera
csereacuteltuumlk majd a szeleteket 48 oacuteraacuten aacutet tovaacutebb fixaacuteltuk ugyanebben az oldatban 4Cordm-on
A cGMP immunfluoreszcens megjeleniacuteteacuteseacutehez a szeleteket 2-os agarba aacutegyaztuk eacutes
Leica VT1200S tiacutepusuacute vibratoacutemon a 300microm vastag szeleteket uacutejrametszettuumlk 50microm
vastagsaacuteguacutera Miutaacuten 09 NaCl-ot eacutes 03 Triton X-100-at (Sigma) tartalmazoacute foszfaacutet
pufferben (PBST) 1 oacuteraacuten aacutet mostuk a metszeteket PBST-ben oldott 5 normaacutel szamaacuter
szeacuterummal (Vector Laboratories) 1 oacuteraacuten keresztuumll blokkoltuk a metszeteket Ezt koumlvette
az elsődleges antitestek oldata baacuteraacutenyban keacuteszuumllt cGMP ellenes (Prof J de Vente
laboratoacuteriumaacuteboacutel 14000) eacutes kettős immunfluoreszcens jeloumlleacutes eseteacuten egeacuterben keacuteszuumllt
glutamaacutet-dekarboxilaacutez 65 (GAD65 Millipore MAB351 1250) ellenes antitesteket
hiacutegiacutetottuk PBS-ben Szaacutemos PBS mosaacutest koumlvetően a kettős jeloumlleacutes eseteacuteben szamaacuterban
termeltetett biotin-koumltoumltt egeacuter ellenes antitestet (1200 Jackson Laboratories)
hasznaacuteltunk PBS-ben PBS mosaacutesok utaacuten az oumlsszes metszetet fluorokroacutemmal jeloumllt
maacutesodlagos antitestek kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk a metszeteket Alexa Flour 488 (baacuteraacuteny
elleni szamaacuter IgG 1200 Invitrogen) eacutes Alexa Fluor 594 (streptavidin 1200
Invitrogen) PBS-ben oldva Alapos PBS eacutes PB mosaacutes utaacuten a metszeteket mikroszkoacutepos
taacutergylemezre szedtuumlk ki eacutes Aqua-PolyMount (Polysciences Europe) hozzaacuteadaacutesaacuteval
fedtuumlk le fedőlemezzel Az egeacutesz kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan mACSF
oldattal melyhez hozzaacutetettuumlnk 1 microM tetrodotoxint (TTX) de nem tartalmazott
magneacutezium-ionokat A kiacuteseacuterleteket Olympus Optical FluoView300 paacutesztaacutezoacute konfokaacutelis
leacutezer mikroszkoacuteppal vagy Zeiss Axioplan 2 epifluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk
ki
V12 Statisztikai analiacutezisek
Az nNOS eacutes az NOsGC sejttest szintű elhelyezkedeacuteseacutenek meghataacuterozaacutesaacutera
iraacutenyuloacute fluoreszcens kiacuteseacuterletek soraacuten minden patkaacuteny dorzaacutelis hippokampuszaacuteboacutel
szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon hat 40 μm vastag koronaacutelis metszet keruumllt
teszteleacutesre kolokalizaacutecioacutenkeacutent a hippokampusz teljes rosztro-kaudaacutelis kiterjedeacuteseacuteben A
kolokalizaacutecioacutet csak abban az esetben vizsgaacuteltuk ha a sejt sejtmagja detektaacutelhatoacute volt
hogy biztos legyen hogy a sejt nagy reacutesze vizsgaacutelhatoacute Minden vizsgaacutelt sejt eseteacuteben
77
meacutereacutesre keruumllt a sejt keresztmetszeti teruumllete A meacuterendő sejtek kivaacutelasztaacutesa egy a
keacutepekre szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon elhelyezett haacuteloacute segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutent Azok
a sejtek melyek kivaacutelasztaacutesra keruumlltek a tovaacutebbiakban egyeacutenileg alapos vizsgaacutelat
taacutergyaacutet keacutepezteacutek A sejtek meacutereacuteseacutehez a ldquoNIH ImageJ image analyzerrdquo szoftvert az
adatok elemzeacuteseacutehez pedig a ldquoStatSoft Statisticardquo (Tulsa OK verzioacute7) szoftvert
hasznaacuteltuk Nem volt ceacutelunk hogy meghataacuterozzuk a kuumlloumlnboumlző markerekkel vizsgaacutelt
sejtek abszoluacutet szaacutemaacutet a hippokampuszban az araacutenyszaacutemok kvantitatiacutev meacutereacuteseacutet
veacutegeztuumlnk el Abercrombie korrekcioacute (Abercrombie 1946) hasznaacutelataacuteval kiegeacutesziacutetve
Abban az esetben amikor az adatok Gauss-eloszlaacutest mutattak a Shapiro-Wilksrsquos W-
teszt alapjaacuten parametrikus statisztikai jellemzőket alkalmaztunk (aacutetlag plusmn standard
deviaacutecioacute) Az adatok nagy reacutesze azonban nem mutatott Gauss-eloszlaacutest iacutegy nem-
parametrikus statisztikaacutekat hasznaacuteltunk ez esetben pedig a nemparametrikus
jellemzőket adtuk meg (mediaacuten interkvartilis taacutevolsaacuteg) A keacutetcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest
a nem-parametrikus MannndashWhitney U-teszttel a sokcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest a
szinteacuten nem-parametrikus KruskalndashWallis teszttel veacutegeztuumlk el Azokban a meacutereacutesekben
amikor az aranyszemcseacutek eacutes a szinapszis meacuteretek koumlzti korrelaacutecioacutet vizsgaacuteltuk az adatok
szinteacuten nem normaacutel eloszlaacutest mutattak ezeacutert a nem-parametrikus Spearman R-
korrelaacutecioacutet alkalmaztuk A null-hipoteacutezist akkor vetettuumlk el ha p-eacuterteacutek nem eacuterte el a
005 eacuterteacutekhataacutert ekkor a populaacutecioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteg illetve az adatok koumlzti korrelaacutecioacute
szignifikaacutensnak lett minősiacutetve
78
VI EREDMEacuteNYEK
Az Eredmeacutenyek fejezetben előszoumlr a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel egyes elemeinek
vizsgaacutelataacutet ceacutelzoacute kiacuteseacuterletsorozat eredmeacutenyeinek bemutataacutesaacutera keruumll sor (VI1-VI5)
Ezt koumlvetően a NO jelpaacutelya GABAerg szinapszisokban bekoumlvetkező aktivaacutelaacutesaacutenak
lehetseacuteges mechanizmusai keruumlltek koumlzeacuteppontba iacutegy a maacutesodik kiacuteseacuterletsorozat az
NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutenak hataacutesaacutera jelentkező NO jelaacutetvitelre (VI6) eacutes az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute elhelyezkedeacuteseacutere (VI7-VI9)
iraacutenyult
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttesteacuten
dendritjeacuten eacutes axon iniciaacutelis szegmentjeacuten
Koraacutebban maacuter kimutattaacutek hogy a nitrogeacuten-moxodiot előaacutelliacutetoacute enzim az nNOS a
piramissejtek serkentő szinapszisainak posztszinaptikus oldalaacuten talaacutelhatoacute meg
(Blackshaw et al 2003 Burette et al 2002 Wendland et al 1994) Azonban gyengeacuten
fixaacutelt agyszoumlveten beaacutegyazaacutes előtti immunarany technika hasznaacutelataacuteval előszoumlr sikeruumllt
kimutatnunk hogy az nNOS nemcsak a dendritikus tuumlskeacutekben de a piramissejteken
leacutevő szimmetrikus GABAerg szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is
Egyazon kiacuteseacuterletben keacutesziacutetett nNOS immunarany jeloumlleacutes teljesen hiaacutenyzott az nNOS
geacutenkiuumltoumltt egerek metszeteiből (9 aacutebra A) miacuteg a vad tiacutepusuacute egerekben erősen jeloumllt
szomatikus szinapszisok voltak laacutethatoacutek (9 aacutebra B C) Az immunarany jeloumlleacutes raacuteadaacutesul
nem veacuteletlenszerű moacutedon asszociaacuteloacutedott a piramissejtek membraacutenjaacutehoz hanem
specifikusan halmozoacutedott fel a szimmetrikus szinapszisokban (9 aacutebra B C 10 aacutebra A
D-H) eacuteppuacutegy mint az aszimmetrikus tuumlske szinapszisokban (10 aacutebra B C N O) Az
immunarany jel relatiacutev lineaacuteris sűrűseacutegmeacutereacuteseacuteből kideruumllt hogy miacuteg a jelsűrűseacuteg a
szimmetrikus szinapszisok aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban ~135 +- 031 aranyszemcsemicrom membraacuten
(aacutetlag +- SD) volt addig mindoumlssze 003 +- 002 aranyszemcsemicrom sűrűseacuteg volt a
szinapszis koumlzeli extraszinaptikus membraacutenteruumlleteken
79
9 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten illetve a jeloumlleacutes teljes
hiaacutenya az nNOS-geacutenkiuumltoumltt (KO) aacutellatban
(A) A beaacutegyazaacutes előtti immunhisztokeacutemiai reakcioacute utaacuten keacutesziacutetett felveacutetelek az nNOS
immunarany-jeloumlleacutes teljes hiaacutenyaacutet mutatjaacutek nNOS KO egeacuter szinapszisaiban (uumlres
nyiacutelhegyek) melyeket axonterminaacutelisok (t) leacutetesiacutetenek posztszinaptikus sejttesteken (s)
(B C) Ugyanebben a kiacuteseacuterletben a vad-tiacutepusuacute (WT) egerekből szaacutermazoacute mintaacutekban
erőteljes jeloumlleacutes figyelhető meg a GABAerg szinapszisokban Az ezuumlsttel intenzifikaacutelt
immunarany szemcseacutek (fekete nyiacutelhegyekkel jeloumllve) a szimmetrikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban vannak jelen Leacutepteacutek 05 microm
Neacutemi jel megfigyelhető volt meacuteg a piramissejt citoplazaacutejaacuteban az endoplazmaacutes retikulum
ciszternaacutei felett eacutes erős jeloumllődeacutest figyeltuumlnk meg az nNOS pozitiacutev interneuronok
sejttesteacuteben eacutes dendritjeiben (10 aacutebra I) A piramissejtek sejttesteacutet keacutetfeacutele interneuron
idegzi be a parvalbumin (PV) immunreaktiacutev interneuronok melyek a sejttestre eacuterkező
terminaacutelisok koumlruumllbeluumll keacutetharmadaacutet adjaacutek eacutes a kolecisztokinin (CCK) pozitiacutev
kosaacutersejtek melyek koumlruumllbeluumll egyharmadaacutet keacutepezik a szomatikus terminaacutelisoknak (laacutesd
III342 alfejezetben (Nyiacuteri et al 2001a) Az egeacuter hippokampuszban teljesen
80
rekonstruaacutelt szimmetrikus szinapszisokat vizsgaacuteltunk eacutes azt talaacuteltuk hogy a teljesen
rekonstruaacutelt szomatikus szinapszisok legalaacutebb 76-a (az egyes aacutellatokban meacutert
szaacutezaleacutekok mediaacutenja ami az alaacutebbi araacutenyokboacutel adoacutedott 1619 1520 eacutes 1621 a 3
egeacuterben) (9 aacutebra B C eacutes 10 aacutebra A) miacuteg az axon iniacuteciaacutelis szegmenten (AIS)
rekonstruaacutelt szinapszisoknak legalaacutebb 32-a (mediaacuten az alaacutebbi araacutenyokboacutel 722 1026
eacutes 620 a 3 egeacuterben) (10 aacutebra E F) bizonyult pozitiacutevnak az aranyszemcseacutek
posztszinaptikus denzitaacuteshoz valoacute asszociaacutecioacuteja alapjaacuten Feltehetően ez az adat
alulbecsli az nNOS-t tartalmazoacute szinapszisok valoacutes szaacutemaacutet mivel igen nagy
mennyiseacutegben talaacutelhatoacutek meg horgonyzoacute eacutes egyeacuteb feheacuterjeacutek a posztszinaptikus
denzitaacutesban neheziacutetve a szinapszist feleacutepiacutető feheacuterjeacutek immunhisztokeacutemiai detektaacutecioacutejaacutet
Mivel a periszomatikus GABAerg gaacutetlaacutest oumlsszesen haacuteromfeacutele interneuron laacutetja el (a
CCK- eacutes PV-pozitiacutev kosaacutersejtek eacutes a PV-pozitiacutev axo-axonikus vagy maacutes neacuteven
kandelaacuteber-sejtek laacutesd a III342 alfejezetben) iacutegy ezek az adatok joacutel interpretaacutelhatoacutek
Maacutes a helyzet azonban a dendriteken leacutevő szinapszisokkal amit szaacutemos interneuron
innervaacutel (laacutesd a III341 alfejeztben) ezeacutert a dendritikus szinapszisok
elektronmikroszkoacutepos meacutereacuteseacutet nem veacutegeztuumlk el Mindazonaacuteltal szaacutemos dendritikus
szimmetrikus szinapszist intenziacuteven pozitiacutevnak talaacuteltunk mindhaacuterom egeacuterben Az egeacuter
hippokampuszhoz hasonloacutean a patkaacuteny hippokampusz szomatikus (10 aacutebra G IndashK)
dendritikus (10 aacutebra H L) eacutes AIS (10 aacutebra M) szinapszisai is szaacutemos esetben nNOS
immunarany jeloumlltek voltak A patkaacutenyban veacutegzett kiacuteseacuterletek soraacuten immunarany-
immunperoxidaacutez kettős festeacutest is veacutegeztuumlnk hogy direkt kolokalizaacuteljuk az nNOS
immmunarany jeloumlleacutest a CCK eacutes PV immunreaktiacutev terminaacutelisok teljesen rekonstruaacutelt
szinapszisaiban Azt talaacuteltuk (mindhaacuterom vizsgaacutelt patkaacutenyban) hogy az nNOS jelen
volt a posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban mind a CCK mind a PV aacuteltal keacutepzett szomatikus
szinapszisokban (10 aacutebra IndashK) a PV-pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban melyek az
AIS-en veacutegződnek (10 aacutebra M) eacutes a dendritre eacuterkező CCK-pozitiacutev eacutes negatiacutev
terminaacutelisok szinapszisaiban is (10aacutebra L) Tekintve hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok
a piramissejtek kuumlloumlnboumlző sejtfelsziacuteni domeacutenjeit ceacutelozzaacutek ez azt jelenti hogy legalaacutebb
oumlt kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepus piramissejtre eacuterkező szinapszisaacuteban megtalaacutelhatoacute az
nNOS posztszinaptikusan Az NO receptoraacutenak eloszlaacutesa a hippokampuszban tovaacutebb
erősiacutetette ezt a megaacutellapiacutetaacutest (laacutesd alaacutebb)
81
82
10 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute egerek eacutes patkaacutenyok szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisok
posztszinaptikus oldalaacuten
Az nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes az egeacuter (AndashF) eacutes a patkaacuteny (GndashO)
hippokampuszaacutenak CA1 reacutegioacutejaacuteban nem csak az aszimmetrikus (sp) (B C N O)
hanem a szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban is jelen van A jeloumlleacutes
megfigyelhető sejttestre (A G IndashK) dendritekre (A D H L) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszokra (AIS a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot uumlres nyiacutelhegyek jeloumllik E F
M) eacuterkező szinapszisok sorozatmetszeteiben Az nNOS posztszinaptikusan van jelen
mind a kolecisztokinint (CCK I L) mind pedig a parvalbumint (PV J K M)
tartalmazoacute terminaacutelisok szinapszisaiban I Az nNOS-pozitiacutev interneuronok dendritjei
(d) is erős jeloumlleacutest mutatnak t terminaacutelis s sejttest d dendrit sp tuumlske Leacutepteacutek 05
microm
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszban (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
Ahogyan a bevezeteacutesben reacuteszleteztem (III54 alfejezet) keacutetfeacutele alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű funkcionaacutelisan fontos NO receptor leacutetezik ami az NO jelaacutetvitel
tovaacutebbiacutetaacutesaacutera keacutepes az α1β1 eacutes az α2β1 kompoziacutecioacutejuacute heterodimerek Mivel a kuumlloumlnboumlző
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok koumltődeacutese a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez elteacuterő eacutes
a jelaacutetviteli regulaacutecioacutejuk is maacutes lehet az egyes neuronokban megvizsgaacuteltuk hogy az
NOsGC egyes α alegyseacutegei mely neuronokban fejeződnek ki Digoxigenin-jeloumllt
riboproacutebaacuteval taacuters-munkacsoport segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetett in situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekből
(amit kromogeacuten pufferben oldott 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-foszfaacutet eacutes nitro-keacutek
tetrazolium-klorid segiacutetseacutegeacutevel jeleniacutetettek meg) kideruumllt hogy az α1 alegyseacuteg mRNS
csak interneuronokban volt jelen (11aacutebra AndashD) eacutes ezeket az idegsejteket a patkaacuteny
hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak minden reacutetegeacuteben megfigyeltuumlk Az NO receptor α2
alegyseacuteg mRNS viszont hiaacutenyzott az interneuronokboacutel eacutes kizaacuteroacutelag piramissejtekben
volt jelen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban (11aacutebra E F) A kiacuteseacuterleteket egerekben is
elveacutegeztuumlk eacutes azonos eredmeacutenyre jutottunk
83
11 Aacutebra Az NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek mRNS eloszaacutesa a hippokampusz CA1
teruumlleteacuten
A feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken a keacutet alegyseacuteg elkuumlloumlnuumllő mRNS jeloumlleacutese laacutethatoacute
patkaacuteny hippokampuszban A sense proacutebaacutek nem adtak jelet sem az NOsGC α1 (A) sem
pedig az α2 (F) alegyseacuteg eseteacuteben Az α1 alegyseacuteg kizaacuteroacutelag interneuronokban volt
kimutathatoacute a stratum radiatum (B) stratum pyramidale (C) eacutes stratum oriensalveus
(D) reacutetegekben Ezzel szemben az α2 alegyseacuteg csak a piramissejtekben volt jelen (E) A
leiacuterttal egyező jeloumlleacutes figyelhető meg egeacuterben is (nincs bemutatva) r str radiatum p
str pyramidale o str oriens Leacutepteacutek 50 microm
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekből
Tekintve hogy mRNS szinten az NOsGC α1 alegyseacuteg csak az interneuronokban
fordult elő beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez festeacutest veacutegeztuumlnk az α1 alegyseacuteg
feheacuterjeacutejeacutenek kimutataacutesaacutera hogy megtalaacutehatoacute-e az interneuronok terminaacutelisaiban is
84
85
12 Aacutebra Feacuteny- eacutes elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken beaacutegyazaacutes előtti
immunperoxidaacutez reakcioacute jeleniacuteti meg az NOsGC eloszlaacutesaacutet egeacuterben eacutes patkaacutenyban
A Feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken az NOsGC α1 alegyseacuteg aacuteltalaacutenos eloszlaacutesa figyelhető
meg a hippokampusz reacutetegeiben (o str oriens p str pyramidale r str radiatum l-
m str lacunosum-moleculare) B C Tuumlkoumlrkeacutep kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute felveacutetelek
mutatjaacutek hogy a metszetek felsziacuteneacuten ketteacutevaacutegott interneuronok (nyiacutelhegyek) mind az α1
(B) mind pedig a β1 (C) alegyseacutegeacutet kifejezik az NO-receptornak A feheacuter nyiacutelhegyek β1
alegyseacuteget kifejező a metszet felsziacuteneacutehez koumlzel elhelyezkedő piramissejt-dendritekre
mutatnak D E Nagyobb nagyiacutetaacutesuacute felveacutetelen joacutel laacutethatoacute hogy az α1 alegyseacuteg jelen van
a piramissejtek (csillagokkal jeloumllve) kosarakat keacutepző terminaacutelisokban (nyiacutelhegyek)
mind egeacuterben (D) mind pedig patkaacutenyban (E) F-K Az elektronmikroszkoacutepos
felveacuteteleken α1 alegyseacuteget kifejező terminaacutelisok figyelhetők meg melyek szinapszisokat
leacutetesiacutetenek a piramissejtek sejttesteacuten (s F I ) dendritjein (d G J ) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszain (a H K a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot feheacuter nyiacutelhegyek jeloumllik)
egeacuterben (FndashH ) eacutes patkaacutenyban (IndashK ) Leacutepteacutek A 50 microm B C 25 microm D E 10 microm Fndash
K 250 nm
Azt is megvizsgaacuteltuk vajon a heterodimer maacutesik alegyseacutege a β1 alegyseacuteg is
megtalaacutelhatoacute ezekben a sejtekben A festődeacutesi mintaacutezat egeacuterben eacutes patkaacutenyban azonos
volt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy az mRNS eloszlaacutesaacutehoz hasonloacutean az α1
alegyseacuteg feheacuterje a hippokampusz alveus - stratum lacunosum-moleculare tengelyen
szaacutemos interneuronban erősen jelen volt (12 aacutebra A) Alkalmankeacutent gyengeacutebben
festődő interneuronokat is eacuteszleltuumlnk Az interneuronok legerősebben festődő teruumlletei a
sejttest a proximaacutelis dendrit eacutes az axonok voltak Feacutenymikroszkoacuteposan a stratum
pyramidale-ban a piramissejtek koumlruumll kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutesre emleacutekeztető jeloumlleacutest
kaptunk mindkeacutet fajban (12 aacutebra D E) Ezt megerősiacutetendő elektronmikroszkoacuteppal
vizsaacuteltuk meg az immunperoxidaacutez festett metszeteket Ennek soraacuten veacuteletlenszerűen
gyűjtoumltt terminaacutelisokat rekontruaacuteltunk az egeacuter hippokampuszban eacutes azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus terminaacutelisoknak legalaacutebb ~79-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel
2023 1824 eacutes 2329 a 3 egeacuterben) (12 aacutebra F) az AIS terminaacutelisoknak pedig legalaacutebb
42-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel 1021 421 eacutes 819 a 3 egeacuterben) (12
aacutebra H) volt pozitiacutev az NOsGC α1 alegyseacutegre Ezenkiacutevuumll mindhaacuterom egeacuterben szaacutemos
86
dendritikus szimmetrikus szinapszist leacutetesiacutető terminaacutelist is talaacuteltunk ami erős
pozitivitaacutest mutatott az α1 alegyseacutegre (12 aacutebra G) Hasonloacutean az egeacuter
hippokampuszhoz a rekonstrukcioacute soraacuten patkaacutenyban is szaacutemos α1 alegyseacuteg pozitiacutev
szomatikus (12 aacutebra I) dendritikus (J) eacutes AIS (K) terminaacutelist talaacuteltunk Ezentuacutel
patkaacutenyban a β1 alegyseacuteg eloszlaacutesaacutet is megvizsgaacuteltuk elektronmikroszkoacutepos szinten eacutes
ahogy vaacuterhatoacute is volt szaacutemos GABAerg terminaacutelis pozitivitaacutest mutatott β1 alegyseacutegre
(nincs bemutatva) Ezek az eredmeacutenyek megerősiacutetetteacutek hogy ezek a GABAerg
terminaacutelisok kifejeznek α1β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű NO receptort eacutes elhelyezkedeacutesűkből
kifolyoacutelag alkalmasak a piramissejtekből eacuterkező retrograacuted NO jelaacutetvitel detektaacutelaacutesaacutera
Az α1 alegyseacuteg mindig heterodimert keacutepez a β1 alegyseacuteggel Megvizsgaacuteltuk leacuteteznek-e
olyan interneuronok melyek esetleg nagy mennyiseacutegben kifejezik a β1 alegyseacuteget α1
alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk a patkaacuteny hippokampusz
interneuronjain az α1 eacutes β1 alegyseacuteg koumlzoumltt (12 aacutebra B C)
Mivel mindkeacutet antitest nyuacutelban keacuteszuumllt iacutegy a direkt kolokalizaacutecioacute nem
megvaloacutesiacutethatoacute eacuteppen ezeacutert az uacutegy nevezett ldquotuumlkoumlrkeacutep-moacutedszertrdquo (Kosaka et al 1985)
hasznaacuteltuk mely soraacuten az egyik metszet felsziacuteneacuten feacutelbevaacutegott sejtek vizsgaacutelhatoacutek a
szomszeacutedos metszeten Ennek megfelelően az egyik metszetet α1 alegyseacuteg ellenes a
szomszeacutedos metszetet pedig β1 alegyseacuteg ellenes antitesttel inkubaacuteltuk A vaacutertnak
megfelelően a β1 alegyseacuteg mind a piramissejteket (főkeacutent dendritek) (Burette et al
2002a Ding et al 2004) mind interneuronokat (főleg sejttestek proximaacutelis dendritek
eacutes terminaacutelisok) miacuteg az α1 alegyseacuteg ellenes antitest csak interneuronokat jeloumllt Azt
talaacuteltuk hogy gyakorlatilag az α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok mind β1 alegyseacuteg
pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2727 4142 3437 eacutes 1819) eacutes fordiacutetva a β1
alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok α1 alegyseacuteg pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2829
4143 3940 eacutes 1617 neacutehaacuteny aacutel-negatiacutev sejt előfordulhat a metszetekben az α1
alegyseacuteg bdquoszolubilisrdquo azaz nem lehorgonyzott termeacuteszeteacuteből kifolyoacutelag vagy abboacutel
eredően hogy a metszetkeacutesziacuteteacutes koumlzben a sejttestek egy kisebb-nagyobb darabja
elveszhet) Amellett hogy az α1 alegyseacuteg ellenes antitest specificitaacutesaacutet ezzel igazoltuk
ezek az eredmeacutenyek azt is sugalljaacutek hogy mivel nincs β1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron
α1 alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert nincs olyan interneuron ami csak α2β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű
receptort tartalmazna ami oumlsszhangban van az in situ hibridizaacutecioacutes eredmeacutenyeinkkel
miszerint α2 alegyseacuteg mRNS hiaacutenyzott az interneuronokboacutel
87
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok
tartalmaznak NOsGC α1 alegyseacuteget
Ahogy koraacutebbi kiacuteseacuterleteinkből maacuter laacutethatoacute volt az NOsGC α1 alegyseacuteg mRNS-e
szaacutemos interneuronban kifejeződoumltt eacutes feheacuterje szinten is szaacutemos α1 eacutes β1 alegyseacuteget
tartalmazoacute interneuron festődoumltt de koraacutentsem az oumlsszes Ennek eacuterdekeacuteben kvantitatiacutev
immunfluoreszcens vizsgaacutelatokat veacutegeztuumlnk hogy megaacutellapiacutetsuk hogy nagyobb
interneuron csoportok mint a CCK- PV- nNOS- vagy SOM-pozitiacutev periszomatikus
vagy dendritikus interneuronok (laacutesd a III34 alfejezetet) tartalmazzaacutek-e ezt az NO
receptort Habaacuter nincs adat az oumlsszes felsorolt sejtjeloumllő anyag direkt kolokalizaacutecioacutejaacutera a
patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban indirekt megfigyeleacutesek alapjaacuten gyakorlatilag ez
a neacutegy sejtmarker kuumlloumlnboumlző aacutet nem lapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet alkot (Freund
2003 Freund and Buzsaacuteki 1996 Jinno and Kosaka 2000 2002 2004 2006 Seress et
al 2005) Az aacuteltalaacutenos festődeacutesi mintaacutezat ezekre a sejtjeloumllő anyagokra hasonloacute volt a
koraacutebban leiacutertakhoz Az NOsGC α1 alegyseacuteg elleni immunfluoreszcens jel megfelelt a
koraacutebban immunperoxidaacutez (DAB) moacutedszerrel kapott festődeacutesnek (laacutesd a fenti
fejezeteket) Sejtmag festeacutest nem tapasztaltunk Az α1 alegyseacuteg festeacuteseacuteneacutel kuumlloumlnboumlző
immunfluoreszcens intenzitaacutesuacute jelet kaptunk azonban azt nem vizsgaacuteltuk hogy az α1
jelintenzitaacutes eacutes a kuumlloumlnboumlző interneuron markerek korrelaacutelnak-e egymaacutessal Veacutekony
axonszerű nyuacutelvaacutenyokat szinteacuten megfigyeltuumlnk a neuropil koumlruumll az immunfluoreszcens
festeacutessel is (13 aacutebra) A patkaacuteny dorzaacutelis hippokampusz CA1-ben jeloumllt
interneuronjainak veacuteletlenszerű mintaveacutetelezeacutese eacutes vizsgaacutelata utaacuten (reacuteszletes leiacuteraacutes a
V12 alfejezetben talaacutelhatoacute) a koumlvetkező median araacutenyokat kaptuk (zaacuteroacutejelben egy adott
kolokalizaacutecioacutera tesztelt sejtek szaacutema talaacutelhatoacute a haacuterom patkaacutenyboacutel illetve az egyes
aacutellatokboacutel szaacutermazoacute szaacutezaleacutekos eacuterteacutekek kuumlloumln-kuumlloumln) az oumlsszes vizsgaacutelt NOsGC α1
pozitiacutev sejt koumlzuumll ~21 (n =1383 23 15 eacutes 21) volt CCK pozitiacutev (13A) 40 (n=
1527 38 41 eacutes 40) volt PV pozitiacutev (13B) 11 (n = 1322 11 10 eacutes 20) nNOS
(13C) eacutes 7 (n = 1599 4 7 eacutes 7) SOM pozitiacutev volt (13F) Az interneuron jeloumllő
anyagok oldalaacuteroacutel vizsgaacutelva az NOsGC α1 pozitiacutev sejteket a koumlvetekző araacutenyokat
kaptuk a CCK interneuronok ~68-a (n=432 68 45 eacutes 80) a PV interneuronok
~74-a (n= 771 74 74 eacutes 90) az nNOS interneuronok ~20-a (n=756 18 20 eacutes
34) eacutes a SOM interneuronok ~32-a (n=264 37 32 eacutes 31) volt α1 pozitiacutev
88
89
13 Aacutebra Az NOsGC α1 alegyseacutegeacutenek immunfluoreszcens kolokalizaacutecioacuteja kuumlloumlnboumlző
interneuronmarkerekkel a patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A fluoreszcens mikroszkoacutepos felveacuteteleken laacutethatoacute hogy az NOsGC α1 alegyseacutege reacuteszben
kifejeződik a CCK (A) PV (B) nNOS (C) vagy SOM (F ) pozitiacutev interneuronokban D
Az nNOS eacutes a SPR jeloumlleacutes ugyancsak reacuteszben aacutetfed azonban a CB1R eacutes az nNOS soha
nem volt egyuumltt kimutathatoacute (E) A nyiacutelhegyek markereket egyuumlttesen kifejező sejteket
jeloumllnek az uumlres nyiacutelhegyek a nem kolokalizaacuteloacute sejteket mutatjaacutek Leacutepteacutek 50 microm
Habaacuter direkt eacutes indirekt adatok azt sugalltaacutek hogy ez a neacutegy interneuron jeloumllő
anyag csak elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű kolokalizaacutecioacutet mutat keveacutes informaacutecioacute aacutellt
rendelkezeacutesre az nNOS eacutes a CCK pozitiacutev interneuronok koumlzoumltt fennaacutelloacute esetleges
kolokalizaacutecioacutera Tekintve hogy gyakorlatilag minden CCK pozitiacutev interneuron CB1
cannabinoid receptor pozitiacutev is (Haacutejos et al 2000 Katona et al 1999) ezeacutert CB1
receptor-nNOS kettős immunfluoreszcens festeacutessel teszteltuumlk a lehetseacuteges
kolokalizaacutecioacutet (13 aacutebra E) de a veacuteletlenszerű minta elemzeacutese soraacuten nem talaacuteltunk
kettősen jeloumllt sejteket (n = 206 CB1-positiacutev sejt oumlsszesen haacuterom patkaacutenyboacutel) Vruwink
eacutes mtsai (Vruwink et al 2001) eredmeacutenyei alapjaacuten felteacutetelezhető volt hogy reciprok
keacutemiai oumlsszekoumltteteacutes van keacutet gaacutetloacute haacuteloacutezat koumlzt az agykeacuteregben Az egyik populaacutecioacute P-
anyag receptor (SPR) eacutes nNOS pozitiacutev volt miacuteg a maacutesik P-anyag eacutes NOsGC
pozitivitaacutest mutatott Eredmeacutenyeik alapjaacuten a nagyagykeacuteregben 94-95-os aacutetfedeacutes
mutatkozott mindkeacutet iraacutenyban az nNOS eacutes SPR pozitiacutev sejtek koumlzoumltt Eacuteppen ezeacutert azt is
megvizsgaacuteltuk ugyanilyen erős aacutetfedeacutes van-e a hippokampusz nNOS eacutes SPR tartalmuacute
sejtjei koumlzt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a hippokampuszban ez az aacutetfedeacutes messze
elteacuter az agykeacutereghez keacutepest szaacutem szerint a vizsgaacutelt SPR pozitiacutev sejtek ~47-a (n= 709
47 41 eacutes 50) volt nNOS tartalmuacute miacuteg az nNOS pozitiacutev sejtek ~43-a (n= 654 43
37 eacutes 68) bizonyult SPR tartalmuacutenak (13 aacutebra D)
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest
meacuterete koumlzti korrelaacutecioacute
Sok esetben egy idegsejt funkcioacuteja vagy metabolikus aacutellapota oumlsszhangban van a
sejttesteacutenek meacutereteacutevel ezeacutert megvizsgaacuteltuk hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok meacuterete
90
korrelaacutel-e az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmaacuteval Megmeacutertuumlk az adott sziacutenben megjeloumllt
interneuronok keresztmetszeti teruumlleteacutet eacutes keacutet csoportra osztottuk az adatokat az
alapjaacuten hogy tartalmazott-e α1 alegyseacuteget A CCK eacutes SOM sejtek eseteacuteben nem
talaacuteltunk korrelaacutecioacutet az α1 tartalom eacutes sejtestuumlk meacuteretuumlk koumlzt Eacuterdekes azonban hogy
azok a PV interneuronok melyek NOsGC α1 pozitiacutevak is voltak szignifikaacutensan
nagyobb keresztmetszeti teruumllettel rendelkeztek (aacutetlagosan 16475microm2) mint az NOsGC
α1 negatiacutev PV interneuronok (aacutetlagosan 13644 microm2) vagyis a teruumlletuumlk ~ 21-kal volt
nagyobb (p lt 0001) (Ha azt vesszuumlk hogy hipotetikusan a sejtek goumlmb alakuacuteak akkor
ez a teruumlletkuumlloumlnbseacuteg 33 kuumlloumlnbseacuteget okozna a sejtek teacuterfogataacuteban) Az nNOS pozitiacutev
interneuronok eseteacuteben az α1 alegyseacuteget tartalmazoacutek keresztmetszeti teruumllete
szignifikaacutensan kisebb volt (aacutetlagosan 12113microm2) az α1-negatiacutev nNOS-pozitiacutev
interneuronokeacutenaacutel (aacutetlagosan 13181microm2) ami 8-kal kisebb teruumlletet jelent ( p lt 001)
(Ismeacutet goumlmb alakuacute sejteket felteacutetelezve ez 12 kuumlloumlnbseacuteget jelent a sejtek
teacuterfogataacuteban)
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaiban
Az eddig ismertetett eredmeacutenyekből megtudtuk hogy a hippokampaacutelis
GABAerg terminaacutelisok rendelkeznek NO receptorral a piramissejtek pedig keacutepesek
szinaptikusan a nitrogeacuten-monoxid előaacutelliacutetaacutesaacutera Azonban kiacutevaacutencsiak voltunk arra hogy
a kalcium aacuteltal beindiacutethatoacute szinaptikus NO szinteacutezishez hogyan jut megfelelően magas
kalcium koncentraacutecioacute egy egyeacutebkeacutent gaacutetloacute posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteba
Keacutezenfekvőnek tűnt tesztelni hogy ugyanaz az NMDA receptor ami a serkentő
szinapszisokban elveacutegzi ezt a feladatot rendelkezeacutesre aacutell-e itt is
Ezeacutert tuacuteleacutelő szeleteket keacutesziacutetettuumlnk egeacuter dorzaacutelis hippokampuszokboacutel eacutes
moacutedosiacutetott mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutekban (mACSF) inkubaacuteltuk őket ami
foszfodieacuteszteraacutez gaacutetloacutekat (hogy megelőzzuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes L-arginint (az
nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott a szuumlkseacuteges ionokon eacutes gluumlkoacutezon kiacutevuumll Fixaacutelaacutest
koumlvetően a cGMP termeleacutest immunfluoreszcens moacutedszerrel tettuumlk laacutethatoacutevaacute cGMP
ellenes antitest segiacutetseacutegeacutevel
91
14 Aacutebra NMDA-indukaacutelt cGMP
termeleacutes akut tuacuteleacutelő hippokampaacutelis
szeletben
AndashI Az első oszlop a teljes
hippokampuszban mutatja a jeloumlleacutest
a maacutesodik oszlop a CA1 a harmadik
oszlop pedig a CA3ab reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacutet jeleniacuteti meg
kinagyiacutetva A A CA3ab reacutegioacuteban
jeloumllt neacutehaacuteny kosaacuter-terminaacutelistoacutel
eltekintve a kontroll metszetekben
nem volt eacuteszlelhető cGMP termeleacutes
B A nitrogeacuten-monoxid-donor SNP
minden reacutegioacuteban megemelte a
cGMP-szintet de a kosaacuter-
terminaacutelisok csak az Ammon-
szarvban jeloumllődtek a gyrus
dentatusban nem Figyelemre meacuteltoacute
hogy a CA3ab reacutegioacuteban az SNP
erősebb cGMP-jelet indukaacutelt mint
az NMDA-kezeleacutes C 5 microM NMDA
adaacutesa reacutegioacutefuumlggő hataacutest vaacuteltott ki
erős cGMP termeleacutest indukaacutelt a
CA1CA3c reacutegioacutekban miacuteg a gyrus
dentatusban nem volt jeloumllt
terminaacutelis D Az NMDAR-gaacutetloacute
MK-801 eacutes D-AP5 teljesen kiveacutedteacutek
az NMDA hataacutesaacutet de nem
vaacuteltoztattaacutek meg a CA3ab reacutegioacuteban
a jeloumlleacutest E A posztszinaptikus
feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatornaacutek
(L- eacutes R-tiacutepusuacute) gaacutetlaacutesa eacuterintetlenuumll
92
hagyta az NMDA hataacutesaacutet F G Az NO-receptor gaacutetloacute ODQ eacutes az nNOS gaacutetloacute L-NAME
is megakadaacutelyozta az NMDA-indukaacutelt cGMP-termeleacutest H I nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatboacutel
keacutesziacutetett szeletben nem volt kimutathatoacute cGMP-jeloumlleacutes eacutes az NMDA adaacutesa sem volt
hataacutessal a cGMP-termeleacutesre A szeletben laacutethatoacute elszoacutert fluoreszcens jelet minden
esetben eacuteraacutetmetszetek adtaacutek J A gyrus dentatus szemcsesejt reacutetege kontroll
koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt SNP illetve NMDA adagolaacutes hataacutesaacutera Nem indukaacutelt cGMP
termeleacutest egyik koumlruumllmeacuteny sem K GAD65 eacutes cGMP kettős immunjeloumlleacutes a CA1 reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacuteben Leacutepteacutek I első oszlop 1 mm (A-I első oszlopaira vonatkozoacutean) I
harmadik oszlop 10 microm (A-I maacutesodik eacutes harmadik oszlopaira eacutes J-K sorokra
vonatkozoacutean)
A kontroll szeletekben (n=20 10 egeacuterből) idegi alapaktivitaacutes aacuteltal indukaacutelt
cGMP jel csak neacutehaacuteny interneuron szoacutemaacuteban eacutes dendritben volt megfigyelhető A
kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutes teljesen hiaacutenyzott a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteboacutel miacuteg
gyenge eacutes ritkaacuten előforduloacute kosaacutersejt-terminaacutelis szerű jelet figyeltuumlnk meg a CA3ab
pyramissejt reacutetegeacuteben (14 aacutebra A) Kettős immunfluoreszcens moacutedszer hasznaacutelataacuteval
megaacutellapiacutetottuk hogy ezek a terminaacutelisok valoacuteban GABAergek (aacutetlagplusmn SD 965plusmn27
volt GAD65 pozitiacutev n=118 4 szelet 2 egeacuter) A maacutesik oldalroacutel vizsgaacutelva a
kolokalizaacutecioacutet pedig 389plusmn27 -a a GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt-terminaacutelisoknak volt
cGMP immunreaktiacutev CA3ab reacutegioacuteban (15 aacutebra A n=330 4 szelet 2 egeacuter) Egyaacuteltalaacuten
nem kaptunk kosaacuter-terminaacutelis szerű jelet a gyrus dentatusban Habaacuter kiacuteseacuterleteink soraacuten a
CA1 reacutegioacutera koncentraacuteltunk a CA3c reacutegioacute minden kiacuteseacuterletben azonos festődeacutesi
mintaacutezatot mutatott Neacutehaacuteny gliasejt jeloumlleacutest minden hippokampaacutelis reacutegioacuteban meg
lehetett figyelni minden bizonnyal annak eredmeacutenyekeacutent hogy az asztrogliaacutek mind NO
szenzitiacutev mind NO inszenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezt is kifejeznek (de Vente and Steinbusch
1992 Teunissen et al 2001)
Egy NO donor nitroprusszid-naacutetrium (SNP 200 μM 10 percre) hozzaacuteadaacutesaacutera
hatalmas cGMP szint noumlvekedeacutest tapasztaltunk a legtoumlbb idegi elemben A legerősebb
jelintenzitaacutest a CA1 eacutes CA3 kosaacutersejt terminaacutelisaiban kaptuk (14 aacutebra B) a gyrus
dentatus kosaacutersejt terminaacutelisai (14 aacutebra J) azonban jeloumlletlenek maradtak (5 szelet 2
egeacuter)
Ezt koumlvetően 5 μM NMDA-aacutet adtunk 3 percre a kontroll szeletekhez (14 aacutebra
C) ami jelentős reacutegioacute-specifikus cGMP halmozoacutedaacutest eredmeacutenyezett (27 szelet 10
93
egeacuter) A stratum radiatumban eacutes oriensben megfigyelt erős homogeacuten neuropil festődeacutes
mellett hataacuterozott cGMP jel-erősoumldeacutest tapasztaltunk a CA1 kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Amennyiben az 5 μM NMDA-aacutet csak 30 maacutesodpercig adagoltuk a szelet felső
50mikromeacutetereacuteben maacuter erősen jeloumllt terminaacutelisokat kaptunk A cGMP jeloumllt
terminaacutelisok valoacuteban GABAerg terminaacutelisok voltak a CA1 piramissejt reacutetegeacuteben (14
aacutebra K) mivel kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterleteink soraacuten a cGMP jeloumllt terminaacutelisok
963plusmn06-a bizonyult GAD65 pozitiacutevnak (n=375 9 szelet 3 egeacuter) ami 573plusmn06
GAD65 pozitiacutev terminaacutelisnak felelt meg a CA1 reacutegioacuteban (n= 513 9 szelet 3 egeacuter)
Nem tapasztaltunk festődeacutest a stratum lacunosum-moleculareban a stratum
radiatumban viszont jelentős cGMP halmozoacutedaacutest figyeltuumlnk meg mely keveacutesbeacute
intenziacutev jelet adott mint a piramissejt-reacuteteg terminaacutelisai eacutes gyakran GAD65 enzimet is
kifejeztek Voltak azonban olyan cGMP jeloumllt profilok a strata radiatum eacutes oriensben
amelyek nem festődtek GAD65-re valoacutesziacutenűleg ezek serkentő kapcsolatok eacutesvagy
gliaacutelis nyuacutelvaacutenyok A CA3ab reacutegioacuteban a cGMP szintje vaacuteltozatlan maradt az NMDA
adagolaacutesa utaacuten eacutes tovaacutebbra is a GABAerg terminaacutelisokra szoriacutetkozott a jel (956plusmn25
volt GAD65 pozitiacutev n=201 9 szelet 3 egeacuter) Ez az araacuteny 398plusmn28-nak felel meg az
oumlsszes GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt terminaacutelist tekintve a CA3ab reacutegioacuteban (n=290 4 szelet
2 egeacuter 15 aacutebra A) Roumlviden oumlsszefoglalva nem talaacuteltunk cGMP jeloumllt kosaacutersejt
terminaacutelist a gyrus dentatusban sem NMDA adagolaacutes előtt sem utaacutena (14 aacutebra J) a
CA3ab reacutegioacuteban talaacuteltunk neacutehaacuteny gyengeacuten jeloumllt kosaacutersejt terminaacutelist a kontroll
szeletekben de az NMDA adagolaacutesaacutenak semmi hataacutesa nem volt a jel intenzitaacutesaacutera vagy
sűrűseacutegeacutere (389-roacutel 398-ra vaacuteltozott) A CA1 eacutes CA3c reacutegioacutekban azonban markaacutens
vaacuteltozaacutest tapasztaltaltunk NMDA hataacutesaacutera a cGMP jeloumllt GABAerg axonok
tekinteteacuteben (az eredeti 0-roacutel 573-ra nőtt a jeloumllt terminaacutelisok szaacutema a CA1-ben) A
jeloumllt terminaacutelisok intenzitaacutesa is joacuteval erősebbnek bizonyult a CA3ab terminaacutelisaival
oumlsszehasonliacutetva
Kompetitiacutev (D-AP5 50μM) eacutes non-kompetitiacutev (MK-801 50μM) NMDA
receptor antagonistaacuteval toumlrteacutenő előkezeleacutes kiveacutedte a CA1 reacutegioacuteban az NMDA cGMP-re
gyakorolt hataacutesaacutet miacuteg semi hataacutessal sem volt a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisaira ami arra
utal hogy csak a CA1 eacutes nem a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisai szabaacutelyozhatoacutek NMDA
indukaacutelta NO termeleacutessel (n=4 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra D)
94
15 Aacutebra NMDA-receptor alegyseacutegek eloszlaacutesaacutenak vizsgaacutelata eacutes kolokalizaacutecioacuteja a
kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaival
95
A Kontroll eacutes NMDA-indukaacutelt cGMP-immunjeloumllt CA1 eacutes CA3ab kosaacuterterminaacutelisok
GAD65 tartalmaacutenak vizsgaacutelata A CA1 reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt a GAD65
tartalmuacute terminaacutelisok nem tartalmaztak cGMP-t miacuteg NMDA hataacutesaacutera toumlbbseacuteguumlk
erősen immunpozitiacutev lett (n=513 GAD pozitiacutev terminaacutelis n=375 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) A CA3ab reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neacutehaacuteny
gyengeacuten jeloumllt cGMP-pozitiacutev terminaacutelis megfigyelhető volt (n=330 GADpozitiacutev n=118
cGMP pozitiacutev terminaacutelis 2 aacutellatboacutel meacuterve) azonban NMDA adagolaacutesaacutera itt nem
vaacuteltozott a jeloumlleacutes meacuterteacuteke eacutes erősseacutege sem (n=290 GAD pozitiacutev eacutes n=201 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) B A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute
meacutereacutesek azt mutatjaacutek hogy az NMDA receptorok (a GluN1 alegyseacuteg alapjaacuten)
besűrűsoumldnek a GABAerg gaacutetloacute szinapszisokban (129-szer nagyobb receptor sűrűseacuteg)
a nem szinaptikus sejttest membraacutennal oumlsszehasonliacutetva A receptor jeloumlleacutes a serkentő
szinapszisokban volt a legsűrűbb (97-szerese a GABAerg szinapszisokban meacutert
eacuterteacuteknek) C A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany NMDA-receptor jeloumlleacutes posztszinaptikus
membraacutenhoz viszonyiacutetott eloszlaacutesa azt mutatta hogy a GABAerg szinapszisokban az
NMDA-receptorok a posztszinaptikus membraacutenhoz asszociaacuteloacutednak Preszinaptikus
NMDA-receptorok jelenleacuteteacutere nincs bizonyiacuteteacutek DndashF A GluN1 GluN2A eacutes GluN2B
receptor alegyseacutegek piramissejtek sejttest-membraacutenjaacuten meacutert immunarany sűrűseacutege
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekből Mindhaacuterom alegyseacuteg eseteacuteben a haacutetteacuter jeloumlleacutes (az
E-oldalon neacutezve) elhanyagolhatoacutenak bizonyult miacuteg a sejtplazma felőli P-oldal eseteacuteben
az immunarany jel beduacutesulaacutesaacutet figyeltuumlnk meg a GABAerg szinapszisokban (Gaacutetloacute szin)
a szomszeacutedos nem szinaptikus membraacuten (Extraszin membraacuten) feluumlletekhez keacutepest G A
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekben immunarannyal jeloumllt NMDA receptor alegyseacutegek
beduacutesulaacutest mutatnak a sejttesten leacutetesiacutetett teljesen rekonstruaacutelt GABAerg
szinapszisokban Az agykeacutergi piramissejtekre specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egeacuterben
hiaacutenyzott a szinaptikus GluN1 jeloumlleacutes
H I Az NMDA receptor alegyseacutegek szaacutezaleacutekos kolokalizaacutecioacuteja kombinaacutelt
immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute sorozatmetszetek teljesen
rekonstruaacutelt parvalbumin (PV) eacutes vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGLuT3)
tartalmuacute terminaacutelisainak szinapszisaiban Roumlvidiacuteteacutes Beaacutegy előtti imm= Beaacutegyazaacutes
előtti immunreakcioacute
96
Azeacutert hogy kizaacuterjuk annak a lehetőseacutegeacutet hogy feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium
csatornaacutek hozzaacutejaacuterulnak az NMDA indukaacutelta hataacuteshoz gaacutetoltuk a posztszinaptikusan
elhelyezkedő L- eacutes R-tiacutepusuacute kalcium csatronaacutekat (20μM nifedipin + 100nM SNX482)
Az 5μM NMDA adagolaacutesaacutera bekoumlvetkező hataacutes mit sem vaacuteltozott (a kettős
immunfluoreszcens meacutereacutesekből szaacutermazoacute araacutenyok azonosak voltak) ami azt sugallja
hogy az NMDA receptorok műkoumldeacutese szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacuteteacutele az NO-cGMP
jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz (n=10 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra E) Az NMDA okozta hataacutes
szinteacuten teljesen kiveacutedhető volt ha nNOS gaacutetloacuteval (L-NAME 100μM n=5 szelet 3
egeacuter) vagy NO receptor gaacutetloacuteval (ODQ 20μM n=14 szelet 5 egeacuter 14 aacutebra G F)
előinkubaacuteltuk a szeleteket
Megvizsgaacuteltuk a tovaacutebbiakban azt is hogy a piramissejtek eacutes interneuronok
spontaacuten akcioacutes potenciaacutel generaacutelaacutesa mennyiben jaacuterult hozzaacute az NMDA hataacutesaacutehoz ezeacutert
a kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan magneacuteziummentes ACSF-ben amibe 1μM
tetrodotoxint (TTX) tettuumlnk de eredmeacutenyek teljesen azonosak lettek Hogy bizonyiacutetsuk
az nNOS kizaacuteroacutelagos szerepeacutet a kiacuteseacuterleteinkben nNOS geacutenkiuumltoumltt egerekből is
keacutesziacutetettuumlnk tuacuteleacutelő szeleteket (14 aacutebra H-I) Minden idegi cGMP festeacutes eltűnt a
kontroll (n=8 szelet 4 egeacuter) eacutes az NMDA kezelt szeletekből is (n=9 szelet 4 egeacuter) a
hippokampusz minden reacutegioacutejaacuteban Megmaradt a cGMP jel azonban az erekben az
nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban is az endoteliaacutelisan talaacutelhatoacute eNOS aktivitaacutesnak
koumlszoumlnhetően Eredmeacutenyeink azt sugalljaacutek hogy a legvaloacutesziacutenűbb mechanizmus az
NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis kalcium beaacuteramlaacutes ami nNOS-fuumlggő cGMP
termeleacutest vaacutelt ki a hippokampaacutelis CA1 eacutes CA3c reacutegioacute GABAerg terminaacutelisaiban Habaacuter
ebben a munkaacuteban a GABAerg szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk eacuterdemes megemliacuteteni
hogy az NMDA-indukaacutelta cGMP termeleacutes jelen volt a CA1 stratum radiatum
neuropiljeacuteben miacuteg hiaacutenyzott a stratum lacunosum-moleculareacuteboacutel Eacuterdekes hogy ebben
a keacutet reacutegioacuteban az LTP eacutes LTD leacutetrejoumltteacutehez szuumlkseacuteges felteacutetelek jellemzően kuumlloumlnboumlzők
(Takahashi and Magee 2009 Xu et al 2010) amit reacuteszben megmagyaraacutezhat a fent
emliacutetett NO-jelaacutetvitelbeacuteli kuumlloumlnbseacuteg Technikai oldalroacutel neacutezve a koraacutebbi NMDA
receptor agonista vagy antagonista adaacutesaacuteval jaacuteroacute elektrofizioloacutegiai eacutes farmakoloacutegiai
kiacuteseacuterletek eacutertelmezeacuteseacuteneacutel figyelembe kell venni egyreacuteszt a GABAerg szinaptikus
aacuteramokban leacutetrejoumlvő maacutesreacuteszt a haacuteloacutezati aktivitaacutesban bekoumlvetkező indirekt hataacutesaacutet az
NMDA-NO-cGMP jelaacutetviteli uacutetvonalnak
97
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutege
A fenti kiacuteseacuterletek azt sugalltaacutek hogy az NMDA receptoroknak koumlzel kell lenniuumlk a
GABAerg szinapszisokhoz Eacuteppen ezeacutert kvantitatiacutev beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany
jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegre olyan antitestekkel amik bizonyiacutetottan
specifikus jeloumlleacutest adnak (reacuteszletes leiacuteraacutes az V3 fejezetben talaacutelhatoacute) A piramissejtek
tuumlskeacuteiről joacutel ismert hogy kifejeződnek bennuumlk ezek az alegyseacutegek (laacutesd a III631
alfejezetben) amit mi is
megerősiacutetettuumlnk (16
aacutebra A-C jobb oldali
oszlop)
16 aacutebra Az NMDA
receptor alegyseacutegek a
CA1 piramissejtek
sejttesteacutere eacuterkező szi-
napszisok posztszinap-
tikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
helyezkednek el
Az elektron-
mikroszkoacutepos aacutebraacutekon
beaacutegyazaacutes utaacuteni
immunarany moacutedszerrel
jeloumllt NMDA receptor
alegyseacutegek laacutethatoacutek
(fekete szemcseacutek) AndashC
A GluN1 GluN2A eacutes
GluN2B alegyseacutegek
mind a GABAerg
(baloldali aacutebra) mind a
glutamaacuteterg (jobboldali
98
aacutebra) szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban felduacutesulnak azonban jelentős
mennyiseacutegi kuumlloumlnbseacuteg tapasztalhatoacute koumlzoumlttuumlk D Ugyanazon szinapszis
sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute szomszeacutedos metszetek GluN2B eacutes GluN2A immunjeloumlleacutese
(ezuumlst intenzifikaacutelt arany szemcseacutek) Az aacutebra alsoacute feleacuten laacutethatoacute szinapszisban mindkeacutet
receptor alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute (nyilak) miacuteg a maacutesik szinapszisban csak a GluN2A
alegyseacuteg jeloumllődoumltt (nyiacutelhegyek) E Ugyanazon szinapszis sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute
szomszeacutedos metszetek GluN2B-GluN1-GluN2A immunarany jeloumlleacutese (nyilak)
Roumlvidiacuteteacutesek t terminaacutelis s piramissejt-sejttest sp tuumlske-fej Leacutepteacutek 100 nm
Ezen feluumll a GluN1 2A eacutes a 2B alegyseacuteg egyeacutertelműen megtalaacutelhatoacute volt a
piramissejtek sejtesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
(16 aacutebra A-C bal oldali oszlop) Az immunarany jel aacutetlagos taacutevolsaacutega a
posztszinaptikus membraacutentoacutel amit a szinapszis siacutekjaacutera merőlegesen meacutertuumlnk 363 nm-
nek adoacutedott az intracellulaacuteris oldalon (mediaacuten 0-128 interkvartilis taacutevolsaacuteg laacutesd meacuteg
15aacutebra C Az aranyszemcseacutek 728-a posztszinaptikus eacutes 272-a volt a szinaptikus
reacutesben n=104 aranyszemcse) ami azt mutatja hogy az NMDA receptorok a GABAerg
szinapszisokban is posztszinaptikusan helyezkednek el Nem talaacuteltunk preszinaptikus
jelet Ezt koumlvetően ezzel a teljesen kvantitatiacutev moacutedszerrel megbecsuumlltuumlk a serkentő eacutes
periszomatikus gaacutetloacute szinapszisok NMDA receptor sűrűseacutegeacutet A GluN1 alegyseacuteg
immunarany sűrűseacutegeacutet meacutertuumlk mivel az minden NMDA receptorban egyformaacuten van
jelen Veacuteletlenszerű mintaacutet vettuumlnk a periszomatikus GABAerg (n=54 szinapszis 2
egeacuterből) eacutes a dendritikus tuumlske szinapszisokboacutel (a stratum radiatumboacutel n=98 szinapszis
2 egeacuter) A GABAerg szinapszisokban az NMDA receptor sűrűseacutege 973plusmn134-szer
kisebb volt mint a tuumlske szinapszisokban (GABAerg 255plusmn013 tuumlske 2484plusmn471
aranyszemcseμm 15 aacutebra B) Mindazonaacuteltal a GABAerg szinapszisok 18-szor
nagyobbak mint a tuumlske szinapszisok (Nyiacuteri et al 2001 Racca et al 2000) iacutegy az
NMDA receptorok becsuumllt szaacutema csak 54plusmn075-szor kevesebb a GABAerg
szinapszisokban Neacutehaacuteny NMDA receptort extraszinaptikusan is talaacuteltunk a
piramissejtek sejttesteacuten (0198plusmn003 aranyszemcseμm 15aacutebra B) Azeacutert hogy
koumlzvetlenuumll bizonyiacutetsuk hogy a kuumlloumlnboumlző NMDA receptor alegyseacutegek egyazon
szinapszisban is megtalaacutelhatoacutek az alegyseacutegeket ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető
metszetein lokalizaacuteltuk (reacuteszletek az V3 fejezetben talaacutelhatoacutek) Azt talaacuteltuk hogy a
GluN1-2A GluN1-2B eacutes GluN2A-2B alegyseacutegek gyakran kolokalizaacuteltak (16 aacutebra D-
99
E) Ezentuacutel a haacuterom kuumlloumlnboumlző alegyseacuteget ugyanazon szinapszisban is kimutattuk (16
aacutebra E) Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy egyazon GABAerg szinapszis mind
GluN2A mind GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NMDA receptort hasznosiacutet
posztszinaptikusan
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisok nagy
reacutesze mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatok
Ahhoz hogy megvizsgaacuteljuk hogy a GABAerg szinapszisok milyen araacutenyban
tartalmaznak NMDA receptorokat nagyszaacutemuacute rekonstruaacutelt szinapszisra van szuumlkseacuteg
ezeacutert SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunjeloumlleacutest veacutegeztuumlnk A piramissejtek
sejttesteacutenek felsziacuteneacuten teljes szinaptikus aktiacutev zoacutenaacutek taacuterulnak fel ahogy a
plazmamembraacuten lipid kettős reacutetege ketteacutebe toumlrik az extracellulaacuteris (E)-oldalra eacutes a
protoplazmatikus (P)-oldalra
Egy a GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg C-terminaacutelis veacutege ellen
keacutesziacutetett antitest a P-oldal intramembraacuten feheacuterjeacuteinek (IMP) sűrű csoportjaacutet jeloumllte
(Kasugai et al 2010) A GABAerg szinapszisokban nagy a helyi GABAAR alegyseacuteg
immunarany sűrűseacuteg ezeacutert egy ezen alapuloacute nem elfogult koumlruumllhataacuteroloacute moacutedszerrel
hataacuteroztuk meg a veacutelt GABAerg szinapszisok hataacuteraacutet (reacuteszletes leiacuteraacutes a V101
alfejezetben talaacutelhatoacute 8 aacutebra) Ezt koumlvetően GABAAR eacutes NMDAR alegyseacutegek elleni
kettős immunarany jeloumlleacutes segiacutetseacutegeacutevel megbecsuumlltuumlk az NMDA receptor alegyseacuteget
tartalmazoacute GABAerg szinapszisok minimum araacutenyaacutet Mindegyik NMDA receptor
alegyseacuteg ellenes antitest erős jeloumlleacutest adott a piramissejt tuumlskeacuteken (17 aacutebra A-C
beteacutetek) de asszociaacuteloacutedott a GABAAR tartalmuacute szomatikus szinapszisokkal is (17 aacutebra
A-D) Az antitest haacutetteacuterjeloumlleacuteseacutet a szomatikus E-oldalon meacutertuumlk eacutes elhanyagolhatoacute
meacuterteacutekűnek bizonyult (031plusmn008 aranyszemcseμm2 a GluN1 esteacuteben 079plusmn016
aranyszemcseμm2 a GluN2A eacutes 055plusmn018 aranyszemcseμm
2 a GluN2B alegyseacuteg
eseteacuteben) Az NMDAR jelsűrűseacuteg a GABAA receptor-duacutes teruumlleteken (GABAerg
szinapszisokban) azonban 2980plusmn685 aranyszemcseμm2 (n=82 szinapszis 3 egeacuter) volt
a GluN1 4777plusmn677 aranyszemcseμm2 (n=48 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2A eacutes
4583plusmn1158 aranyszemcseμm2 (n=44 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2B immunarany
reakcioacute eseteacuteben
100
17 aacutebra A fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletek alapjaacuten az NMDA-receptor jeloumlleacutes a
posztszinaptikus GABAAR jeloumlleacutessel egyuumltt fordul elő
Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacutekon replika immunarany reakcioacuteboacutel szaacutermazoacute CA1
piramissejtek sejttesteacuten elhelyezkedő GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldala
laacutethatoacute (az aacutebraacuten szuumlrke vonallal hataacuterolva) AndashC Kettős immunarany jeloumlleacutes a
GABAAR β3 alegyseacuteg (10nm aranyszemcseacutek) eacutes az NMDA receptor alegyseacutegek (5 nm
aranyszemcseacutek az aacutebraacuten nyiacutellal jeloumllve) ellen Joacutel laacutethatoacute a GluN1 (A) GluN2A (B) eacutes
GluN2B (C) alegyseacutegek erőteljes asszociaacutecioacuteja a GABAerg szinaptikus teruumlletekhez A
beteacutet aacutebraacutekon felteacutetelezett piramissejt tuumlskeacuteken levő NMDA receptor alegyseacuteg jeloumlleacutesek
laacutethatoacutek Leacutepteacutek 100nm D Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten az NMDA receptorok eacutes
GABAAR szoros egyuumlttaacutellaacutesa figyelhető meg egy piramissejt sejttest-feluumlleteacuten leacutevő oumlt
101
kuumlloumlnaacutelloacute szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten Az IMP csoportosulaacutesok szoacutervaacutenyosan
helyezkednek el a piramissejt egeacutesz plazma felőli P-oldalaacuten Keacutet kisebb extracellulaacuteris
E-oldal toumlreacutes laacutethatoacute a replikaacuten keacutekkel jeloumllve A GABAAR immunarany jeloumlleacutes (az
aacutebraacuten zoumlld gyűrűkkel jeloumllve) felduacutesul az IMP csoportosulaacutesok menteacuten A GABAAR helyi
sűrűseacuteg-eloszlaacutesa alapjaacuten elfogultsaacuteg neacutelkuumll hataacuteroztuk meg a szinaptikus teruumlleteket
(az aacutebraacuten halvaacutenyzoumlld teruumlletkeacutent laacutethatoacute szuumlrke vonallal hataacuterolva) Ezt koumlvetően
figyeltuumlk meg a GluN1 alegyseacuteg elhelyezkedeacuteseacutet (piros gyűrűkkel hataacuterolva) Veacutegezetuumll
a GluN1 alegyseacuteg immunarany sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet meacutertuumlk meg szinaptikus eacutes
szinapszison kiacutevuumlli sejttest felsziacuteneken Leacutepteacutek 200 nm
Maacuteskeacuteppen fogalmazva a szinaptikus NMDAR sűrűseacuteg a meacutert haacutetteacuter-jeloumlleacutes
9906-szorosa a GluN1 6278-szorosa a GluN2A eacutes 9479-szorosa volt a GluN2B
immunreakcioacute eseteacuteben (15 aacutebra D-F) Ennek megfelelően azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus GABAerg szinapszisok 662plusmn68-a (n=82) volt GluN1 pozitiacutev
655plusmn111-a (n=48) volt GluN2A eacutes 705plusmn96-a (n=44) volt GluN2B pozitiacutev (15
aacutebra G) eacutes a szinaptikus receptorsűrűseacuteg minden egyes szinapszis esteacuteben meghaladta
a haacutetteacuter meacuterteacutekeacutenek 30-szorosaacutet Az egy szinapszisban leacutevő aacutetlagos NMDAR
aranyszemcse szaacutem az NMDAR pozitiacutev szinapszisokban 302plusmn051
aranyszemcseszinapszis volt a GluN1 521plusmn095 a GluN2A eacutes 441plusmn054
aranyszemcseszinapszis a GluN2B eseteacuteben (17 aacutebra) A meacutereacutesi eredmeacutenyeink kisseacute
alulbecsuumllhetik a teacutenyleges szinaptikus NMDAR sűrűseacuteget a toumlbbi membraacutennal
oumlsszehasonliacutetva mert a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes akadaacutelyozhatja az NMDAR-
asszociaacutelt immunarany reacuteszecskeacutek hozzaacutefeacutereacuteseacutet a szinapszishoz (Reacuteszletes leiacuteraacutes a V10
fejezetben talaacutelhatoacute) Az aranyszemcseacutek szaacutema eacutes a szinaptikus teruumllet szignifikaacutens
pozitiacutev korrelaacutecioacutet mutatott minden alegyseacuteg-jeloumlleacutes eseteacuteben (Spearman-R korrelaacutecioacute
r=03652 p=000074 a GluN1 eseteacuteben r=05002 p=000029 a GluN2A eseteacuteben
r=04018 p=00069 a GluN2B eseteacuteben) vagyis mineacutel nagyobb egy szinapszis annaacutel
toumlbb NMDAR alegyseacuteget tartalmazott Az aranyszemcseacutek sűrűseacutege viszont nem
vaacuteltozott a szinaptikus teruumllettel (Spearman-R korrelaacutecioacute r=-00031 p=09781 a GluN1
eseteacuteben r=01357 p=03576 a GluN2A eseteacuteben r=- 02923 p=00542 a GluN2B
eseteacuteben) Nem talaacuteltunk szinaptikus GluN1-re jeloumllt aranyszemcseacuteket a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuten a piramissejt specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egerekben (15 aacutebra G n=34
102
szinapszis 2 egeacuter) Az interneuronok dendrittoumlrzseacutere eacuterkező glutamaacuteterg szinapszisok
viszont intenziacuteven jeloumllődtek ezekben az egerekben (nincs aacutebra) azt mutatva hogy a
szomatikus jel hiaacutenya nem technikai okokboacutel eredt a geacutenkiuumltoumltt aacutellatokban ugyanis csak
a piramissejtekből hiaacutenyzott a GluN1 feheacuterje az interneuronokboacutel nem
Tekintve hogy elektrofizioloacutegiai kiacuteseacuterletek maacuter mutattaacutek hogy
extraszinaptikusan is vannak NMDA receptorok (reacuteszletes kifejteacutes a III632
alfejezetben talaacutelhatoacute) megvizsgaacuteltuk az extraszinaptikus sejttest membraacutenokat is Az
extraszinaptikus NMDAR sűrűseacuteg 676plusmn172 910plusmn151 eacutes 265plusmn066
aranyszemcseμm2 volt a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni immunreakcioacuteban kuumlloumln-
kuumlloumln Ez a sűrűseacuteg 449-szor 541-szor eacutes 1762-szor volt alacsonyabb a szinaptikus
sűrűseacutegekneacutel de meacuteg mindig 2205-szor 1202-szor eacutes 549-szor nagyobb a hatter
festődeacutesneacutel a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni reakcioacutekban egyenkeacutent (15 aacutebra D-
F) Ezek az NMDA receptorok talaacuten (pl aktivitaacutesfuumlggő moacutedon) keacutesőbb a GABAerg
szinapszisokba keruumllnek vagy asszociaacuteloacutednak lipid-tutaj feheacuterjeacutekkel amik az NMDA
receptorok internalizaacutecioacutejaacutet vezeacuterlik (Swanwick et al 2009)
Oumlsszefoglalva a CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok
legalaacutebb keacutetharmada tartalmaz NMDA receptor alegyseacutegeket a felnőtt
hippokampuszban
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
posztszinaptikus NMDA receptorok
Azeacutert hogy meghataacuterozzuk az NMDAR pozitiacutev GABAerg szinapszisok
eredeteacutet eacutes hogy tovaacutebb erősiacutetsuumlk hogy kizaacuteroacutelag posztszinaptikusak az NMDA
receptorok beaacutegyazaacutes előtti immunarany kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B
alegyseacuteg ellen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban Minden alegyseacuteg festeacutes
posztszinaptikusan helyezkedett el a szomatikus GABAerg szinapszisokban (18 aacutebra)
GABAerg terminaacutelisok nem festődtek A szomatikus GABAerg szinapszisokban meacutert
aranyszemcseacutek lineaacuteris sűrűseacutege a GluN1 reakcioacuteban 0520 aranyszemcseμm volt miacuteg
az extraszinaptikus jeloumlleacutes joacuteval alacsonyabb volt (0058 aranyszemcseμm) Ez az
eredmeacuteny-most meacuteg egy moacutedszer hasznaacutelataacuteval- tovaacutebb megerősiacuteti hogy az NMDA
receptorok specifikusan a GABAerg szinapszisokkal asszociaacuteloacutednak
103
104
18 Aacutebra Az NMDA-receptorok eacutes az nNOS egyuumltt fejeződnek ki a kosaacutersejtek
terminaacutelisaiban
AndashC A beaacutegyazaacutes előtti GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegek elleni
immunreakcioacutekboacutel szaacutermazoacute elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken a sejttestre eacuterkező
GABAerg szinapszisokban kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan elhelyezkedő NMDA-receptor
jeloumlleacutes laacutethatoacute Et glutamaacuteterg terminaacutelis It GABAerg terminaacutelis Ps piramissejt
sejtteste Leacutepteacutek (C-ben) AndashC 200 nm DndashK Beaacutegyazaacutes előtti kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez reakcioacutekboacutel szaacutermazoacute felveacutetelek Sorozat- (D F H) eacutes egyes-(IndashK)
metszeteken laacutethatoacute hogy mind a PV- mind pedig a vGluT3CCK-pozitiacutev (soumlteacutet
csapadeacutek) kosaacutersejt-terminaacutelisok szinapszisai posztszinaptikusan kifejezik a GluN1 2A
eacutes 2B alegyseacutegeket (aranyszemcseacutek nyilakkal jeloumllve) E Sorozatmetszeteken laacutethatoacute
hogy az nNOS posztszinaptikusan van jelen mind a PV- (E) mind pedig a vGluT3-
pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban Leacutepteacutek (K-ban) DndashK 250 nm
Ezt koumlvetően immunarany-immunperoxidaacutez kettős jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk NMDAR-
parvalbumin (PV) eacutes NMDAR- vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3 (vGluT3) ellen Az
utoacutebbiroacutel joacutel ismert hogy az interneuronok koumlzuumll kizaacuteroacutelag a kolecisztokinin (CCK)-
tartalmuacuteakban talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (laacutesd III342 alfejezet Somogyi et
al 2004) eacutes koumlruumll-beluumll 90-aacutet jeloumlli meg CCK-pozitiacutev kosaacuterterminaacutelisoknak a CA1
reacutegioacuteban (nem publikaacutelt megfigyeleacutes) A hippokampuszban nincs aacutetfedeacutes a PV- eacutes
CCK-tartalmuacute interneuron populaacutecioacutek koumlzt Azt talaacuteltuk hogy a PV pozitiacutev
terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett szinapszisok 426-a (n=47 szinapszis 2 egeacuterből) volt jeloumllt
GluN1alegyseacutegre 364 (n=33 2 egeacuter) GluN2A alegyseacutegre eacutes 306 (n=36 2 egeacuter)
volt jeloumllt GluN2B alegyseacutegre (18 aacutebra D H J 15 aacutebra H) A vGluT3 pozitiacutev
terminaacutelisok szinapszisai eseteacuteben 610 (n=41 2 egeacuter) volt pozitiacutev GluN1-re 429
(n=28 2 egeacuter) GluN2A-ra eacutes 379 (n=29 2 egeacuter) GluN2B-re (18 aacutebra F I K 15
aacutebra I) Habaacuter a munkaacutenk soraacuten a szomatikus szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk neacutehaacuteny
dendritikus gaacutetloacute szinapszis szinteacuten pozitiacutev volt NMDAR alegyseacutegekre (nem mutatjuk)
Mivel az nNOS eacutes az NMDA receptor antitestek mind nyuacutelban keacuteszuumlltek iacutegy
nincs megbiacutezhatoacute moacutedszer arra hogy direkt kolokalizaacuteljuk ezeket az antitesteket Ennek
elleneacutere az a teacuteny az nNOS eacutes az NMDA receptor jelen volt a kosaacutersejt-
105
szinapszisokban (majdnem azonos araacutenyban reacuteszletes kifejteacutes a VII6 fejezetben
talaacutelhatoacute) szinteacuten erősen azt sugallja hogy kolokalizaacuteloacutednak a szomatikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus kompartmentjeacuteben
106
VII MEGBESZEacuteLEacuteS
Eacutertekezeacutesem legfontosabb eredmeacutenyei a koumlvetkezők
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokban
A hippokampaacutelis piramissejtekről joacutel ismert hogy kifejeznek nNOS-t eacutes leiacutertaacutek
a serkentő szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacutehoz viszonyiacutetott pontos
elhelyezkedeacuteseacutet is (laacutesd III51 alfejezetben) Feltehetően azeacutert nem volt adat az nNOS
107
GABAerg szinapszokban valoacute elhelyezkedeacuteseacuteről mert a serkentő szinapszisok
hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesaacuteban betoumlltoumltt szerepe toumlbb figyelmet nyert (laacutesd III572
alfejezet) illetve azeacutert is mert az nNOS jel csak nagyon gyengeacuten fixaacutelt szoumlveten
mutathatoacute ki beaacutegyazaacutes előtti kiacuteseacuterletekben (laacutesd V2 fejezet) A hippokampaacutelis CA1
piramissejtek kuumlloumlnboumlző tiacutepusuacute interneuronok aacuteltal szabaacutelyozoacutednak (laacutesd a III34
alfejezetben) melyek a piramissejtek kuumlloumlnboumlző domeacutenjeit ceacutelozzaacutek Kvantitatiacutev
eredmeacutenyeink eacutes a kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek arra engednek koumlvetkeztetni hogy a
kosaacutersejtek (mind a PV mind CCKvGluT3 tiacutepusuacute) aacuteltal keacutepzett szinapszisok nagy
reacutesze nNOS tartalmuacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is Hasonloacutean az AIS szinapszisok
melyeket a kandelaacuteber-sejtek keacutepeznek eacutes szaacutemos dendritikus szinapszis is nNOS
pozitiacutev volt A NO szaacutemaacutera a membraacutenok szabadon aacutetjaacuterhatoacutek meacutegis a NO jel csak paacuter
mikromeacuteterig detektaacutelhatoacute a termelődeacutes helyeacutetől (Iino 2006 Namiki et al 2005) Ezek
a tulajdonsaacutegok azt sugalljaacutek hogy a NO jelaacutetvitel nemcsak hateacutekony eacutes gyors vaacutelaszra
keacutepes hanem szinapszis specifikus is (laacutesd a III53 alfejezetben) Eredmeacutenyeink
szerint az nNOS nagy felduacutesulaacutest mutatott a GABAerg szinapszisokban (a
posztszinaptikus membraacutenban) a szomszeacutedos nem-szinaptikus membraacuten domeacutenekkel
oumlsszehasonliacutetva eacutes az interneuron terminaacutelisok melyek ezeket a szinapszisokat
alkotjaacutek tartalmaztak NO receptor NOsGC-t
Az nNOS akkor keacutepes NO termeleacutesre ha L-arginin eacutes oxigeacuten jelenleacuteteacuteben a
megemelkedett intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute hataacutesaacutera a kalcium-kalmodulin azt
aktivaacutelja (Bredt eacutes Snyder 1990 Lee eacutes Stull 1998) A serkentő szinapszisokban ezt a
lokaacutelis kalcium koncentraacutecioacutet szinaptikus NMDA receptorok eacutes egyeacuteb feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek tartjaacutek fenn Eddig nem igazoltaacutek olyan kalcium csatornaacutek jelenleacuteteacutet
a GABAerg szinapszisokban amik kellően magas kalcium szintet biztosiacutetanaacutenak a
GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten egeacuteszen lokaacutelisan Mindez nem is
meglepő tekintve hogy ezek beduacutesulaacutesa igen valoacutesziacutenűtlennek tűnt egy gaacutetloacute
szinapszisban Az L- eacutes T-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek jelen vannak ezen
szinapszisok koumlruumll a dendriteken eacutes a periszomatikus membraacutenokon (Kaacuteli eacutes Freund
2005 Magee et al 1998) Ezek a csatornaacutek mind dendritikus mind visszaterjedő
akcioacutes potenciaacutel hataacutesaacutera aktivaacuteloacutedhatnak megemelve a sejten beluumlli kalcium
koncetraacutecioacutejaacutet Amikor azonban az NMDA-adagolaacutes hataacutesaacutet vizsgaacuteltuk a
feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek gaacutetlaacutesa egyaacuteltalaacuten nem befolyaacutesolta a cGMP-jeloumlleacutest
108
(14 aacutebra E VI6 fejezet) iacutegy kicsi a valoacutesziacutenűseacutege hogy szerepet jaacutetszanaacutenak az
nNOS aktivaacutelaacutesaacuteban Bizonyos irodalmi adatok alapjaacuten az nNOS metabotroacutep
receptorokon keresztuumll intracellulaacuteris kalcium forraacutesboacutel is aktivaacutelhatoacute a mAchR
(kifejezetten M1M3) aktivaacutecioacutejaacutet vizsgaacuteltaacutek (Hu eacutes el-Fakahany 1993 Mathes eacutes
Thompson 1996) raacuteadaacutesul az M1M3 receptorok a piramissejtek teljes
szomatodendritikus tengelyeacuten megtalaacutelhatoacutek (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) valamint a mGluR5 aktivaacutecioacuteja hozhatoacute meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe
nNOS aktivaacutelaacutessal ami viszont leacutenyegesen kisebb mennyiseacutegben van jelen a (tuumlskeacuten
kiacutevuumlli) szomatodendritikus reacutegioacuteban (Lujaacuten et al 1997) Maacutes kutatoacutecsoportok szerint
azonban az nNOS kizaacuteroacutelag extracellulaacuteris forraacutesboacutel aktivaacutelhatoacute (Alagarsamy et al
1994 Muir et al 2010) Sajaacutet kiacuteseacuterleteink a metabotroacutep receptorok ingerleacuteseacutere ez
utoacutebbit tudtaacutek megerősiacuteteni a hippokampuszra neacutezve ugyanis sem a mAchR agonista
karbachol sem a mGluR5 agonista DHPG kuumlloumlnboumlző koncetraacutecioacutekban eacutes ideig
alkalmazva sem volt keacutepes az NO jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacutera (nem publikaacutelt adatok) A
lehetseacuteges kalcium forraacutesokat megvizsgaacutelva tehaacutet kizaacuteroacutelag az NMDA receptorok
aktivaacutelaacutesa tudta elindiacutetani az NO szinteacuteziseacutet (reacuteszletesen laacutesd VII5 eacutes VII6
fejezetben)
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
sal
Az NOsGC alegyseacutegek mRNS eloszlaacutesaacutet 8 napos patkaacuteny hippokampuszban kis
felbontaacutessal maacuter leiacutertaacutek eszerint gyenge α1 eacutes erősebb α2 eacutes β1 alegyseacuteg mintaacutezat volt
megfigyelhető (Gibb eacutes Garthwaite 2001) Felnőtt patkaacutenyokban ugyancsak kis
nagyiacutetaacutessal fennmaradt a nagy kuumlloumlnbseacuteg az α1 eacutes α2 alegyseacuteg festődeacuteseacuteben (Pifarreacute et
al 2007) Eredmeacutenyeink elsőkeacutent taacutertaacutek fel nagy felbontaacutessal sejtes szinten az α
alegyseacutegek elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban valamint az α1 eacutes α2 alegyseacuteg
festődeacuteseacutenek szeacutetvaacutelaacutesaacutet immunhisztokeacutemiai moacutedszerrel Kimutattuk hogy miacuteg az α1β1
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptor csak interneuronokban fejeződik ki addig az α2β1
komplex csak piramissejtekre korlaacutetozoacutedik mind egeacuterben mind patkaacutenyban
Eredmeacutenyuumlnk miszerint gyakorlatilag minden α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron pozitiacutev
volt β1 alegyseacutegre eacutes fordiacutetva nemcsak igazolja az antitestek specificitaacutesaacutet de
109
immunhisztokeacutemiai bizonyiacuteteacutekot szolgaacuteltat arra hogy nincs olyan interneuron ami csak
α2 tartalmuacute NOsGC-t fejezne ki A legtoumlbb periszomatikus axon terminaacutelis kifejezett
NOsGC α1 alegyseacuteget ami nagyban valoacutesziacutenűsiacuteti hogy mindkeacutet tiacutepusuacute szomatikus
gaacutetloacute szinapszis jeloumllődoumltt ezekben az aacutellatokban Raacuteadaacutesul sok axo-axonikus terminaacutelis
is tartalmazott NOsGC-t Ezek az adatok joacutel illeszkednek a periszomatikus szinapszisok
nNOS jeloumlleacuteseacuteneacutel tapasztaltakhoz ami azt sugallja hogy az NO szintaacutez eacutes az NO
receptor kifejeződeacutese a szinapszis keacutet oldalaacuten egybeesik A dendritikus eacutes
periszomatikus GABAerg terminaacutelisok NOsGC jeloumllődeacutese egeacuterben eacutes patkaacutenyban
megerősiacuteti hogy az NO jel detektaacutelhatoacute ezekben a terminaacutelisokban
Habaacuter a keacutet α alegyseacuteg elsődleges szerkezete jelentősen csak a regulaacutetoros
domeacutenben teacuter el egymaacutestoacutel eddig a keacutet izoforma- α1β1 eacutes α2β1- koumlzt semmilyen
funkcionaacutelisan relevaacutens kuumlloumlnbseacuteget sem mutattak ki a regulaacutecioacutes tulajdonsaacutegaik
szubsztraacutet affinitaacutesuk katalitikus aktivitaacutesuk vagy NO szenzitivitaacutesuk tekinteteacuteben (
laacutesd a III54 alfejezetben Russwurm et al 1998) Egy fontos kuumlloumlnbseacuteg azonban a keacutet
α alegyseacuteg koumlzt hogy szelektiacutev a szubcellulaacuteris ceacutelelemuumlk Uacutej eredmeacutenyek azt mutatjaacutek
hogy miacuteg az α1β1 izoforma citoplazmatikus addig az α2β1 izoforma lehorgonyzoacutedik a
PDZ-domeacutent hodozoacute PSD-95 feheacuterjeacutehez (Russwurm et al 2001) ami a serkentő
posztszinaptikus denzitaacutes egyik alkotoacuteja Tovaacutebbi adatokboacutel az is kideruumll hogy
valoacutejaacuteban a PSD-95 az NOcGMP kaszkaacuted szinte minden elemeacutevel keacutepes koumllcsoumlnhatni
beleeacutertve az nNOS-t is (Brenman et al 1996 Koesling et al 2004 Russwurm eacutes
Koesling 2002) Eacuteppen ezeacutert azt gondoljuk hogy a hippokampaacutelis piramissejtek
serkentő szinapszisaiban a PSD-95 koumlti az NOsGC α2β1-t az nNOS-sal eacutes az NMDA
receptorral egyuumltt a posztszinaptikus oldalon miacuteg preszinaptikusan az α2β1 egyeacuteb PDZ-
domeacuten tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutehez koumltődhet mint peacuteldaacuteul a szinapszis-asszociaacutelt
protein-97 (Muumlller et al 1995) Habaacuter a piramissejtekre eacuterkező GABAerg
szinapszisokban meacuteg nem figyeltek meg PSD-95 feheacuterjeacutet toumlbb PDZ-domeacuten tartalmuacute
horgonyzoacute feheacuterjeacutet mint a glutamaacutet-receptor-koumllcsoumlnhatoacute proteint (GRIP1) vagy a
szinaptikus aacutellvaacutenyzoacute molekula (SSCAM) sikeruumllt kimutatni (Charych et al 2004
Hirao et al 1998 Kittler et al 2004 Sumita et al 2007) Ezek tehaacutet horgonyzoacuteik
lehetnek az nNOS molekulaacuteknak a GABAerg szinapszisokban ahova akaacuter meacuteg az
NOsGC α2β1 izoforma is bekoumltődhet Ahogy a munkaacutenkboacutel is kideruumllt az α1β1 izoforma
pedig a szinapszisok preszinaptikus oldalaacuten vagyis csak a GABAerg terminaacutelisokban
110
volt jelen Spekulaacutecioacutekeacutent azt is felteacutetelezhetjuumlk hogy mivel az interneuronokon
veacutegződő serkentő szinapszisokban szinteacuten talaacutelhatoacute PSD-95 (El-Husseini et al 2000)
az α2 alegyseacuteg azonban hiaacutenyzik az interneuronokboacutel iacutegy az interneuronok serkentő
szinapszisaiboacutel hiaacutenyozhat a szinaptikus plaszticitaacutes ezen formaacuteja
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC koumlzvetiacutetette jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
Az in situ hibridizaacutecioacutes eacutes immunhisztokeacutemiai adatok azt mutattaacutek hogy nem
minden interneuron volt egyformaacuten pozitiacutev NOsGC α1 alegyseacutegre Megvizsgaacutelva neacutegy
ritkaacuten aacutetlapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet a fluoreszcens meacutereacuteseink azt mutattaacutek hogy
miacuteg a periszomatikus CCK eacutes PV pozitiacutev interneuronok nagy reacutesze kifejez NOsGC-t
addig a dendriteket ceacutelzoacute SOM eacutes nNOS pozitiacutev interneuronok kevesebb mint
egyharmada tartalmazott NOsGC-t Azt is kimutattuk hogy a CCK pozitiacutev kosaacutersejtek
amiket CB1 receptor ellenes immunreakcioacute segiacutetseacutegeacutevel azonosiacutetottunk sosem fednek
aacutet az nNOS tartalmuacute interneuronok populaacutecioacutejaacuteval a CA1 teruumlleteacuten Az NOsGC
kimutataacutesa ezen interneuronok egy bizonyos reacuteszeacuteben nem felteacutetlenuumll jelenti azt hogy
az NOsGC tartalom tovaacutebbi alpopulaacutecioacutekra osztanaacute ezeket az interneuron tiacutepusokat
Sokkal inkaacutebb egy dinamikusan vaacuteltozoacute aacutellapotfuumlggő tulajdonsaacutega lehet az NOsGC
tartalom ezeknek a sejteknek Mindazonaacuteltal eacuterdekes hogy szignifikaacutens korrelaacutecioacute
mutatkozott a PV vagy nNOS pozitiacutev sejttestek meacuterete eacutes NOsGCα1 tartalma koumlzoumltt
ami arra utal hogy az NOsGC jelenleacutete alapvető metabolikus kuumlloumlnbseacutegekkel van
kapcsolatban meacuteg egy adott interneuron populaacutecioacuten beluumll is (az ok-okozati oumlsszefuumlggeacutes
egyelőre bizonyiacutetaacutesra vaacuter) Oumlsszegezve eredmeacutenyeink megmutattaacutek hogy az NO
jelaacutetvitel molekulaacuteris alkotoacuteelemei jelen vannak a hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben eacutes kuumlloumlnboumlzik a glutamaacuteterg szinapszisokban talaacuteltakhoz
keacutepest Ez a molekulaacuteris kuumlloumlnbseacuteg lehetőveacute teszi a gaacutetloacute eacutes serkentő szinaptikus
plaszticitaacutes szelektiacutev eacutes kuumlloumlnboumlző manipulaacutecioacutejaacutet ami remeacutenyt adhat a joumlvőben olyan
idegrendszeri megbetegedeacutesek farmakoteraacutepiaacutejaacuteban melyek a serkenteacutes eacutes a gaacutetlaacutes
egyensuacutelyaacutenak felborulaacutesaacuteval jaacuternak az agykeacuteregben
111
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesra
Az NOsGC-eacuten keresztuumll leacutetrejoumlvő cGMP szinteacutezis a meghataacuterozoacute leacutepeacutes a NO
jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel az agyban (Boulton et al 1994 Makhinson et al 2006
Monfort et al 2002) Szubkortikaacutelis teruumlleteken a NO-NOsGC-cGMP uacutetvonal szerepeacutet
a GABAerg neurotranszmisszioacute serkenteacuteseacuteben (Klyachko et al 2001 Kraus eacutes Prast
2002 Li et al 2004) eacutes gaacutetlaacutesaacuteban (Ozaki et al 2000) is kimutattaacutek A hippokampusz
GABAerg szinapszisairoacutel egyetlen adat aacutell rendelkezeacutesuumlnkre amikor is a CCK (eacutes
CB1R) tartalmuacute kosaacutersejtek DSI jelenseacutegeacutet vizsgaacutelva az NO az eCB-okkal
egyuumlttműkoumldoumltt a GABAerg jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezve (Makara et al 2007) A
hippokampusz toumlbbi interneuronjaacutenak NO szabaacutelyozaacutesaacuteroacutel egyelőre nincs adat A
cGMP legfontosabb ceacutelelemei (reacuteszletesen laacutesd a III56 alfejezetben) (1) a CNG
csatornaacutek melyek koumlzuumll neacutehaacutenyat maacuter kimutattak hippokampaacutelis interneuronokban
(Kingston et al 1996 Loumlrincz et al 2002 Maccaferri eacutes McBain 1996) (2) a cGMP-
fuumlggő foszfodieacuteszteraacutezok (PDE) szinteacuten kimutathatoacutek interneuronokban eacutes (3) a PKG
enzimek ami valoacutesziacutenűleg szinteacuten megtalaacutelhatoacute interneuronokban (de Vente et al
2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKGII a paraventrikulaacuteris magban
NO-cGMP-fuumlggő moacutedon a GABAerg transzmisszioacute noumlvekedeacuteseacutet okozta (Li et al
2004) A PDE-k hataacutesai sokreacutetűek lehetnek visszahathatnak a cGMP bontaacutesaacutera cGMP
fuumlggő moacutedon kihathatnak a cAMP lebontaacutesaacutera eacutes a cAMP-fuumlggő PDE-k is fokozhatjaacutek
a cGMP lebontaacutesaacutet A cGMP-cAMP egyensuacutely eltolaacutesa is kihat a neurotranszmisszioacutera
Habaacuter a ceacutelelemek megleacutete toumlbbnyire igazolt a hippokampuszban interneuron tiacutepus
terminaacutelis populaacutecioacutes szintű eloszlaacutesuk nem ismert
Az agyban aacuteltalaacutenosan a NO hataacutesa kisseacute ellentmondaacutesos mind a GABAerg
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesa mind serkenteacutese ismert Erre toumlbb magyaraacutezat is lehetseacuteges vagy a
kiacuteseacuterleteket nem veacutegezteacutek megfelelő NO koncentraacutecioacute mellett ami nem meglepő
ismerve a mostansaacuteg napvilaacutegot laacutetott valoacutes fizioloacutegiaacutes NO koncentraacutecioacutekat (laacutesd a
III53 alfejezetben) vagy pedig lehet egyeacuteb bioloacutegiai magyaraacutezata is Utoacutebbira peacutelda
lehet hogy a koraacutebban emliacutetett ceacutelelemek kuumlloumlnboumlző kombinaacutecioacutei a terminaacutelis
populaacutecioacutekban akaacuter ellenteacutetes hataacutest is kifejthetnek a GABAerg transzmisszioacutera A
hippokampuszban ndash ahol az NO-eCB koumllcsoumlnhataacutesaacutet maacuter leiacutertaacutek ndash egy nemreacutegiben
publikaacutelt cikkből kideruumllt hogy ha a kainaacutet receptorok oumlnmagukban helyezkedtek el a
112
preszinaptikus terminaacutelison akkor aktivaacutecioacutejuk a transzmisszioacute serkenteacuteseacutet amikor
CB1 receptorokkal egyuumltt fejeződtek ki akkor annak gaacutetlaacutesaacutet okozzaacutek (Lourenccedilo et al
2010) Paacuterhuzamot vonva a periszomatikus kosaacutersejtekkel elkeacutepzelhetőnek tartom
hogy a PV kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a NO noumlvelneacute a GABA felszabadulaacutesaacutet a CCK-
CB1 kosaacuter terminaacutelisokban pedig a NO az eCB rendszerrel egyuumlttműkoumldve
csoumlkkenteneacute azt Ez funkcionaacutelis szempontboacutel is megaacutellnaacute a helyeacutet hiszen a CCK
kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel adott esetben (faacutezis-előretoloacutedaacutes) mindenkeacuteppen meg kell
szabadulni (a keacutet paacutelya erősiacuteti egymaacutest) miacuteg az ldquooacuteraműrdquo PV kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel
semmikeacuteppen sem erősiacuteteacutesuumlk pedig veacutelemeacutenyem szerint segiacuteteneacute az oszcillaacutecioacutekban
betoumlltoumltt szerepuumlket Egy ilyen ldquoJanusrdquo szabaacutelyozaacutesra szinteacuten elkeacutepzelhető egy PDE-
hipoteacutezis a kuumlloumlnboumlző PDE-k a jelaacutetvitel serkenteacuteseacutet eacutes gaacutetlaacutesaacutet is okozhatjaacutek Ha egy
ilyen szeacutetvaacutelaacutes teacutenyleg leacutetezne annak klinikai koumlvetkezmeacutenyei is lehetneacutenek hiszen a
legtoumlbb PDE-nak specifikus gaacutetloacuteszere is van raacuteadaacutesul ezek maacutes indikaacutecioacuteval maacuter
forgalomban leacutevő gyoacutegyszerek (sziacuteveleacutegtelenseacuteg erektilis zavarok)
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Az NMDA receptorok eacutes a kalciumfuumlggő nNOS egyuumltt van lehorgonyozva a
glutamaacuteterg szinapszisokban ami biztosiacutetja hogy az nNOS műkoumldeacutese aktivitaacutesfuumlggő
moacutedon koumlvetkezzen be Eredmeacutenyeink alapjaacuten a nNOS a piramissejtek sejttesteacutere
eacuterkező GABAerg szinapszisokban is kifejeződik Bizonyos periszomatikus
szinapszisokban a NO a szinaptikus transzmisszioacutet is keacutepes befolyaacutesolni (laacutesd előbb
(Makara et al 2007) Azt is kimutattuk hogy az NMDA receptorok felelősek lehetnek
az nNOS beindiacutetaacutesaacuteeacutert a GABAerg szinapszisokban eacutes ennek koumlvetkezmeacutenyekeacutent
keletkezik is cGMP a GABAerg terminaacutelisokban Radioimmunoassay segiacutetseacutegeacutevel maacutes
kutatoacutecsoportok kimutattaacutek hogy miacuteg NMDA (300 μM) adagolaacutesa hatalmas cGMP
noumlvekedeacutessel jaacuter a vad tiacutepusuacute egeacuter CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutejaacuteban addig nem
figyelhető meg cGMP szint noumlvekedeacutes az NOsGC α1-- egeacuter ugyanezen agyteruumlleteacuten
(Taqatqeh et al 2009) Tekintve hogy kiacuteseacuterleteinkben az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmuacute
NO receptor kizaacuteroacutelag GABAerg interneuronokban volt kimutathatoacute ezen az
agyteruumlleten a fenti eredmeacutenyek azt sugalljaacutek hogy az NMDA kivaacuteltotta cGMP
felhalmozoacutedaacutes elsősorban a GABAerg interneuronokban toumlrteacutent Valoacuteban azt talaacuteltuk
113
hogy a hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletekhez adagolt mindoumlssze 5μM NMDA massziacutev
cGMP halmozoacutedaacutest indukaacutelt a kosaacutersejtek axonterminaacutelisaiban Valoacutesziacutenűtlen azonban
hogy ez a hataacutes direkt moacutedon az interneuronok dendritjein leacutevő NMDA receptorokon
keresztuumll joumltt volna leacutetre mert a hataacutes vaacuteltozatlan maradt mikor tetrodotoxin (TTX)
segiacutetseacutegeacutevel gaacutetoltuk az akcioacutes potenciaacutelok terjedeacuteseacutet ami termeacuteszetesen eacuterintette az
interneuronokat is Tovaacutebbaacute kimutattaacutek hogy valoacutesziacutenűtlen hogy 10μM-naacutel kevesebb
NMDA NO termeleacutest vaacuteltson ki az nNOS pozitiacutev interneuronokboacutel Amikor 100μM
NMDA-val leacutetre is hoztaacutek az NO termeleacutest ezen interneuronokban a TTX akkor is
keacutepes volt kiveacutedeni ezt a hataacutest (Lovick et al 1999) Ez megerősiacuteti hogy
valoacutesziacutenűtlen hogy kiacuteseacuterleteink soraacuten az 5μM NMDA adagolaacutesaacutenak baacutermilyen hataacutesa
lett volna az interneuronok NO termeleacuteseacutere TTX jelenleacuteteacuteben A feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek gaacutetlaacutesa sem befolyaacutesolta az NMDA aacuteltal leacutetrehozott hataacutest ami azt
sugallja hogy az NMDA receptorokon keresztuumlli kalcium beaacuteramlaacutes hateacutekony volt
Raacuteadaacutesul eacutelettani kiacuteseacuterletek alapjaacuten a NO koncentraacutecioacuteja 1 nM (vagy az alatti) eacuterteacuteket
vesz fel a termelődeacutes helyeacuten eacutes gyorsan csoumlkken a szinapszis koumlruumll a szoumlvet magas NO
elnyelőkeacutepesseacutege miatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Iacutegy tehaacutet valoacutesziacutenűtlen hogy a NO a
termelődeacutes helyeacutetől szaacutemiacutetott 1-15 mikromeacuteteren tuacutel keacutepes lenne befolyaacutesolni a helyi
jelaacutetvitelt az axon terminaacutelisokban Az NMDA indukaacutelta cGMP felhalmozoacutedaacutes teljesen
kiveacutedhető volt NMDAR nNOS vagy NOsGC gaacutetloacutek előinkubaacutelaacutesaacuteval eacutes teljesen
hiaacutenyzott az nNOS -- egerekből Ezen eredmeacutenyek arra utalnak hogy az NMDA
receptorok melyeket koumlzvetlenuumll a szomatikus GABAerg szinapszisokban talaacuteltunk
felelősek az nNOS-NO-NOsGC-cGMP kaszkaacuted beindiacutetaacutesaacuteeacutert Habaacuter munkaacutenkban a
CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutera foacutekuszaacuteltunk eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a
szinapszisok NO-fuumlggő szabaacutelyozaacutesa kuumlloumlnboumlzőkeacuteppen műkoumldik a hippokampusz egyes
reacutegioacuteiban A NO donor minden Ammon-szarvi teruumlleten keacutepes volt a cGMP jel
emeleacuteseacutere a gyrus dentatusban azonban nem ami valoacutesziacutenűleg a szemcsesejtek
speciaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegainak eacutes ebből koumlvetkező szerepuumlknek koumlszoumlnhető (laacutesd
a III32 eacutes III33 alfejezetekben) Mindamellett feltűnő kuumlloumlnbseacutegek voltak az
Ammon szarv kuumlloumlnboumlző reacutegioacutei koumlzoumltt is A CA1 eacutes CA3c kosaacutersejt terminaacutelisaiban
nem volt nNOS-cGMP alapaktivitaacutes de massziacutevan aktivaacutelhatoacute volt NMDA
adagolaacutesaacuteval miacuteg a CA3ab reacutegioacute kosaacutersejt terminaacutelisai rendelkeztek neacutemi cGMP
aktivitaacutessal de NMDA adaacutesaacuteval maacuter nem lehetett tovaacutebbi noumlvekedeacutest eleacuterni Annak
114
hogy a CA3ab eacutes CA3c piramissejtek morfoloacutegiai kuumlloumlnbseacutegeinek (laacutesd a III32 eacutes
III33 alfejezetekben) van-e jelentőseacutege a jelenseacutegben nem tisztaacutezott Oumlnmagaacuteban nem
magyaraacutezhatja a reacutegioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteget az NMDA receptorok kuumlloumlnboumlző NMDA
koumlteacutesi affinitaacutesa mivel a CA3c ebben nem kuumlloumlnboumlzik a toumlbbi CA3 reacutegioacutetoacutel eacutes az
NMDA koumlteacutes a gyrus dentatusban is erős (Monaghan eacutes Cotman 1985) Ezek a
regionaacutelis kuumlloumlnbseacutegek megfigyelhetők voltak a TTX tartalmuacute magneacutezium-mentes
oldat alkalmazaacutesaacutenaacutel is ami azt mutatja hogy valoacutesziacutenűleg nem az NMDA receptorok
feszuumlltseacuteg-eacuterzeacutekenyseacutegeacuteben volt kuumlloumlnbseacuteg az egyes reacutegioacutekban Egy koraacutebbi
tanulmaacutenyban nagy teacuterbeli felbontaacutesuacute NMDA mikroinjektaacutelaacutest veacutegeztek a
hippokampaacutelis principaacutelis sejtek sejttestei mellett eacutes a keletkező NO koncentraacutecioacutejaacutet a
koumlzvetlen koumlzeleacuteben meacuterteacutek mikroszenzor segiacutetseacutegeacutevel (Ledo et al 2004) Ezekben a
kiacuteseacuterletekben a hippokampusz kuumlloumlnboumlző reacutegioacuteiban meacutert NO koncentraacutecioacute joacutel korrelaacutelt
az aacuteltalunk NMDA-val kivaacuteltott reacutegioacutespecifikus cGMP termelődeacutessel Eredmeacutenyeink
azt sugalljaacutek hogy azok a meacutert kuumlloumlnbseacutegek joacutereacuteszt a periszomatikus GABAerg
szinapszisokban leacutetrejoumlvő massziacutev nNOS-cGMP kaszkaacuted aktivaacutecioacutejaacuteboacutel szaacutermaznak
mivel a mikroszenzor a periszomatikus reacutegioacuteban volt eacutes a glutamaacuteterg terminaacutelisok
nagy reacutesze toumlbb tiacutez mikromeacuteterre talaacutelhatoacute innen a stratum radiatumban
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokban
Ahogy az eredmeacutenyekneacutel olvashatoacute a szomatikus GABAerg szinapszisok 75-
a tartalmazott nNOS enzimet posztszinaptikusan miacuteg 79-a a terminaacutelisaiknak NO
receptor tartalmuacute (NOsGC α1β1) volt Tovaacutebbaacute ezen GABAerg terminaacutelisok 57-a
cGMP termeleacutest mutat NMDA adagolaacutesaacutera eacutes legalaacutebb 66-a ezeknek a
szinapszisoknak kifejezi az NMDA receptor GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegeacutet
posztszinaptikusan Ezen alegyseacutegek eloszlaacutesa nem kuumlloumlnboumlzoumltt a kuumlloumlnboumlző
kosaacutersejtek szinapszisaiban ami arra utal hogy az NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP
uacutetvonal a legtoumlbb ha nem az oumlsszes GABAerg szinapszisban megtalaacutelhatoacute (19 aacutebra) A
kalciumfuumlggő nNOS 05-1 μM kalcium hataacutesaacutera kezd NO termeleacutesbe (Lee eacutes Stull
1998) A glutamaacuteterg szinapszisokban ekkora meacuterteacutekű kalciumszint noumlvekedeacutes a
funkcionaacutelisan koumltoumltt NMDA receptorokon keresztuumll joumln leacutetre (Brenman eacutes Bredt
1997) Az NMDA receptorok eacutes az nNOS posztszinaptikus asszociaacutecioacuteja biztosiacutetja
115
hogy a NO termelődeacutese a szinapszisokban teacuterben korlaacutetozottan eacutes aktivitaacutes fuumlggő
moacutedon joumlhessen leacutetre ami nagyban noumlveli az informaacutecioacute feldolgozoacute kapacitaacutest eacutes a
teacuterbeli szelektivitaacutest Ez kuumlloumlnoumlsen fontos lehet a GABAerg interneuronok aacuteltal keacutepzett
szinapszisokban mert ezen neuronok alapvető szerepet jaacutetszanak a populaacutecioacutes kisuumlleacutesi
mintaacutezatok szabaacutelyozaacutesaacuteban a hippokampuszban (Freund 2003) Habaacuter becsleacuteseink
alapjaacuten koumlruumllbeluumll oumltszoumlr kevesebb NMDA receptor van a GABAerg szinapszisokban a
glutamaacuteterg szinapszisokhoz keacutepest kinetikai meacutereacutesek alapjaacuten ez toumlbb mint eleacutegseacuteges
ahhoz hogy preszinaptikusan cGMP felhalmozoacutedaacutest okozzon koumlszoumlnhetően a NO-jel
nagyon hateacutekony detektaacutecioacutejaacutenak eacutes amplifikaacutecioacutejaacutenak (laacutesd a III54 alfejezetben
(Garthwaite 2008) Mind az nNOS mind az NMDA receptorok PDZ-tartalmuacute
feheacuterjeacutekhez vannak lehorgonyozva a glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus
denzitaacutesaacutehoz Mindemellett a ldquoSynaptic Scaffolding Moleculerdquo (SSCAM) PDZ-domeacuten
tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutet azonkiacutevuumll hogy megtalaacuteltaacutek hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisokban is (laacutesd VII2 fejezetben (Sumita et al 2007) kimutattaacutek az NMDA
receptor alegyseacutegekkel valoacute interakcioacutejaacutet is (Hirao et al 1998) Koumlvetkezeacuteskeacuteppen ezek
a feheacuterjeacutek felelősek lehetnek az NMDA receptorok eacutes nNOS egyuumlttes lehorgonyzaacutesaacuteeacutert
a GABAerg szinapszisokban
A GABAerg szinapszisokban elhelyezkedő NMDA receptorok az NO rendszer
aktivaacutelaacutesaacuten kiacutevuumll fontos szerepet jaacutetszhatnak a GABAA receptorok szinaptikus
szintjeacutenek aktivitaacutesfuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban is (Muir et al 2010)
NMDA receptor koumlzvetiacutetette aacuteramokat maacuter reacutegoacuteta leiacutertak a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuteboacutel toumlrteacutenő elvezeteacutes soraacuten eacutes elektrofizioloacutegiai meacutereacutesek alapjaacuten az NMDA
receptorok toumlbb mint egyharmada a serkentő szinapszisokon kiacutevuumll helyezkedik el (laacutesd
a III632 alfejezetben) Eredmeacutenyeinkkel egyeteacuterteacutesben a leguacutejabb eredmeacutenyek
alapjaacuten a sejttesten a GluN1 alegyseacuteg mellett GluN2A eacutes GluN2B oumlsszeteacutetelű NMDA
receptorok is vannak (Harris eacutes Pettit 2007) Bebizonyiacutetottuk hogy a GABAerg
szinapszisok mindhaacuterom NMDAR alegyseacuteget kifejezik mindamellett azt is kimutattuk
hogy egy reacuteszuumlk ldquovaloacutebanrdquo extraszinaptikus A piramissejtek sejttesteacutere nem eacuterkeznek
glutamaacuteterg szinapszisok (Megiacuteas et al 2001) ami tovaacutebb erősiacuteti hogy ezek a
receptorok extraszinaptikusak
116
19 Aacutebra Az NMDAR-nNOS jelpaacutelya felteacutetelezett uacutetvonalaacutenak sematikus aacutebraacuteja a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisokban
Az aacutebraacuten egy szinapszis sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban
helyezkednek el az NMDA receptorok melyeket felteacutetelezhetően a GABAerg
szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute glutamaacutet-receptor horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl GRIP1
SSCAM) kapcsoljaacutek oumlssze a membraacuten alatt talaacutelhatoacute nNOS molekulaacutekkal Az nNOS
Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid termeleacutes mely
a preszinaptikus receptoraacuten az α1β1 alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NOsGC-eacuten hatva cGMP
termeleacuteshez vezet A cGMP aacuteltal iraacutenyiacutetott maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak minden
bizonnyal befolyaacutesoljaacutek a terminaacutelisban leacutetrejoumlvő neurotranszmisszioacutet A kezdeti leacutepeacutes
vagyis az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja szaacutemos forraacutesboacutel szaacutermazhat bdquotuacutelcsorduloacuterdquo
vagy asztrocita eredetű glutamaacutetboacutel eacutesvagy a GABAerg terminaacutelisok
aszpartaacutetglutamaacutet uumlriacuteteacuteseacuteből
117
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacutera
A leghataacutesosabb endogeacuten NMDA receptor ligand a glutamaacutet eacutes az aszpartaacutet A
hippokampaacutelis CCK-tartalmuacute kosaacutersejtek kifejeznek vGluT3 tiacutepusuacute vezikulaacuteris
glutamaacutet transzportert (Somogyi et al 2004) Megfigyelteacutek hogy a halloacuterendszerben a
haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacutenek szempontjaacuteboacutel alapvető a vGluT3 tartalmuacute GABAerg
terminaacutelisok egyuumlttes glutamaacutet uumlriacuteteacutese (Noh et al 2010) Meglepő moacutedon
hippokampaacutelis GABAerg terminaacutelisokroacutel kimutattaacutek hogy keacutepesek vezikulaacuterisan
aszpartaacutetot uumlriacuteteni (Gundersen et al 2004) Az eddigi egyetlen ismert vezikulaacuteris
aszpartaacutet transzportert is sikeruumllt maacuter kimutatni hippokampaacutelis szinaptikus vezikulaacutekon
(Miyaji et al 2008) Iacutegy az aszpartaacutet eacutesvagy glutamaacutet ami a GABAerg
terminaacutelisokboacutel uumlruumllt keacutepes lehet aktivaacutelni a GABAerg szinapszisban leacutevő NMDA
receptorokat Habaacuter a gyrus dentatus-ban mutattak maacuter ki NMDA receptorokat
szomatikus szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisokban eacutes immuncitokeacutemiai
bizonyiacuteteacutekot is talaacuteltak GABAerg terminaacutelisokboacutel toumlrteacutenő aszpartaacutet uumlriacuteteacutesre (Gundersen
et al 2004) az NO koumlzvetiacutetette szabaacutelyozaacutes minden bizonnyal elteacuterő itt mivel nem
tapasztaltunk cGMP jelet a gyrus dentatus kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Egy maacutesik lehetseacuteges mechanizmus az NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutera az
asztrocitaacutekboacutel toumlrteacutenő glutamaacutet uumlriacuteteacutes A periszomatikus GABAerg interneuronok
ismeacutetlődő ingerleacuteseacutevel kalcium hullaacutemokat lehet kivaacuteltani a szomszeacutedos asztrocitaacutekban
GABAB receptorok aktivaacutecioacutejaacuten keresztuumll Ennek eredmeacutenyekeacutent az asztrocitaacutek
glutamaacutetot uumlriacutetenek mely keacutepes vaacuteltoztatni a gaacutetloacute posztszinaptikus aacuteramokat Ezt a
hataacutest ionotroacutep glutamaacutet receptor antagonistaacuteval gaacutetolni lehetett (Kang et al 1998)
Annak eacuterdekeacuteben hogy hateacutekonyan lehessen beindiacutetani az NMDAR-nNOS-cGMP
uacutetvonalat a GABAerg szinapszisokban a glutamaacutet vagy aszpartaacutet jelnek egybe kell
esnie a piramissejt membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval amit legnagyobb valoacutesziacutenűseacuteggel egy
akcioacutes potenciaacutel ideacutez elő Dendritikus vagy visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelok mind
hataacutessal lehetnek a taacutevolabbi GABAerg szinapszisokra is Ez a mechanizmus- az
asztrocita haacuteloacutezat aktivaacutecioacutes aacutellapota aacuteltal befolyaacutesolva-lehetőveacute teszi a GABAerg
transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesaacutet mind a piramissejt mind az afferens interneuron
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben
118
VII8 A NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid
rendszerrel a GABAerg szinapszisokban
Felmeruumll a keacuterdeacutes hogy mieacutert leacutetezik keacutet retrograacuted rendszer a GABAerg
szinapszisokban egymaacutessal paacuterhuzamosan Miben maacutes a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
maacuter joacutel ismert endokannabinoid jelaacutetvitelhez keacutepest Ezekre a keacuterdeacutesekre proacutebaacutelok
vaacutelaszt adni neacutemely ponton azonban csak hipoteacutezisemre hagyatkozhatok
Elsőre is szembeoumltlő kuumlloumlnbseacuteg a keacutet retrograacuted jel szinapszis populaacutecioacutek koumlzoumltti
megoszlaacutesa Miacuteg az eCB jelaacutetvitel kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneurok szaacutemaacutera eacuterhető
el addig a NO jelaacutetvitel az interneuronok szinapszisaiban joacuteval aacuteltalaacutenosabb
mechanizmusnak tűnik
Koumlvetkező kuumlloumlnbseacuteg a jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacuteban hogy miacuteg az NO szinteacutezise
NMDA-receptorokhoz koumltoumltt (feszuumllseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutek blokkolaacutesa nem
vaacuteltoztatta a cGMP felhalmozoacutedaacutesaacutet eacutes a metabotroacutep receptrok aktivaacutelaacutesa sem vaacuteltott ki
NO szinteacutezist laacutesd a VII1 alfejezetben) addig az eCB szinteacutezise szaacutemos inger hataacutesaacutera
(IC eacutes EC kalcium-szint noumlvekedeacutesen keresztuumll egyaraacutent illetve metabotroacutep
receptorokon kalcium-fuumlggetlen uacutetvonalon is laacutesd a III42 alfejezetben) veacutegbemehet
Ha a kalciumfuumlggő eCB szinteacutezist vesszuumlk az oumlsszehasonliacutetaacutes alapjaacuteul akkor irodalmi
adatok alapjaacuten az eCB szinteacutezis 4 microM koumlruumlli intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute mellett
indul meg (Wang eacutes Zucker 2001) miacuteg az NO szinteacutezis kalciumigeacutenye ~05-1 microM
(Bredt eacutes Snyder 1990) vagyis sokkal kisebb ingeruumllet mellett is kialakul az NO
hataacutesa A szintetizaacuteloacute enzimek elhelyezkedeacutese is fontos kuumlloumlnbseacuteget mutat a DGLα
sosem talaacutelhatoacute a szinapszisban az mindig periszinaptikus miacuteg az nNOS szorosan
makromolekulaacuteris komplexbe van koumltve a teljes jelaacutetviteli apparaacutetussal a szinapszisban
iacutegy az nNOS szaacutemaacutera a kisebb NMDA receptor aktivaacutecioacute is lokaacutelisan elegendő
kalciumot biztosiacutet a szinteacutezishez NMDA receptor aktivaacutecioacuteval sejtkultuacuteraacuteban sikeruumllt
eCB szinteacutezist eacutes DSI-t (helyesebben NMDA-eCB-STD-t laacutesd a III422 alfejezetben)
kivaacuteltani a gaacutetloacute szinapszisokban de csak olyan magas NMDA koncetraacutecioacuteval ami
maximum egy glutamaacuteterg szinapszisban fordulhat elő alacsonyabb koncetraacutecioacuteval
pedig nem sikeruumllt DSI-t (NMDA-eCB-STD-t) kivaacuteltani (Ohno-Shosaku et al 2007) A
keacutet retrograacuted jel hatoacutetaacutevolsaacutega is meghataacuterozoacute Az eCB-ok 20 microm beluumll is keacutepesek meacuteg
szabaacutelyozni a koumlrnyezetuumlkben leacutevő szinapszisokat (hetroszinapsztikus modulaacutecioacute laacutesd a
119
III424 alfejezetben) miacuteg a NO hataacutesa szinapszis-specifikusnak tekinthető a
maximaacutelis 1-2 microm terjedeacutessel
Ezek alapjaacuten felteacutetelezhető hogy a keacutet jelpaacutelya maacutes funkcioacute ellaacutetaacutesaacutera
specializaacuteloacutedott a GABAerg szinapszisokban A eCB-CB1R jelaacutetvitel a preszinaptikus
GABAerg aktivitaacutestoacutel fuumlggetlenuumll a posztszinaptikus piramissejt aktivitaacutesaacutenak
megfelelően a depolarizaacutecioacute magas kalcium-szint eacutes az eCB heteroszinaptikus
terjedeacutese miatt toumlbb szinapszisban egyuumlttesen beindul (ami a faacutezis-előretoloacutedaacutes
kialakulaacutesaacutet eredmeacutenyezheti) Ezzel szemben az NMDA receptorok koincidencia
detektor tulajdonsaacutega miatt a NO rendszer aktivaacutelaacutesa csak a pre- eacutes posztszinaptikus
sejt vagy a haacuteloacutezati aktivitaacutesra reagaacuteloacute gliasejt eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes
aktivaacutecioacuteja soraacuten lokaacutelis kalciumszint noumlvekedeacutessel eacutes szinapszis-specifikusan alakul
ki sokkal pontosabb szabaacutelyozaacutest teacuteve lehetőveacute a pre- eacutes posztszinaptikus sejt
kommunikaacutecioacutejaacuteban
120
VIII KOumlVETKEZTETEacuteSEK
Eacutertekezeacutesem koumlvetkezteteacutesei az alaacutebbiak
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
121
IX OumlSSZEFOGLALAacuteS
A nitrogeacuten monoxid (NO) fontos szerepet jaacutetszik a neuronok szinaptikus
plaszticitaacutesaacuteban eacutes a retrograacuted jelaacutetvitelben Szintetizaacuteloacute enzime az idegsejtekben a
neuronalis NO szintaacutez (nNOS) Receptora a NO szenzitiacutev guanilaacutet ciklaacutez (NOsGC) az
agyban keacutet funkcionaacutelis alegyseacutegoumlsszeteacutetellel van jelen α1β1 eacutes α2β1 heterodimerkeacutent
Első kiacuteseacuterletsorozatunkban vizsgaacuteltuk hogy a retrograacuted NO jelaacutetviteli uacutetvonal elemei
jelen lehetnek-e a glutamaacuteterg szinapszisokon kiacutevuumll a GABAergekben is Munkaacutenkban
elsőkeacutent mutattuk ki hogy a nNOS megtalaacutelhatoacute a piramissejteken veacutegződő GABAerg
terminaacutelisok szinapszisaiban is Leiacutertuk hogy az NOsGC α1-alegyseacutegeacutet csak
interneuronok fejezik ki piramissejtek nem iacutegy feltehetően az előbbiek α1β1- miacuteg
utoacutebbiak α2β1-alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű NO-receptort hasznaacutelnak Kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez moacutedszerrel azt talaacuteltuk hogy a PV eacutes CCK pozitiacutev sejtek
terminaacutelisaiban is jelen van az α1 alegyseacuteg Az eredmeacutenyeink igazoljaacutek hogy a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisok rendelkeznek a retrogaacuted NO jelaacutetviteli
uacutetvonal molekulaacuteris elemeivel
Az NO termelődeacuteseacutehez posztszinaptikus kalcium-jelre van szuumlkseacuteg mely a
glutamaacuteterg szinapszisokban NMDAR-aktivaacutecioacute uacutetjaacuten joumln leacutetre Maacutesodik
kiacuteseacuterletsorozatunkban arra kerestuumlk a vaacutelaszt vajon a GABAerg szinapszisokban
beindiacutethatja-e az NMDAR aktivaacutecioacuteja az nNOS műkoumldeacuteseacutet eacutes megtaacutelalhatoacuteak-e ezen
receptorok a GABAerg szinapszisokban is Hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletben NMDA
adagolaacutesra jelentős cGMP termeleacutest figyeltuumlnk meg a GABAerg terminaacutelisokban ami
eltűnt a NO rendszer blokkoloacuteival eacutes hiaacutenyzott az nNOS geacutenkiuumltoumltt egeacuterből Fagyasztva
toumlreacuteses replika immunarany technikaacuteval eacutes beaacutegyazaacutes-utaacuteni immunhisztokeacutemiaacuteval
kimutattuk hogy a szomatikus GABAerg szinapszisok 23-a tartalmaz NMDAR-okat a
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban eacutes ezekben a szinapszisokban koumlzel 10-szer kisebb
NMDA-R sűrűseacuteget talaacuteltunk a serkentő szinapszisokhoz keacutepest
Koumlvetkezeacuteskeacuteppen a hippokampaacutelis kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaiban jelen
vannak az NMDAR-ok eacutes aktivaacutecioacutejuk NO koumlzvetiacutetette cGMP termeleacuteshez vezet a
ezekben terminaacutelisokban Az aacuteltalunk leiacutert jelaacutetviteli uacutetvonal szerepet jaacutetszhat a
piramissejtek GABAerg bemeneteacutenek aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban
122
SUMMARY
Nitric oxide (NO) plays an important role in synaptic plasticity and retrograde
signaling In neurons the synthetizing enzyme of NO is the neuronal nitric oxide
synthase (nNOS) Its receptor the NO-sensitive guanylate cyclase (NOsGC) is present
in the brain with two functional subunit composition as α1β1 and α2β1 heterodimers
In the first series of experiments we examined whether the molecular elements
of the retrograde NO signaling pathway are present not only in glutamatergic but also
in GABAergic synapses We showed for the first time that nNOS is also present in
GABAerg synapses on pyramidal cells We described that the α1-subunit of NOsGC is
present only in interneurons but not in pyramidal cells suggesting that the former
express α1β1 NO receptors while pyramidal cells express α2β1 subunits Using the
combined immunogold-immunoperoxidase technique we found that both PV and CCK
positive boutons express NO receptors Our results prove that GABAergic synapses on
pyramidal cells possess the molecular machinery for retrograde nitric-oxide signaling
The release of NO requires postsynaptic calcium elevation that is achieved via
NMDA receptors in glutamatergic synapses In the second series of experiments we
investigated whether activation of NMDA receptors could lead to the production of NO
in GABAergic synapses as well and whether NMDA receptors are also present in these
synapses We observed a significant cGMP production in GABAergic terminals after
NMDA application in in vitro hippocampal slice preparations that was absent when co-
applied with NO-system blockers or in slices from nNOS knockout animals Using
freeze-fracture replica labeling and postembedding immunogold labeling we found that
23 of somatic GABAergic synapses express NMDA receptors in the postsynaptic
active zone and the density of these receptors in these synapses was one order of
magnitude smaller than in the glutamatergic synapses
In conclusion the synapses of hippocampal basket terminals express NMDA
receptors postsynaptically the activation of which leads to presynaptic cGMP
production via the synthesis of NO This retrograde signaling pathway could play an
important role in the activity-dependent regulation of GABAergic input of pyramidal
cells
123
X IRODALOMJEGYZEacuteK
Abe M M Fukaya T Yagi M Mishina M Watanabe and K Sakimura 2004
NMDA receptor GluRepsilonNR2 subunits are essential for postsynaptic
localization and protein stability of GluRzeta1NR1 subunit J Neurosci v 24
p 7292-304
Abercrombie M 1946 Estimation of nuclear population from microtome sections
Anat Rec v 94 p 239-47
Acsaacutedy L A Kamondi A Siacutek T Freund and G Buzsaacuteki 1998 GABAergic cells are
the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus J
Neurosci v 18 p 3386-403
Acsaacutedy L and S Kaacuteli 2007 Models structure function the transformation of cortical
signals in the dentate gyrus Prog Brain Res v 163 p 577-99
Akashi K T Kakizaki H Kamiya M Fukaya M Yamasaki M Abe R Natsume
M Watanabe and K Sakimura 2009 NMDA receptor GluN2B (GluR epsilon
2NR2B) subunit is crucial for channel function postsynaptic macromolecular
organization and actin cytoskeleton at hippocampal CA3 synapses J Neurosci
v 29 p 10869-82
Alagarsamy S G Lonart and K M Johnson 1994 Regulation of nitric oxide
synthase activity in cortical slices by excitatory amino acids and calcium J
Neurosci Res v 38 p 648-53
Alderton W K C E Cooper and R G Knowles 2001 Nitric oxide synthases
structure function and inhibition Biochem J v 357 p 593-615
Amaral DG Witter MP Hippocampal formation In Paxinos G szerkesztő The rat
nervous system 2 kiadaacutes San Diego Academic Press 1995433-495
Armstrong C E Krook-Magnuson and I Soltesz 2012 Neurogliaform and Ivy Cells
A Major Family of nNOS Expressing GABAergic Neurons Front Neural
Circuits v 6 p 23
Auld D S and R Robitaille 2003 Glial cells and neurotransmission an inclusive
view of synaptic function Neuron v 40 p 389-400
124
Bang M L and S Owczarek 2013 A matter of balance role of neurexin and
neuroligin at the synapse Neurochem Res v 38 p 1174-89
Bellamy T C J Wood D A Goodwin and J Garthwaite 2000 Rapid
desensitization of the nitric oxide receptor soluble guanylyl cyclase underlies
diversity of cellular cGMP responses Proc Natl Acad Sci U S A v 97 p 2928-
33
Bergmann O and J Friseacuten 2013 Neuroscience Why adults need new brain cells
Science v 340 p 695-6
Blackshaw S M J Eliasson A Sawa C C Watkins D Krug A Gupta T Arai R
J Ferrante and S H Snyder 2003 Species strain and developmental variations
in hippocampal neuronal and endothelial nitric oxide synthase clarify
discrepancies in nitric oxide-dependent synaptic plasticity Neuroscience v 119
p 979-90
Blahos J and R J Wenthold 1996 Relationship between N-methyl-D-aspartate
receptor NR1 splice variants and NR2 subunits J Biol Chem v 271 p 15669-
74
Blottner D 1999 Nitric oxide and target-organ control in the autonomic nervous
system anatomical distribution spatiotemporal signaling and neuroeffector
maintenance J Neurosci Res v 58 p 139-51
Blundell J C A Blaiss M R Etherton F Espinosa K Tabuchi C Walz M F
Bolliger T C Suumldhof and C M Powell 2010 Neuroligin-1 deletion results in
impaired spatial memory and increased repetitive behavior J Neurosci v 30 p
2115-29
Blundell J K Tabuchi M F Bolliger C A Blaiss N Brose X Liu T C Suumldhof
and C M Powell 2009 Increased anxiety-like behavior in mice lacking the
inhibitory synapse cell adhesion molecule neuroligin 2 Genes Brain Behav v
8 p 114-26
Bon C L and J Garthwaite 2003 On the role of nitric oxide in hippocampal long-
term potentiation J Neurosci v 23 p 1941-8
Bottos A A Rissone F Bussolino and M Arese 2011 Neurexins and neuroligins
synapses look out of the nervous system Cell Mol Life Sci v 68 p 2655-66
125
Boulton C L A J Irving E Southam B Potier J Garthwaite and G L
Collingridge 1994 The nitric oxide--cyclic GMP pathway and synaptic
depression in rat hippocampal slices Eur J Neurosci v 6 p 1528-35
Bredt D and S Snyder 1990 Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-
requiring enzyme Proc Natl Acad Sci U S A v 87 p 682-5
Brenman J and D Bredt 1997 Synaptic signaling by nitric oxide Curr Opin
Neurobiol v 7 p 374-8
Brenman J E D S Chao S H Gee A W McGee S E Craven D R Santillano Z
Wu F Huang H Xia M F Peters S C Froehner and D S Bredt 1996
Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95
and alpha1-syntrophin mediated by PDZ domains Cell v 84 p 757-67
Budreck E C O B Kwon J H Jung S Baudouin A Thommen H S Kim Y
Fukazawa H Harada K Tabuchi R Shigemoto P Scheiffele and J H Kim
2013 Neuroligin-1 controls synaptic abundance of NMDA-type glutamate
receptors through extracellular coupling Proc Natl Acad Sci U S A v 110 p
725-30
Burette A U Zabel R J Weinberg H H Schmidt and J G Valtschanoff 2002b
Synaptic localization of nitric oxide synthase and soluble guanylyl cyclase in the
hippocampus J Neurosci v 22 p 8961-70
Burgunder J M and P T Cheung 1994 Expression of soluble guanylyl cyclase gene
in adult rat brain Eur J Neurosci v 6 p 211-7
Buzsaacuteki G 1986 Hippocampal sharp waves their origin and significance Brain Res
v 398 p 242-52
Buzsaacuteki G 1989 Two-stage model of memory trace formation a role for noisy
brain states Neuroscience v 31 p 551-70
Chang Y and D Gottlieb 1988 Characterization of the proteins purified with
monoclonal antibodies to glutamic acid decarboxylase J Neurosci v 8 p
2123-30
Charych E I W Yu R Li D R Serwanski C P Miralles X Li B Y Yang N
Pinal R Walikonis and A L De Blas 2004 A four PDZ domain-containing
splice variant form of GRIP1 is localized in GABAergic and glutamatergic
synapses in the brain J Biol Chem v 279 p 38978-90
126
Chazot P L and F A Stephenson 1997 Molecular dissection of native mammalian
forebrain NMDA receptors containing the NR1 C2 exon direct demonstration
of NMDA receptors comprising NR1 NR2A and NR2B subunits within the
same complex J Neurochem v 69 p 2138-44
Chevaleyre V and P E Castillo 2003 Heterosynaptic LTD of hippocampal
GABAergic synapses a novel role of endocannabinoids in regulating
excitability Neuron v 38 p 461-72
Csicsvari J B Jamieson K D Wise and G Buzsaacuteki 2003 Mechanisms of gamma
oscillations in the hippocampus of the behaving rat Neuron v 37 p 311-22
Daff S 2010 NO synthase structures and mechanisms Nitric Oxide v 23 p 1-11
de Vente J E Asan S Gambaryan M Markerink-van Ittersum H Axer K Gallatz
S M Lohmann and M Palkovits 2001 Localization of cGMP-dependent
protein kinase type II in rat brain Neuroscience v 108 p 27-49
de Vente J and H Steinbusch 1992 On the stimulation of soluble and particulate
guanylate cyclase in the rat brain and the involvement of nitric oxide as studied
by cGMP immunocytochemistry Acta Histochem v 92 p 13-38
de Vente J H Steinbusch and J Schipper 1987 A new approach to
immunocytochemistry of 35-cyclic guanosine monophosphate preparation
specificity and initial application of a new antiserum against formaldehyde-
fixed 35-cyclic guanosine monophosphate Neuroscience v 22 p 361-73
Ding J D A Burette P I Nedvetsky H H Schmidt and R J Weinberg 2004
Distribution of soluble guanylyl cyclase in the rat brain J Comp Neurol v 472
p 437-48
Dingledine R K Borges D Bowie and S F Traynelis 1999 The glutamate receptor
ion channels Pharmacol Rev v 51 p 7-61
Domek-Łopacińska K and J B Strosznajder 2005 Cyclic GMP metabolism and its
role in brain physiology J Physiol Pharmacol v 56 Suppl 2 p 15-34
Doyle C C Houmllscher M J Rowan and R Anwyl 1996 The selective neuronal NO
synthase inhibitor 7-nitro-indazole blocks both long-term potentiation and
depotentiation of field EPSPs in rat hippocampal CA1 in vivo J Neurosci v 16
p 418-24
Drachman D A 2005 Do we have brain to spare Neurology v 64 p 2004-5
127
East S and J Garthwaite 1991 NMDA receptor activation in rat hippocampus
induces cyclic GMP formation through the L-arginine-nitric oxide pathway
Neurosci Lett v 123 p 17-9
Edwards T M and N S Rickard 2007 New perspectives on the mechanisms through
which nitric oxide may affect learning and memory processes Neurosci
Biobehav Rev v 31 p 413-25
El-Husseini A E E Schnell D M Chetkovich R A Nicoll and D S Bredt 2000
PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses Science v 290 p
1364-8
Etherton M C Foumlldy M Sharma K Tabuchi X Liu M Shamloo R C Malenka
and T C Suumldhof 2011 Autism-linked neuroligin-3 R451C mutation
differentially alters hippocampal and cortical synaptic function Proc Natl Acad
Sci U S A v 108 p 13764-9
Feil S P Zimmermann A Knorn S Brummer J Schlossmann F Hofmann and R
Feil 2005 Distribution of cGMP-dependent protein kinase type I and its
isoforms in the mouse brain and retina Neuroscience v 135 p 863-8
Fellin T O Pascual S Gobbo T Pozzan P G Haydon and G Carmignoto 2004
Neuronal synchrony mediated by astrocytic glutamate through activation of
extrasynaptic NMDA receptors Neuron v 43 p 729-43
Freund J A M Brandmaier L Lewejohann I Kirste M Kritzler A Kruumlger N
Sachser U Lindenberger and G Kempermann 2013 Emergence of
individuality in genetically identical mice Science v 340 p 756-9
Freund T F 2003 Interneuron Diversity series Rhythm and mood in perisomatic
inhibition Trends Neurosci v 26 p 489-95
Freund T F and M Antal 1988 GABA-containing neurons in the septum control
inhibitory interneurons in the hippocampus Nature v 336 p 170-3
Freund T F and G Buzsaacuteki 1996 Interneurons of the hippocampus Hippocampus v
6 p 347-470
Freund T F and A I Gulyaacutes 1997 Inhibitory control of GABAergic interneurons in
the hippocampus Can J Physiol Pharmacol v 75 p 479-87
Freund T F and I Katona 2007 Perisomatic inhibition Neuron v 56 p 33-42
128
Friebe A E Mergia O Dangel A Lange and D Koesling 2007 Fatal
gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking nitric oxide-
sensitive guanylyl cyclase Proc Natl Acad Sci U S A v 104 p 7699-704
Fuentealba P R Begum M Capogna S Jinno L F Maacuterton J Csicsvari A
Thomson P Somogyi and T Klausberger 2008 Ivy cells a population of
nitric-oxide-producing slow-spiking GABAergic neurons and their involvement
in hippocampal network activity Neuron v 57 p 917-29
Fukaya M A Kato C Lovett S Tonegawa and M Watanabe 2003 Retention of
NMDA receptor NR2 subunits in the lumen of endoplasmic reticulum in
targeted NR1 knockout mice Proc Natl Acad Sci U S A v 100 p 4855-60
Foumlrstermann U H H Schmidt J S Pollock H Sheng J A Mitchell T D Warner
M Nakane and F Murad 1991 Isoforms of nitric oxide synthase
Characterization and purification from different cell types Biochem Pharmacol
v 42 p 1849-57
Garthwaite J 2008 Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission Eur J
Neurosci v 27 p 2783-802
Garthwaite J G Garthwaite R Palmer and S Moncada 1989 NMDA receptor
activation induces nitric oxide synthesis from arginine in rat brain slices Eur J
Pharmacol v 172 p 413-6
Gibb B J and J Garthwaite 2001 Subunits of the nitric oxide receptor soluble
guanylyl cyclase expressed in rat brain Eur J Neurosci v 13 p 539-44
Goebel-Goody S M K D Davies R M Alvestad Linger R K Freund and M D
Browning 2009 Phospho-regulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-d-
aspartate receptors in adult hippocampal slices Neuroscience v 158 p 1446-
59
Gulyaacutes A I R Miles A Siacutek K Toacuteth N Tamamaki and T F Freund 1993
Hippocampal pyramidal cells excite inhibitory neurons through a single release
site Nature v 366 p 683-7
Gundersen V A Holten and J Storm-Mathisen 2004 GABAergic synapses in
hippocampus exocytose aspartate on to NMDA receptors quantitative
immunogold evidence for co-transmission Mol Cell Neurosci v 26 p 156-65
129
Hall C and J Garthwaite 2009 What is the real physiological NO concentration in
vivo Nitric Oxide v 21 p 92-103
Hardingham G E and H Bading 2003 The Yin and Yang of NMDA receptor
signalling Trends Neurosci v 26 p 81-9
Harris A Z and D L Pettit 2007 Extrasynaptic and synaptic NMDA receptors form
stable and uniform pools in rat hippocampal slices J Physiol v 584 p 509-19
Hawkins R D H Son and O Arancio 1998 Nitric oxide as a retrograde messenger
during long-term potentiation in hippocampus Prog Brain Res v 118 p 155-
72
Hirao K Y Hata N Ide M Takeuchi M Irie I Yao M Deguchi A Toyoda T
Sudhof and Y Takai 1998 A novel multiple PDZ domain-containing molecule
interacting with N-methyl-D-aspartate receptors and neuronal cell adhesion
proteins J Biol Chem v 273 p 21105-10
Hu J and E E el-Fakahany 1993 Role of intercellular and intracellular
communication by nitric oxide in coupling of muscarinic receptors to activation
of guanylate cyclase in neuronal cells J Neurochem v 61 p 578-85
Hunt D L and P E Castillo 2012 Synaptic plasticity of NMDA receptors
mechanisms and functional implications Curr Opin Neurobiol v 22 p 496-
508
Haacutejos N I Katona S S Naiem K MacKie C Ledent I Mody and T F Freund
2000 Cannabinoids inhibit hippocampal GABAergic transmission and network
oscillations Eur J Neurosci v 12 p 3239-49
Haacutejos N J Paacutelhalmi E O Mann B Neacutemeth O Paulsen and T F Freund 2004
Spike timing of distinct types of GABAergic interneuron during hippocampal
gamma oscillations in vitro J Neurosci v 24 p 9127-37
Iino M 2006 Ca2+-dependent inositol 145-trisphosphate and nitric oxide signaling
in cerebellar neurons J Pharmacol Sci v 100 p 538-44
Ito I K Futai H Katagiri M Watanabe K Sakimura M Mishina and H Sugiyama
1997 Synapse-selective impairment of NMDA receptor functions in mice
lacking NMDA receptor epsilon 1 or epsilon 2 subunit J Physiol v 500 ( Pt 2)
p 401-8
130
Iwasato T A Datwani A Wolf H Nishiyama Y Taguchi S Tonegawa T Knoumlpfel
R Erzurumlu and S Itohara 2000 Cortex-restricted disruption of NMDAR1
impairs neuronal patterns in the barrel cortex Nature v 406 p 726-31
Jinno S and T Kosaka 2000 Colocalization of parvalbumin and somatostatin-like
immunoreactivity in the mouse hippocampus quantitative analysis with optical
dissector J Comp Neurol v 428 p 377-88
Jinno S and T Kosaka 2002 Patterns of expression of calcium binding proteins and
neuronal nitric oxide synthase in different populations of hippocampal
GABAergic neurons in mice J Comp Neurol v 449 p 1-25
Jinno S and T Kosaka 2004 Patterns of colocalization of neuronal nitric oxide
synthase and somatostatin-like immunoreactivity in the mouse hippocampus
quantitative analysis with optical disector Neuroscience v 124 p 797-808
Jinno S and T Kosaka 2006 Cellular architecture of the mouse hippocampus a
quantitative aspect of chemically defined GABAergic neurons with stereology
Neurosci Res v 56 p 229-45
Kaacuteli Sz eacutes Acsaacutedy L A hippocampuszfuumlggő memoacuteria neurobioloacutegiai alapjai In Pleacuteh
Cs-Kovaacutecs Gy-Gulyaacutes B (szerk) Kognitiacutev Igedtudomaacuteny Osiris Kiadoacute
Budapest 2003 360-384
Kang J L Jiang S Goldman and M Nedergaard 1998 Astrocyte-mediated
potentiation of inhibitory synaptic transmission Nat Neurosci v 1 p 683-92
Kano M T Ohno-Shosaku Y Hashimotodani M Uchigashima and M Watanabe
2009 Endocannabinoid-mediated control of synaptic transmission Physiol Rev
v 89 p 309-80
Kasugai Y J D Swinny J D B Roberts Y Dalezios Y Fukazawa W Sieghart R
Shigemoto and P Somogyi 2010 Quantitative localisation of synaptic and
extrasynaptic GABAA receptor subunits on hippocampal pyramidal cells by
freeze-fracture replica immunolabelling European Journal of Neuroscience
Katona I and T F Freund 2008 Endocannabinoid signaling as a synaptic circuit
breaker in neurological disease Nat Med v 14 p 923-30
Katona I B Sperlaacutegh A Siacutek A Kaumlfalvi E S Vizi K Mackie and T F Freund
1999 Presynaptically located CB1 cannabinoid receptors regulate GABA
131
release from axon terminals of specific hippocampal interneurons J Neurosci v
19 p 4544-58
Katona I G M Urbaacuten M Wallace C Ledent K M Jung D Piomelli K Mackie
and T F Freund 2006 Molecular composition of the endocannabinoid system
at glutamatergic synapses J Neurosci v 26 p 5628-37
Kennedy M B 2000 Signal-processing machines at the postsynaptic density Science
v 290 p 750-4
Kingston P A F Zufall and C J Barnstable 1996 Rat hippocampal neurons express
genes for both rod retinal and olfactory cyclic nucleotide-gated channels novel
targets for cAMPcGMP function Proc Natl Acad Sci U S A v 93 p 10440-5
Kittler J T I L Arancibia-Carcamo and S J Moss 2004 Association of GRIP1 with
a GABA(A) receptor associated protein suggests a role for GRIP1 at inhibitory
synapses Biochem Pharmacol v 68 p 1649-54
Klausberger T L F Marton J ONeill J H Huck Y Dalezios P Fuentealba W Y
Suen E Papp T Kaneko M Watanabe J Csicsvari and P Somogyi 2005
Complementary roles of cholecystokinin- and parvalbumin-expressing
GABAergic neurons in hippocampal network oscillations J Neurosci v 25 p
9782-93
Klausberger T and P Somogyi 2008 Neuronal diversity and temporal dynamics the
unity of hippocampal circuit operations Science v 321 p 53-7
Kleppisch T A Pfeifer P Klatt P Ruth A Montkowski R Faumlssler and F
Hofmann 1999 Long-term potentiation in the hippocampal CA1 region of mice
lacking cGMP-dependent kinases is normal and susceptible to inhibition of
nitric oxide synthase J Neurosci v 19 p 48-55
Klyachko V A G P Ahern and M B Jackson 2001 cGMP-mediated facilitation in
nerve terminals by enhancement of the spike afterhyperpolarization Neuron v
31 p 1015-25
Kobiałka M and W A Gorczyca 2000 Particulate guanylyl cyclases multiple
mechanisms of activation Acta Biochim Pol v 47 p 517-28
Koesling D M Russwurm E Mergia F Mullershausen and A Friebe 2004 Nitric
oxide-sensitive guanylyl cyclase structure and regulation Neurochem Int v 45
p 813-9
132
Kosaka T K Kosaka K Tateishi Y Hamaoka N Yanaihara J Y Wu and K
Hama 1985 GABAergic neurons containing CCK-8-like andor VIP-like
immunoreactivities in the rat hippocampus and dentate gyrus J Comp Neurol v
239 p 420-30
Kraus M M and H Prast 2002 Involvement of nitric oxide cyclic GMP and
phosphodiesterase 5 in excitatory amino acid and GABA release in the nucleus
accumbens evoked by activation of the hippocampal fimbria Neuroscience v
112 p 331-43
Krumenacker J S K A Hanafy and F Murad 2004 Regulation of nitric oxide and
soluble guanylyl cyclase Brain Res Bull v 62 p 505-15
Kaacuteli S and T F Freund 2005 Distinct properties of two major excitatory inputs to
hippocampal pyramidal cells a computational study Eur J Neurosci v 22 p
2027-48
Koumlhr G 2006 NMDA receptor function subunit composition versus spatial
distribution Cell Tissue Res v 326 p 439-46
Lau C G and R S Zukin 2007 NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and
neuropsychiatric disorders Nat Rev Neurosci v 8 p 413-26
Laube B J Kuhse and H Betz 1998 Evidence for a tetrameric structure of
recombinant NMDA receptors J Neurosci v 18 p 2954-61
Lauri S E Z A Bortolotto D Bleakman P L Ornstein D Lodge J T Isaac and G
L Collingridge 2001 A critical role of a facilitatory presynaptic kainate
receptor in mossy fiber LTP Neuron v 32 p 697-709
Ledo A J Frade R Barbosa and J Laranjinha 2004 Nitric oxide in brain diffusion
targets and concentration dynamics in hippocampal subregions Mol Aspects
Med v 25 p 75-89
Lee S and J Stull 1998 Calmodulin-dependent regulation of inducible and neuronal
nitric-oxide synthase J Biol Chem v 273 p 27430-7
Levey A I 1996 Muscarinic acetylcholine receptor expression in memory circuits
implications for treatment of Alzheimer disease Proc Natl Acad Sci U S A v
93 p 13541-6
Levey A I S M Edmunds V Koliatsos R G Wiley and C J Heilman 1995
Expression of m1-m4 muscarinic acetylcholine receptor proteins in rat
133
hippocampus and regulation by cholinergic innervation J Neurosci v 15 p
4077-92
Li D P S R Chen T F Finnegan and H L Pan 2004 Signalling pathway of nitric
oxide in synaptic GABA release in the rat paraventricular nucleus J Physiol v
554 p 100-10
Lorente de Noacute R (1934) Studies on the structure of the cerebral cortex ndash II
Continuation of the study of the ammonic system J Psychol Neurol 46113-177
Lourenccedilo J A Cannich M Carta F Coussen C Mulle and G Marsicano 2010
Synaptic activation of kainate receptors gates presynaptic CB(1) signaling at
GABAergic synapses Nat Neurosci v 13 p 197-204
Lovick T L Brown and B Key 1999 Neurovascular relationships in hippocampal
slices physiological and anatomical studies of mechanisms underlying flow-
metabolism coupling in intraparenchymal microvessels Neuroscience v 92 p
47-60
Lujaacuten R J D Roberts R Shigemoto H Ohishi and P Somogyi 1997 Differential
plasma membrane distribution of metabotropic glutamate receptors mGluR1
alpha mGluR2 and mGluR5 relative to neurotransmitter release sites J Chem
Neuroanat v 13 p 219-41
Loumlrincz A T Notomi G Tamaacutes R Shigemoto and Z Nusser 2002 Polarized and
compartment-dependent distribution of HCN1 in pyramidal cell dendrites Nat
Neurosci v 5 p 1185-93
Maccaferri G and C J McBain 1996 The hyperpolarization-activated current (Ih)
and its contribution to pacemaker activity in rat CA1 hippocampal stratum
oriens-alveus interneurones J Physiol v 497 ( Pt 1) p 119-30
Magee J D Hoffman C Colbert and D Johnston 1998 Electrical and calcium
signaling in dendrites of hippocampal pyramidal neurons Annu Rev Physiol v
60 p 327-46
Makara J I Katona G Nyiacuteri B Neacutemeth C Ledent M Watanabe J de Vente T
Freund and N Haacutejos 2007 Involvement of nitric oxide in depolarization-
induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during
activation of cholinergic receptors J Neurosci v 27 p 10211-22
134
Makhinson M P Opazo H J Carlisle B Godsil S G Grant and T J ODell 2006
A novel role for cyclic guanosine 35monophosphate signaling in synaptic
plasticity a selective suppressor of protein kinase A-dependent forms of long-
term potentiation Neuroscience v 140 p 415-31
Mathes C and S H Thompson 1996 The nitric oxidecGMP pathway couples
muscarinic receptors to the activation of Ca2+ influx J Neurosci v 16 p 1702-
9
Megiacuteas M Z Emri T F Freund and A I Gulyaacutes 2001 Total number and
distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1
pyramidal cells Neuroscience v 102 p 527-40
Mergia E A Friebe O Dangel M Russwurm and D Koesling 2006 Spare guanylyl
cyclase NO receptors ensure high NO sensitivity in the vascular system J Clin
Invest v 116 p 1731-7
Miyaji T N Echigo M Hiasa S Senoh H Omote and Y Moriyama 2008
Identification of a vesicular aspartate transporter Proc Natl Acad Sci U S A v
105 p 11720-4
Monaghan D and C Cotman 1985 Distribution of N-methyl-D-aspartate-sensitive L-
[3H]glutamate-binding sites in rat brain J Neurosci v 5 p 2909-19
Monfort P M D Muntildeoz E Kosenko and V Felipo 2002 Long-term potentiation in
hippocampus involves sequential activation of soluble guanylate cyclase
cGMP-dependent protein kinase and cGMP-degrading phosphodiesterase J
Neurosci v 22 p 10116-22
Monyer H R Sprengel R Schoepfer A Herb M Higuchi H Lomeli N Burnashev
B Sakmann and P Seeburg 1992 Heteromeric NMDA receptors molecular
and functional distinction of subtypes Science v 256 p 1217-21
Muir J I L Arancibia-Carcamo A F MacAskill K R Smith L D Griffin and J T
Kittler 2010 NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and
clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the γ2 subunit Proc Natl
Acad Sci U S A v 107 p 16679-84
Muumlller B M U Kistner R W Veh C Cases-Langhoff B Becker E D
Gundelfinger and C C Garner 1995 Molecular characterization and spatial
distribution of SAP97 a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and
135
the Drosophila discs-large tumor suppressor protein J Neurosci v 15 p 2354-
66
Namiki S S Kakizawa K Hirose and M Iino 2005 NO signalling decodes
frequency of neuronal activity and generates synapse-specific plasticity in
mouse cerebellum J Physiol v 566 p 849-63
Nicoll R A and K W Roche 2013 Long-term potentiation Peeling the onion
Neuropharmacology
Noh J R Seal J Garver R Edwards and K Kandler 2010 Glutamate co-release at
GABAglycinergic synapses is crucial for the refinement of an inhibitory map
Nat Neurosci v 13 p 232-8
Nyilas R B Dudok G M Urbaacuten K Mackie M Watanabe B F Cravatt T F
Freund and I Katona 2008 Enzymatic machinery for endocannabinoid
biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals J
Neurosci v 28 p 1058-63
Nyiacuteri G C Csereacutep E Szabadits K Mackie and T Freund 2005 CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience v 136 p 811-22
Nyiacuteri G T Freund and P Somogyi 2001 Input-dependent synaptic targeting of
alpha(2)-subunit-containing GABA(A) receptors in synapses of hippocampal
pyramidal cells of the rat Eur J Neurosci v 13 p 428-42
Ohno-Shosaku T Y Hashimotodani M Ano S Takeda H Tsubokawa and M
Kano 2007 Endocannabinoid signalling triggered by NMDA receptor-mediated
calcium entry into rat hippocampal neurons J Physiol v 584 p 407-18
Ohno-Shosaku T S Sawada and M Kano 2000 Heterosynaptic expression of
depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) in rat hippocampal
cultures Neurosci Res v 36 p 67-71
Ozaki M I Shibuya N Kabashima T Isse J Noguchi Y Ueta Y Inoue A
Shigematsu and H Yamashita 2000 Preferential potentiation by nitric oxide of
spontaneous inhibitory postsynaptic currents in rat supraoptic neurones J
Neuroendocrinol v 12 p 273-81
Paoletti P 2011 Molecular basis of NMDA receptor functional diversity Eur J
Neurosci v 33 p 1351-65
136
Papadia S and G E Hardingham 2007 The dichotomy of NMDA receptor signaling
Neuroscientist v 13 p 572-9
Pifarreacute P A Garciacutea and G Mengod 2007 Species differences in the localization of
soluble guanylyl cyclase subunits in monkey and rat brain J Comp Neurol v
500 p 942-57
Prast H and A Philippu 2001 Nitric oxide as modulator of neuronal function Prog
Neurobiol v 64 p 51-68
Peacuterez-Otantildeo I and M D Ehlers 2004 Learning from NMDA receptor trafficking
clues to the development and maturation of glutamatergic synapses
Neurosignals v 13 p 175-89
OrsquoKeefe J Nadel L The Hippocampus as a Cognitive Map Oxford University Press
1978103-140
Racca C F Stephenson P Streit J Roberts and P Somogyi 2000 NMDA receptor
content of synapses in stratum radiatum of the hippocampal CA1 area J
Neurosci v 20 p 2512-22
Ramoacuten y Cajal S (1893) Estructura del asta de Ammon y fascia dentata Ann Soc Esp
Hist Nat 22
Ramoacuten y Cajal S (1911) Histologie de systeme nerveux de IrsquoHomme et des vertebres
tomme II Paris Malonie
Riou M D Stroebel J M Edwardson and P Paoletti 2012 An alternating GluN1-2-
1-2 subunit arrangement in mature NMDA receptors PLoS One v 7 p e35134
Rozen S and H Skaletsky 2000 Primer3 on the WWW for general users and for
biologist programmers Methods Mol Biol v 132 p 365-86
Roumlhlich Paacutel Szoumlvettan Semmelweis Kiadoacute 2006
Russwurm M S Behrends C Harteneck and D Koesling 1998 Functional
properties of a naturally occurring isoform of soluble guanylyl cyclase Biochem
J v 335 ( Pt 1) p 125-30
Russwurm M and D Koesling 2002 Isoforms of NO-sensitive guanylyl cyclase Mol
Cell Biochem v 230 p 159-64
Russwurm M N Wittau and D Koesling 2001 Guanylyl cyclasePSD-95
interaction targeting of the nitric oxide-sensitive alpha2beta1 guanylyl cyclase
to synaptic membranes J Biol Chem v 276 p 44647-52
137
Ryan T J R D Emes S G Grant and N H Komiyama 2008 Evolution of NMDA
receptor cytoplasmic interaction domains implications for organisation of
synaptic signalling complexes BMC Neurosci v 9 p 6
Schelshorn D W A Schneider W Kuschinsky D Weber C Kruumlger T Dittgen H
F Buumlrgers F Sabouri N Gassler A Bach and M H Maurer 2009
Expression of hemoglobin in rodent neurons J Cereb Blood Flow Metab v 29
p 585-95
Schlossmann J and F Hofmann 2005 cGMP-dependent protein kinases in drug
discovery Drug Discov Today v 10 p 627-34
Schnell S A W A Staines and M W Wessendorf 1999 Reduction of lipofuscin-
like autofluorescence in fluorescently labeled tissue J Histochem Cytochem v
47 p 719-30
Seress L H Abrahaacutem A Hajnal H Lin and S Totterdell 2005 NOS-positive local
circuit neurons are exclusively axo-dendritic cells both in the neo- and archi-
cortex of the rat brain Brain Res v 1056 p 183-90
Sik A M Penttonen A Ylinen and G Buzsaacuteki 1995 Hippocampal CA1
interneurons an in vivo intracellular labeling study J Neurosci v 15 p 6651-
65
Sik A A Ylinen M Penttonen and G Buzsaacuteki 1994 Inhibitory CA1-CA3-hilar
region feedback in the hippocampus Science v 265 p 1722-4
Sobolevsky A I M P Rosconi and E Gouaux 2009 X-ray structure symmetry and
mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor Nature v 462 p 745-56
Somogyi J A Baude Y Omori H Shimizu S El Mestikawy M Fukaya R
Shigemoto M Watanabe and P Somogyi 2004 GABAergic basket cells
expressing cholecystokinin contain vesicular glutamate transporter type 3
(VGLUT3) in their synaptic terminals in hippocampus and isocortex of the rat
Eur J Neurosci v 19 p 552-69
Standaert D G G B Landwehrmeyer J A Kerner J B Penney and A B Young
1996 Expression of NMDAR2D glutamate receptor subunit mRNA in
neurochemically identified interneurons in the rat neostriatum neocortex and
hippocampus Brain Res Mol Brain Res v 42 p 89-102
138
Stuehr D J Santolini Z Wang C Wei and S Adak 2004 Update on mechanism
and catalytic regulation in the NO synthases J Biol Chem v 279 p 36167-70
Sumita K Y Sato J Iida A Kawata M Hamano S Hirabayashi K Ohno E Peles
and Y Hata 2007 Synaptic scaffolding molecule (S-SCAM) membrane-
associated guanylate kinase with inverted organization (MAGI)-2 is associated
with cell adhesion molecules at inhibitory synapses in rat hippocampal neurons
J Neurochem v 100 p 154-66
Swanwick C M Shapiro Z Yi K Chang and R Wenthold 2009 NMDA receptors
interact with flotillin-1 and -2 lipid raft-associated proteins FEBS Lett v 583
p 1226-30
Tabuchi K J Blundell M R Etherton R E Hammer X Liu C M Powell and T
C Suumldhof 2007 A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases
inhibitory synaptic transmission in mice Science v 318 p 71-6
Takahashi H and J Magee 2009 Pathway interactions and synaptic plasticity in the
dendritic tuft regions of CA1 pyramidal neurons Neuron v 62 p 102-11
Tamaacutes G A Lorincz A Simon and J Szabadics 2003 Identified sources and targets
of slow inhibition in the neocortex Science v 299 p 1902-5
Tanaka J M Markerink-van Ittersum H Steinbusch and J De Vente 1997 Nitric
oxide-mediated cGMP synthesis in oligodendrocytes in the developing rat
brain Glia v 19 p 286-97
Tao H W and M Poo 2001 Retrograde signaling at central synapses Proc Natl Acad
Sci U S A v 98 p 11009-15
Taqatqeh F E Mergia A Neitz U Eysel D Koesling and T Mittmann 2009 More
than a retrograde messenger nitric oxide needs two cGMP pathways to induce
hippocampal long-term potentiation J Neurosci v 29 p 9344-50
Teunissen C H Steinbusch M Markerink-van Ittersum D Koesling and J de Vente
2001 Presence of soluble and particulate guanylyl cyclase in the same
hippocampal astrocytes Brain Res v 891 p 206-12
Tochio H Y K Mok Q Zhang H M Kan D S Bredt and M Zhang 2000
Formation of nNOSPSD-95 PDZ dimer requires a preformed beta-finger
structure from the nNOS PDZ domain J Mol Biol v 303 p 359-70
139
Toth K G Suares J J Lawrence E Philips-Tansey and C J McBain 2000
Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse J
Neurosci v 20 p 8279-89
Tovar K and G Westbrook 2002 Mobile NMDA receptors at hippocampal
synapses Neuron v 34 p 255-64
Toacuteth K Z Borhegyi and T F Freund 1993 Postsynaptic targets of GABAergic
hippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of broca complex J
Neurosci v 13 p 3712-24
Valtschanoff J G and R J Weinberg 2001 Laminar organization of the NMDA
receptor complex within the postsynaptic density J Neurosci v 21 p 1211-7
Van Staveren W C H W Steinbusch M Markerink-Van Ittersum D R Repaske
M F Goy J Kotera K Omori J A Beavo and J De Vente 2003 mRNA
expression patterns of the cGMP-hydrolyzing phosphodiesterases types 2 5 and
9 during development of the rat brain J Comp Neurol v 467 p 566-80
Vruwink M H H Schmidt R J Weinberg and A Burette 2001 Substance P and
nitric oxide signaling in cerebral cortex anatomical evidence for reciprocal
signaling between two classes of interneurons J Comp Neurol v 441 p 288-
301
Wang J and R S Zucker 2001 Photolysis-induced suppression of inhibition in rat
hippocampal CA1 pyramidal neurons J Physiol v 533 p 757-63
Watanabe M M Fukaya K Sakimura T Manabe M Mishina and Y Inoue 1998
Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum
(mossy fibre-recipient layer) of the mouse hippocampal CA3 subfield Eur J
Neurosci v 10 p 478-87
Watanabe M Y Inoue K Sakimura and M Mishina 1993 Distinct distributions of
five N-methyl-D-aspartate receptor channel subunit mRNAs in the forebrain J
Comp Neurol v 338 p 377-90
Wendland B F E Schweizer T A Ryan M Nakane F Murad R H Scheller and
R W Tsien 1994 Existence of nitric oxide synthase in rat hippocampal
pyramidal cells Proc Natl Acad Sci U S A v 91 p 2151-5
Wilson R I and R A Nicoll 2001 Endogenous cannabinoids mediate retrograde
signalling at hippocampal synapses Nature v 410 p 588-92
140
Wood K C A M Batchelor K Bartus K L Harris G Garthwaite J Vernon and J
Garthwaite 2011 Picomolar nitric oxide signals from central neurons recorded
using ultrasensitive detector cells J Biol Chem v 286 p 43172-81
Xu J R Chen J Zhang and C Chen 2010 Endocannabinoids differentially modulate
synaptic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons PLoS One v 5
p e10306
Yamasaki M M Matsui and M Watanabe 2010 Preferential localization of
muscarinic M1 receptor on dendritic shaft and spine of cortical pyramidal cells
and its anatomical evidence for volume transmission J Neurosci v 30 p 4408-
18
Zhang X L Z Y Zhou J Winterer W Muumlller and P K Stanton 2006 NMDA-
dependent but not group I metabotropic glutamate receptor-dependent long-
term depression at Schaffer collateral-CA1 synapses is associated with long-
term reduction of release from the rapidly recycling presynaptic vesicle pool J
Neurosci v 26 p 10270-80
141
XI SAJAacuteT KOumlZLEMEacuteNYEK JEGYZEacuteKE
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent első szerzős koumlzlemeacutenyek
Szabadits E Csereacutep C Szőnyi A Fukazawa Y Shigemoto R Watanabe M Itohara
S Freund TF and Nyiri G (2011) NMDA receptors in hippocampal
GABAergic synapses and their role in nitric oxide signaling J Neurosci
31(16)5893-5904
Szabadits E Csereacutep C Ludaacutenyi A Katona I Gracia-Llanes J Freund TF Nyiacuteri G
(2007) Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for
retrograde nitric oxide signaling J Neurosci 27(30)8101-11 Megosztott
elsőszerzőseacuteg
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent nem első szerzős koumlzlemeacutenyek
Csereacutep C Szabadits E Szőnyi A Watanabe M Freund TF Nyiri G (2012) NMDA
Receptors in GABAergic Synapses during Postnatal Development PLoS ONE
7(5)e37753
Csereacutep C Szőnyi A Veres JM Neacutemeth B Szabadits E de Vente J Haacutejos N Freund
TF and Nyiri G (2011) Nitric oxide signaling modulates synaptic transmission
during early postnatal development Cerebral Cortex 212065-2074
Egyeacuteb ndash nem az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent ndash koumlzlemeacutenyek
Nyiri G Cserep C Szabadits E Mackie K Freund TF (2005) CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience 136(3)811-22
Nyiri G Szabadits E Cserep C Mackie K Shigemoto R Freund TF (2005) GABA(B)
and CB1 cannabinoid receptor expression identifies two types of septal
cholinergic neurons Eur J Neurosci 213034-3042
142
XII KOumlSZOumlNETNYILVAacuteNIacuteTAacuteS
Szeretneacutem megkoumlszoumlnni a kitartoacute taacutemogataacutest eacutes a segiacutetseacuteget eacutedesanyaacutemnak
nagymamaacutemnak eacutes feacuterjemnek mert neacutelkuumlluumlk nem joumlhetett volna leacutetre ez az eacutertekezeacutes
A tudomaacutenyos munkaacuteval kapcsolatos szemleacuteletbeli eacutes moraacutelis neveleacutest eacutes hasznos
tudomaacutenyos tanaacutecsaikat nagyon koumlszoumlnoumlm Prof Freund Tamaacutes laborvezetőnek eacutes Dr
Nyiri Gaacutebor teacutemavezetőmnek Ezenkiacutevuumll szeretneacutem megkoumlszoumlnni az Agykeacutereg
kutatoacutecsoport minden tagjaacutenak a sok eacuteves segiacutetseacuteget eacutes hogy emberileg is olyan
koumlrnyezetben dolgozhattam ami azt gondolom paacuteratlan
6
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegehelliphelliphelliphellip97
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok nagy reacutesze
mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatokhelliphelliphellip99
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
poszszinaptikus NMDA receptorokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip102
VII Megbeszeacuteleacuteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip106
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphellip106
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
salhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip108
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC mediaacutelta jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip110
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesrahelliphelliphelliphellip111
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg
szinapszisaibanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip112
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokbanhelliphellip114
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacuterahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip117
VII8 Az NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid rendszerrel a
GABAerg szinapszisokbanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip118
VIII Koumlvetkezteteacutesek120
IX Oumlsszefoglalaacutes121
XIrodalomjegyzeacutek121
XI Sajaacutet koumlzlemeacutenyek jegyzeacuteke141
XII Koumlszoumlnetnyilvaacuteniacutetaacutes142
7
II ROumlVIDIacuteTEacuteSEK JEGYZEacuteKE
2-AG 2-arachidonil-glicerol
5-HT3 szerotonin
ACSF mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutek
AIS axon iniciaacutelis szakasz
AKD agonista-koumltő domeacuten
AMPA (2-amino-3-(5-metil-3-oxo-12-oxazol-4-il)propaacutensav
BDNF agyi neurotrofikus faktor
BH4 tertahidrobiopterin
CA1-3 Cornu Ammonis (Ammon-szarv) 1-3 reacutegioacutei
CAMKII kalcium-kalmodulin-fuumlggő kinaacutez
cAMP ciklikus adenozin monofoszfaacutet
CASK kalcium-kalmodulin-fuumlggő szerin kinaacutez
CB1R 1-es tiacutepusuacute kannabinoid receptor
CCK kolecisztokinin
CCK-R kolecisztokinin-receptor
cDNS komplementer DNS
cGMP ciklikus guanozin monofoszfaacutet
CNG ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
COX ciklooxigenaacutez
CREB cAMP-fuumlggő szakasz-koumltő feheacuterje
CRIP kannabinoid-receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
D-AP5 D(-)-2-amino-5-foszfonovaleriaacutensav
DAB 33rsquo-diaminobenzidin
DAG diacilglicerol
DEPC dietilpirokarbonaacutet
DLC dinein-koumlnnyűlaacutenc
DSE depolarizaacutecioacute-indukaacutelta serkenteacuteselnyomaacutes
DSI depolarizaacutecioacute-indukaacutelta gaacutetlaacuteselnyomaacutes
EC sejten kiacutevuumlli
eCB endokannabinoid
8
eNOS endoteliaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
EPSP serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
ER endoplazmaacutes retikulum
FAD flavin-adenin dinukleotid
FMN flavin mononukleotid
GABA gamma-amino vajsav
GABAAR A-tiacutepusuacute GABA-receptor
GAD65 glutaminsav dehidrogenaacutez (65 kD-os)
GC guanilaacutet-ciklaacutez
GKAP guanilaacutet-kinaacutez kapcsolt feheacuterje
GluN1-3 NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet-receptor 1-3-as alegyseacutege
GRIP1 glutamaacutet-receptor koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
GTP guanozin trifoszfaacutet
HCN hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-szabaacutelyozott ioncsatorna
HSA humaacuten szeacuterum-albumin
IBMX 3-izobutil-1-metilxantin
IC sejten beluumlli
IN interneuron
iNOS indukaacutelhatoacute nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
IP3 inozitol-trifoszfaacutet
IPSP gaacutetloacute posztszinaptikus potenciaacutel
IS-1-3 interneuron-szelektiacutev interneuron 1-3-as tiacutepusa
KO geacutenkiuumltoumltt
L-NAME L-nitroarginin-metil-eacuteszter
LOX lipoxigenaacutez
LTDi gaacutetloacute szinapszis hosszuacute-taacutevuacute depresszioacuteja
LTP hosszuacute taacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutes
mAChR muszkarinos tiacutepusuacute acetilkolin-receptor
mEPSP miniatűr serkentő posztszinaptikus potenciaacutel
mGluR metabotropikus glutamaacutet-receptor
mRNS hiacutervivő ribonukleinsav
NADPH nikotinamid-adanin-dinukleotid
9
NCAM neuronaacutelis sejt-adheacutezioacutes molekula
NGF idegi noumlvekedeacutesi faktor
NHA N-hidroxi-arginin
NMDA N-metil-D-aszpartaacutet
nNOS neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez
NO nitrogeacuten-monoxid
NOsGC nitrogeacuten-monoxid-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutez
NTD N-terminaacutelis domeacuten
O-LM oriens-laconosum-moleculare interneuron
ODQ oxadiazolo-quinoxalin
PB foszfaacutet puffer
PCR polimeraacutez-laacutencreakcioacute
PDZ PSD-95Discs largeZonula occludens domeacuten
PKA protein-kinaacutez-A
PKG protein-kinaacutez-G
PLC foszfolipaacutez-C
PP perforaacutens-paacutelya
PP1 protein-foszfataacutez
PSD-95 posztszinaptikus denzitaacutes-95 feheacuterje
PV parvalbumin
RhoA Ras-homoloacuteg geacutencslaacutedba tartozoacute feheacuterje
ROS reaktiacutev oxigeacutengyoumlk
SAP-102 szinapszis-asszociaacutelt feheacuterje-102
SDS naacutetrium-dodecil-szulfaacutet
sGC szolubilis guanilaacutet-ciklaacutez
SKA Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt sejt
SNP naacutetrium-nitroprusszid
SOM szomatosztatin
SPR P-anyag-receptor
SSCAM synaptic scaffolding proteinszinaptikus aacutellvaacutenyozoacutefeheacuterje
STD roumlvid taacutevuacute depresszioacute
str Stratumreacuteteg
10
TBS Tris-pufferelt soacuteoldat
THB tetrahidrobiopterin
TTX tertrodotoxin
VASP vazodilataacutetor-stimulaacutelt foszfoprotein
VDCC feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatorna
vGluT3 3-as tiacutepusuacute vezikulaacuteris glutamaacutettranszporter
VIP vazoaktiacutev intesztinaacutelis polipeptid
11
III BEVEZETEacuteS
Ebben a fejezetben egy roumlvid aacuteltalaacutenos bevező utaacuten ismertetem a hippokampusz
mint kiacuteseacuterleteink modellteruumlleteacutenek a szerkezeteacutet eacutes műkoumldeacuteseacutet majd reacuteszletezem az
eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban kulcsfontossaacuteguacute retrograacuted jelaacutetvitel aacuteltalaacutenos ismeacuterveit Ezt
koumlvetően taacutergyalom a dolgozat alapjaacuteul szolgaacuteloacute nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel elemeit
valamint az NMDA receptorok jellemzőit
III1 Agyunkroacutel eacutes a megismereacutesről filozoacutefiai meggondolaacutesok
Agyunk a termeacuteszet talaacuten legcsodaacutelatosabb eacutes legbonyolultabb keacutepződmeacutenye
Szinte felfoghatatlan hogy idegsejtek koumlzoumltti kapcsolatok eacutes ingeruumlletek keacutepesek olyan
komplex folyamatokat leacutetrehozni mint az emberi gondolkodaacutes logika szemeacutelyiseacuteg
vagy kreativitaacutes A nagy keacuterdeacutes hogy a bdquomegismereacutes taacutergyardquo kutathatoacute felfoghatoacute-e
ugyanazzal amit megismerni kiacutevaacutenunk A goumlroumlg bdquogignoscoacuterdquo (megismer) szoacute eredeti
jelenteacutese szagol szimatol de maacutes a tudaacutessal (bdquooidardquo) gondolkodaacutessal (bdquonoeoacuterdquo)
kapcsolatos szavak eredeti jelenteacutese is a eacuterzeacutekszervi műkoumldeacutessel főleg a laacutetaacutessal fuumlggoumltt
oumlssze Az oacutekori goumlroumlg filozoacutefiaacuteban tehaacutet a megismereacutest eacutes gondolkodaacutest egyfajta
bdquoeacutertelemmel megtoumlltoumltt szemleacutelődeacutesnekrdquo tekintetteacutek Elmeacuten a leacuteleknek azt a reacuteszeacutet
eacutertetteacutek melyben eacuterzeteinket eacutes eacuteszleleteinket taacuteroljuk A szoacute maga Platoacutennaacutel jelenik
meg előszoumlr eacutes maacutes alapokra helyezi a megismereacutes filozoacutefiaacutejaacutet (Steiger K 2008) A
platoacuteni anamneacutezis (visszaemleacutekezeacutes)-elmeacutelet (Platoacuten Menoacuten) leacutenyege hogy a leacutelekben
benne lakozik minden tudaacutes csak megfelelő keacuterdeacutesekkel elő kell vezetni fel kell
eleveniacuteteni az bdquoelfelejtettrdquo tudaacutest- vissza kell emleacutekezni Platoacuten ezen elmeacutelete alapjaacuten a
megfelelő keacuterdeacutesek felveteacuteseacutevel lehetőseacuteguumlnk nyiacutelhat akaacuter az agy megismereacuteseacutere is
Platoacuten azonban a Barlanghasonlat ciacutemű dialoacutegussal (Platoacuten Aacutellam VII 514a-517a)
tovaacutebb megy a megismereacutesről valoacute gondolkodaacutesban A szinte teljes tudatlansaacutegtoacutel (a
barlang aacuternyai) az alapvető megismereacutesen (a bdquokinti vilaacutegrdquo) aacutet a legmagasabb szintű
gondolkodaacutesig (Platoacutennaacutel az ideaacutek vilaacutega a hasonlatban a Nap szemleacuteleacutese) terjedő
leacutepeacuteseken kersztuumll vezet az uacutet De vajon melyik leacutepcsőfokon aacutell a mai tudomaacutenyos
megismereacutes Valoacuteban azt eacuteszleljuumlk kiacuteseacuterleteink soraacuten ami meghataacuterozza agyunk
műkoumldeacuteseacutet teacutenyleg uacutegy műkoumldik ahogy mi elkeacutepzeljuumlk Laacutetjuk az aacuternyakat adoacute
12
taacutergyakat vagy maacuter esetleg kijutottunk a barlangboacutel is Vagy meacuteg mindig csak az
aacuternyakat laacutetjuk a barlangban lekoumltoumlzve Eacutes eljuthatunk-e egyaacuteltalaacuten a Nap
felfedezeacuteseacuteig Az olvasoacutera biacutezom eacuten nem merek aacutellaacutest foglalni a keacuterdeacutesben de egy
biztos csak megfelelő alaacutezattal lehet a tudomaacutenyhoz eacutes agyunk megismereacuteseacutehez nyuacutelni
III2 Az koumlzponti idegrendszerről aacuteltalaacuteban
Az emberi agyat nagysaacutegrendileg 1011
(szaacutez-milliaacuterd) idegsejt alkotja a
koumlzoumlttuumlk leacutetrejoumlvő szinapszisok szaacutema 1014
-ra (szaacutezezer-milliaacuterdra) tehető (Drachman
2005) Ezen kapcsolatok keacutepezik minden idegi műkoumldeacutes alapjaacutet Az idegsejtek preciacutezen
huzalozott mikrohaacuteloacutezataiban specifikus informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera nyiacutelik lehetőseacuteg
Idegrendszeruumlnk nem a sejtek szaporiacutetaacutesaacuteval (sejtosztoacutedaacutes) eacuteri el az uacutejonnan beeacuterkező
ingerek informaacutecioacute feldolgozaacutesaacutet eacutes taacuterolaacutesaacutet hanem a megleacutevő idegsejtek
kapcsolatainak (szinapszisainak) erősiacuteteacuteseacutevel uacutej szinapszisok leacutetrehozaacutesaacuteval Kiveacutetel
termeacuteszetesen ez aloacutel is akad idegi őssejtek talaacutelhatoacutek toumlbb helyen is az emlős koumlzponti
idegrendszerben eacutes neacutehol peacuteldaacuteul a szagloacutegumoacuteban eacutes a hippokampusz gyrus dentatus-
aacutenak szemcssejtjei koumlzoumltt keacutepesek uacutej idegsejteket leacutetrehozni eacutes azokat a haacuteloacutezatba
eacutepiacuteteni Ezen uacutej sejteknek alapvető szerepe van az egyedre jellemző haacuteloacutezat
kialakiacutetaacutesaacuteban (Bergmann and Friseacuten 2013 Freund et al 2013) Talaacuten a legfontosabb
szabaacutelyozaacutesi moacuted amivel az idegrendszer alkalmazkodik a bejoumlvő ingerekhez illetve
amivel a bejoumlvő ingereket integraacutelja belső vilaacutegunk aacutellapotaacuteval az a szinaptikus
plaszticitaacutes A szinapszisok nem aacutellandoacutesult keacutepződmeacutenyek folyamatosan vaacuteltoznak
leeacutepuumllnek kapcsolatok amik maacuter feleslegesseacute vaacuteltak miacuteg maacutesok megerősoumldnek
nagyobbak lesznek Minden emleacutek egy speciaacutelis szinapszis mintaacutezattal rendelkezik Az
hogy ki mennyire keacutepes komplex kreatiacutev gondolkodaacutesra ezen idegi mikro-haacuteloacutezatok
kapcsoltsaacutegaacutetoacutel szinaptikus erősseacutegeitől fuumlgg eacutes nem az idegsejtek szaacutemaacutetoacutel (normaacutelis
agyi műkoumldeacutest felteacutetelezve)
III3 A hippokampusz feleacutepiacuteteacutese eacutes szerepe
III31 A hippokampusz nevezeacutektana reacutetegződeacutese
13
A dolgozat teacutemaacutejaacutet keacutepező kiacuteseacuterletek raacutegcsaacuteloacutekban keacuteszuumlltek eacutes a legtoumlbb
szakirodalmi adat is azokroacutel aacutell rendelkezeacutesre iacutegy a dolgozatban a raacutegcsaacuteloacute
hippokampusz anatoacutemiaacutejaacuteroacutel adok roumlvid bevezeteacutest A hippokampusz az archipallium
reacutesze fejlődeacutestanilag az agy ősibb reacuteszeacutehez tartozik Hippokampusz jelenteacutese csikoacutehal
szerkezeacutere jellemző kettős bdquoCrdquo alakja miatt kapta a neveacutet A hippokampusz formaacutecioacute
keacutet joacutel meghataacuterozott reacutesze az Ammon-szarv (Cornu Ammonis) eacutes a gyrus dentatus
A bdquoCornu Ammonisrdquo (bdquokosszarvrdquo) neacutev szinteacuten az alakjaacutera vezethető vissza A
keacutetoldali hippokampuszt a fimbria-fornix (maacutesneacuteven lyra davidis vagy psalterium
jelenteacutese oacutekori sokhuacuteros haacuterfaszerű hangszer szinteacuten alakjaacutera utal) koumlti oumlssze
1 Aacutebra A hippokampusz sematikus aacutebraacuteja Ramoacuten y Cajal (1893) nyomaacuten
Az aacutebraacuten a hippokampusz-szubikulaacuteris komplex principaacutelis sejtjeinek vaacutezlatos kapcsolat
rendszere laacutethatoacute A hippokampusz speciaacutelis memoacuteriafolyamatokban jaacutetszott
műkoumldeacuteseacuteben alapvető fontossaacuteguacute szerepet jaacutetszik a gyrus dentatus szemcsesejtjei eacutes az
Ammon-szarv CA3 majd CA1 piramissejtjei koumlzt leacutetrejoumlvő uacuten bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo A hippokampusz legjelentősebb serkentő bemeneteacutet a kuumllső- eacutes belső
vilaacutegunkboacutel szaacutermazoacute informaacutecioacutekat egyaraacutent integraacuteloacute entorhinaacutelis keacuteregből joumlvő
rostok alkotjaacutek (perforaacutens paacutelya)
14
A hippokampusz joacutel elkuumlloumlnuumll az agykeacuteregtől (neopallium) az entorhinaacutelis
keacutereg 6 reacutetegű sejtaacutellomaacutenyaacuteboacutel szubikulumon mint aacutetmeneti keacuteregteruumlleten keresztuumll
jutunk az archikortikaacutelis hippokampuszba (1aacutebra) Santiago Ramoacuten y Cajal (1893
1911) majd keacutesőbb taniacutetvaacutenya Lorente de Noacute (1934) Golgi impregnaacutecioacutes vizsgaacutelatai
vezettek a hippokampusz kuumlloumlnboumlző sejtjeinek (principaacutelis eacutes bdquonem-principaacutelisrdquo
sejteknek) meghataacuterozaacutesaacutehoz valamint ezek alapjaacuten a hippokampusz reacutegioacuteinak
nevezeacutektanaacutenak bevezeteacuteseacutehez (Lorente de Noacute 1934) amit a mai napig hasznaacutelunk Az
Ammon-szarv reacutegioacutei (a bdquoCornu Ammonisrdquo roumlvidiacuteteacutese alapjaacuten) CA1 reacutegioacute iacuteves
kanyarodoacute reacuteszeacutet CA3ab reacutegioacutenak a gyrus dentatus hilusaacuteba nyuacuteloacute reacuteszeacutet CA3c
reacutegioacutenak nevezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetnek CA2 reacutegioacutet is melyek CA3 piramissejt
tulajdonsaacutegokat mutatnak de nem kapnak moharost bemenetet Raacutegcsaacuteloacutekban e reacutegioacute
meacuterete kicsi Ezen kiacutevuumll megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a gyrus dentatus-t melynek szinteacuten bdquoCrdquo
alakja reacuteveacuten joumln leacutetre a hippokampuszra jellemző kettős bdquoCrdquo forma A gyrus dentatus
elsődleges principaacutelis sejtjei a szemcsesejtek melyek a hilus koumlruumll egy alsoacute (vagy
kuumllső) eacutes egy felső (vagy belső) eacutelbe rendeződnek Az Ammon-szarv eacutes gyrus dentatus
koumlzoumltti hasadeacutekot nevezzuumlk fissura hippocampinak A hippokampusz egyes reacutegioacuteit
tovaacutebbi reacutetegekre lehet osztani (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter 1995)
Az Ammon-szarv reacutetegződeacutese
- alveus (csak a CA1 reacutegioacuteban)
- stratum oriens
- stratum pyramidale
- stratum lucidum (a CA3 specifikus egyeduumllaacutelloacute reacutetege)
- stratum radiatum
- stratum lacunosum-moleculare
A gyrus dentatus-ban az alaacutebbi reacutetegek talaacutelhatoacutek
- stratum moleculare
- stratum granulosum
- hilus
15
III32 A hippokampusz principaacutelis sejtjei a bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo
A hippokampusz principaacutelis sejtjei az Ammon-szarv piramissejtjei valamint a
gyrus dentatusban leacutevő szemcsesejtek eacutes mohasejtek A CA1 piramissejtek lokaacutelis
kollateraacutelisai maacutes piramis sejteket kismeacuterteacutekben idegzik be a maradeacutek helyi
kollateraacutelisaik főkeacutent helyi uacuten visszacsatoloacute gaacutetloacute interneuronokon veacutegződnek A CA3
piramissejtek joacuteval nagyobbak a CA1 piramissejtekneacutel apikaacutelis dendritjuumlk a piramisejt-
reacuteteg alatti str lucidumban roumlgtoumln elaacutegazik eacutes szaacutemos tuumlske is talaacutelhatoacute rajta Speciaacutelis
keacutepződmeacutenyuumlk az uacuten bdquothorny excrescencesrdquo szarv szerű kituumlremkedeacutesek melyen a
szemcsesejtek oacuteriaacutes mohaterminaacuteisai veacutegződnek A CA3 piramsejtek erőteljes rekurrens
illetve ellenoldali associaacutecioacutes kapcsolatokkal rendelkeznek A CA3c piramissejtejei
kisseacute kuumlloumlnboumlznek a CA3ab sejtjeitől apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeik nem nagyon
kuumlloumlnboumlzetethetők meg eacutes mindkettő gazdagon rendelkezik szarv-szerű
kituumlremkedeacutesekkel
A gyrus dentatus szemcsesejtjeinek nincsenek bazaacutelis dendritjeik apikaacutelis
dendritjuumlk a str moleculare-ban fut egeacuteszen a fissura hippocampiig Nincsenek helyi
rekurrens kapcsolataik egymaacutest nem idegzik be helyi kollateraacutelisokat adnak viszont a
hilusban elhelyezkedő mohasejtekre A mohasejtek eacuterdekes sejttiacutepust keacutepviselnek
Serkentő sejtek szaacutemos tuumlskeacutevel a dendritjeiken de nem toumlmoumlruumllnek kuumlloumln reacutetegbe a
hilusban elszoacutertan talaacutelhatoacutek Terminaacutelisaik a szemcsesejtek proximaacutelis
dendritszakaszaira (esetenkeacutent sejttestjeacutere) vetiacutetenek vissza Egyes elmeacuteletek szerint
szaacutermazaacutesukat tekintve lecsuacuteszott piramissejtek ami annak tuumlkreacuteben hogy
morfoloacutegiailag nehezen kuumlloumlnboumlztethetők meg a CA3c piramissejtjeitől eacutes a CA3
bizonyiacutetottan visszavetiacutet a gyrus dentatus szemcssejtjeire nem lehetetlen
A hippokampusz serkentő kapcsolatrendszereacutenek legfontosabb
informaacutecioacutefeldolgozoacute mechanizmusa az uacuten bdquohaacuteromszinapszisos hurokrdquo A
hippokampusz legjelentősebb glutamaacuteterg bemente az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkezik a
szubikulumon keresztuumll Az enthorninaacutelis keacutereg integraacutelja a kuumlloumlnboumlző agykeacutergi
eacuterzeacutekszervi teruumlletekről szaacutermazoacute maacuter előzetesen feldolgozott kuumllső eacutes belső vilaacutegunkat
reprezentaacuteloacute informaacutecioacutet eacutes ezt koumlzvetiacuteti a hippokampusz feleacute a perforaacutens paacutelyaacuten
keresztuumll A perforaacutens paacutelya (PP) az Ammon-szarv eacutes gyrus detatus hataacuteraacuten futva leacutep be
egyreacuteszt a CA1-3 reacutegioacute str lacunosum-moleculare-ba maacutesreacuteszt a gyrus dentatus str
16
moleculare-ba A PP rostjai a str moleculare kuumllső 23-aacuteban a szemcsesejtek dendritjein
(illetve bizonyos interneuronok dendritjein laacutesd III34 alfejezetet) veacutegződnek
topografikusan Ez a PP-szemcsesejt szinapszis a jelfeldolgozaacutes első leacutepcsője A
szemcsesejtek ingeruumllete a mohaterminaacutelisokon keresztuumll tevődik aacutet a CA3
piramissejtek proximaacutelis dendritszakaszaira (illetve bizonyos interneuronokra laacutesd
III33 alfejezetet) kialakiacutetva a CA3 reacutegioacute kuumlloumln speciaacutelis reacutetegeacutet a str lucidumot Ez
keacutepezi a informaacutecioacute feldolgozaacutes maacutesodik aacutellomaacutesaacutet A CA3 piramissejtek ingeruumllete a
Schaffer Kaacuteroly (1864-1939) utaacuten elnevezett Schaffer-kollateraacutelisokon keresztuumll jut
veacuteguumll a CA1 piramisejtek apikaacutelis eacutes bazaacutelis dendritjeire mely a 3 szinapszist keacutepezi a
bdquohaacuteromszinapszisos-hurokbanrdquo A CA1 piramisejtek rostjai az alveusban oumlsszeszedődve
a szubikulumon keresztuumll visszateacuternek az entorhinaacutelis keacuteregbe (de maacutesik reacutetegeacutebe) A
hippokampusz aacuteltal feldolgozottaacutetdolgozott informaacutecioacute tehaacutet aacutetteacutetelesen az entorhinaacutelis
keacuteregből jut vissza a toumlbbi agykeacutergi teruumlletre (OrsquoKeefe Nadel 1978 Amaral Witter
1995)
III33 A hippokampusz szerkezeteacutenek szerepe a deklaratiacutev memoacuteria
kialakiacutetaacutesaacuteban
A hippokampusznak keacutetseacutegbevonhatatlan szerepe van a tanulaacutes- eacutes
memoacuteriafolyamatokban Az uacutej informaacutecioacutek feldolgozaacutesa soraacuten keacutet folyamatra van
szuumlkseacuteg első koumlrben egy generalizaacuteloacute folyamat megy veacutegbe (a bdquotaacutergyrdquo besorolaacutesa a
megfelelő agyunkban maacuter leacutetező bdquoskatulyardquo megkereseacuteseacutevel) majd egy specifikaacutecioacute
joumln leacutetre (a bdquoskatulyaacutenrdquo beluumll az uacutej bdquodologrdquo miben teacuter el a bdquoskatulyardquo toumlbbi elemeacutetől)
Ennek pontos lekeacutepezeacuteseacutehez keacutet kuumlloumln neuronhaacuteloacutezatra van szuumlkseacuteg A generalizaacuteloacute
folyamat az agykeacutergi műkoumldeacuteshez koumlthető a koumlrnyezet reprezentaacutecioacuteja jelentősen
aacutetfedő sejtaktivitaacutesok reacuteveacuten valoacutesul meg iacutegy specifikus informaacutecioacute nem joumlhet leacutetre a
haacuteloacutezatban A specifikaacutecioacute a hippokampusz feladata a koumlrnyezet lekeacutepezeacutese szinte aacutet
nem fedő mikrohaacuteloacutezatok kialakulaacutesaacuteval joumln leacutetre (Kaacuteli S eacutes Acsaacutedy L 2003) Vagyis
a hippokampusz a deklaratiacutev memoacuteriaacuteban jaacutetszik szerepet ez tartalmazza a bdquotiszta
fogalmakatrdquo (clarus3= vilaacutegos) De mi az a szerkezeti kuumlloumlnbseacuteg ami az agykeacutereggel
szemben keacutepes hasonloacute bementekhez kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati aktivitaacutest produkaacutelni A
memoacuteria alapjaacuteul szolgaacuteloacute Hebb-feacutele autoasszociatiacutev haacuteloacutezat ugyanis mind az
17
agykeacuteregben mind a hippokampuszban megtalaacutelhatoacute A vaacutelasz a bdquohaacuteromszinapszisos
hurokrdquo egyes principaacutelis sejtjeinek egyedi tulajdonsaacutegaiban eacutes kapcsolataiban talaacutelhatoacute
(Acsaacutedy eacutes Kaacuteli 2007) A generalizaacutelt informaacutecioacute az entorhinaacutelis keacutergen keresztuumll
eacuterkezik agyunk egyik legkuumlloumlnlegesebb serkentő sejtjeacutere a szemcsesejtre ami a
legfontosabb aacutellomaacutes a specifikus informaacutecioacute kialakiacutetaacutesaacuteban A szemcsesejtek nagyon
erős szűreacutest veacutegeznek a bejoumlvő informaacutecioacuten azaacuteltal hogy rendkiacutevuumll hiperpolarizaacuteltak eacutes
nagyon alacsony az alapaktivitaacutesuk Mivel nincsenek bazaacutelis dendritjeik eacutes egymaacutesssal
sincsenek oumlsszekoumltve nem joumln leacutetre autoasszociatiacutev haacuteloacutezat a bekeruumllő informaacutecioacute
nagyon pontosan keacutepeződik le a szemcsesejtekben A gyrus dentatus legfontosabb
feladata tehaacutet a jel szelekcioacuteja eacutes kategorizaacutecioacuteja A koumlvetkező leacutepeacutes hogy a
szemcsesejtek a megszűrt informaacutecioacutet rendkiacutevuumll pontosan adjaacutek aacutet a CA3
piramissejteknek Ehhez egyreacuteszt annak a neacutehaacuteny ceacutelelemnek a nagyon pontos
kivaacutelasztaacutesa szuumlkseacuteges ami a CA3 reacutegioacuteban az informaacutecioacutet koacutedoloacute autoasszociatiacutev
mikrohaacuteloacutezatot leacutetrehozza maacutesreacuteszt a haacuteloacutezat toumlbbi tagjaacutenak elcsendesiacuteteacutese A
szemcsesejt speciaacutelis egyedi terminaacutelisa a mohaterminaacutelis keacutepes ellaacutetni mindkeacutet
feladatot egyszerre A moharostok ceacutelelem specifikusan keacutetfeacutele terminaacutelissal
rendelkeznek az oacuteriaacutes terminaacutelisok kizaacuteroacutelag piramissejt-tuumlskeacuteken a kis terminaacutelisok
csak helyi GABAerg interneuronokon veacutegződnek Az egy szemcsesejt aacuteltal adott oacuteriaacutes-
mohaterminaacutelisok szaacutema igen keveacutes (szaacutezas nagysaacutegrendű) de nagy hateacutekonysaacuteguacute
emellett a kis mohaterminaacutelisok szaacutema araacutenyait tekintve oumltszoumlroumlseacutere tehető a
serkentőhoumlz keacutepest (Acsaacutedy et al 1998) Ezzel a kapcsolatrendszerrel egysejt szinten
nagy hateacutekonysaacuteguacute pontos ingeruumllet-aacutetadaacutes populaacutecioacutes szinten erős gaacutetlaacutes eacuterhető el a
haacuteloacutezatban A keacutet terminaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegaiban fellelhető kuumlloumlnbseacutegek tovaacutebbi
magyaraacutezatot adnak az informaacutecioacutekoacutedolaacutes szabaacutelyozaacutesaacutera Miacuteg az oacuteriaacutesterminaacutelisok a
transzmisszioacute frekvenciaacutejaacutenak noumlvekedeacuteseacutevel facilitaacuteloacute szinaptikus vaacutelaszt (facilitaacuteloacute
EPSP) adnak addig a kis terminaacutelisok frekvencia-fuumlggeacuteseacutere a depressziacutev (depresszaacuteloacute
EPSP) vagy enyheacuten facilitaacuteloacute vaacutelasz jellemző (Toth et al 2000) Egy adott frekvenciaacuten
a keacutet mechanizmus eredője fogja meghataacuterozni a CA3 piramissejt ingeruumlleteacutet alacsony
szemcsesejt aktivitaacutes soraacuten (ami haacuteloacutezati bdquozajrdquo-keacutent eacuterteacutekelhető) az erős gaacutetlaacutes dominaacutel
miacuteg neacutehaacuteny de fokozott aktivitaacutesuacute szemcsesejt aktivitaacutesa (informaacutecioacute-koacutedolaacutes) soraacuten a
serkenteacutes erősoumldeacutese eacutes a gaacutetlaacutes gyenguumlleacutese reacuteveacuten a kivaacutelasztott piramissejtek
ingeruumlletbe joumlnnek (a haacuteloacutezat toumlbbi piramissejtje pedig gaacutetolt marad) A szemcsesejt-
18
CA3 piramissejt kapcsolat tovaacutebbi jellemzője a nem-asszociatiacutev preszinaptikus LTP
(Lauri et al 2001) A CA3 piramissejtek kiterjedt rekurrens kollateraacutelisai reacuteveacuten a CA3
reacutegioacute autoasszociatiacutev haacuteloacutezati tulajdonsaacuteggal rendelkezik A megszerezett specifikus
informaacutecioacute erős szinaptikus kapcsolatokkal oumlsszekoumltoumltt piramissejt-mikrohaacuteloacutezatokban
taacuteroloacutedik ami kontextusfuumlggő moacutedon a haacuteloacutezat egyes elemeinek aktivitaacutesa reacuteveacuten a
mikrohaacuteloacutezat egeacuteszeacutet aktivaacutelhatja iacutegy komplex emleacuteknyomok felideacutezeacutese vaacutelik lehetőveacute
A CA1 piramisejtekben ezt koumlvetően integraacuteloacutedik a CA3 piramissejtek ingeruumllete (str
radiatum) az entorhinaacutelis keacuteregből eacuterkező perforaacutens-paacutelya bemenettel (str lacunosum-
moleculare) A CA1 piramissejtek plaszticitaacutesaacutehoz (LTP kialakulaacutesa) elengedhetetlen
meacuteg a helyi GABAerg interneuronok teacuterben eacutes időben preciacutezen szabaacutelyozott haacuteloacutezati
műkoumldeacutesre kifejtett hataacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) Az iacutegy keletkező
emleacuteknyomok lassuacute folyamat soraacuten tevődnek aacutet a generalizaacuteloacute agykeacutergi teruumlletekre
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy a hippokampusz specifikus műkoumldeacuteseacutenek
haacutettereacuteben egyedi strukturaacutelis feleacutepiacuteteacutese aacutell (gyrus dentatus-CA3 kapcsolat)
autoasszociatiacutev haacuteloacutezata előtt egy kategorizaacuteloacute haacuteloacutezat (gyrus dentatus) talaacutelhatoacute Ezek a
tulajdonsaacutegok teszik keacutepesseacute arra hogy nagy szaacutemuacute komplex emleacuteknyom gyors eacutes
aacutetfedeacutesmentes taacuterolaacutesaacutet veacutegezze
III34 A hippokampusz interneuronjai
Interneuron alatt klasszikusan azokat a nem principaacutelis (nem glutamaacuteterg)
idegsejteket eacutertjuumlk melyek a helyi haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben szabaacutelyozaacutesaacuteban vesznek
reacuteszt eacutes nem vetiacutetetenek maacutes agyteruumlletre Jelen eacutertekezeacutesben hippokampaacutelis
interneuron alatt kizaacuteroacutelag a GABAerg interneuronokat eacutertem E definiacutecioacute nem
szerencseacutes manapsaacuteg hiszen ma maacuter joacutel ismert hogy nemcsak a principaacutelis sejtek
vetiacutetenek maacutes agyteruumlletekre hanem GABAerg bdquointerneuronokrdquo is nem is
elhanyagolhatoacute szerepet toumlltve be Jobb nevezeacutektan hiaacutenyaacuteban azonban a vetiacutető
GABAerg idegsejteket is az interneuronok koumlzeacute soroljuk
A GABAerg sejtek jelaacutetvivő anyaga a gamma-amino-vajsav (GABA) mely
neacutehaacuteny kiveacuteteltől (pl az idegsejtek fejlődeacuteseacutenek korai szakaszaacuteban az uacuten bdquoGABA-
switchrdquo előtt a GABA serkentő tulajdonsaacuteguacute) eltekintve gaacutetloacute neurotranszmitter Fő
feladatuk tehaacutet a principaacutelis sejtek gaacutetlaacutesa tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk időbeli preciacutez
19
szabaacutelyozaacutesa (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A hippokampaacutelis interneuronok ndash
szemben a kvaacutezi egyforma piramissejtekkel ndash nem alkotnak egyseacuteges populaacutecioacutet a
kuumlloumlnboumlző alpopulaacutecioacutek szaacutema ma maacuter 20 foumlleacute tehető (Klausberger eacutes Somogyi 2008
2 aacutebra) Az interneuronok sokfeacuteleseacutege azonban nem ceacuteltalan kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
műkoumldeacutesek szabaacutelyozaacutesaacutenak szolgaacutelataacuteban aacutellnak (Klausberger et al 2005)
Szaacutemos anatoacutemiai tulajdonsaacuteg alkalmas lehet az interneuron alpopulaacutecioacutek
elkuumlloumlniacuteteacuteseacutere iacutegy peacuteldaacuteul a ceacutelelem specificitaacutes a dendritfa elaacutegazoacutedaacutesa a reacutetegekben
illetve hogy egyes tiacutepusok jellemzően mely peptid neuromodulaacutetorokat vagy kalcium-
koumltő feheacuterjeacuteket fejezik ki
A tovaacutebbiakban neacutehaacuteny azonoshasonloacute funkcioacute betoumllteacuteseacutere specializaacuteloacutedott
interneuronok csoportjainak tulajdonsaacutegait reacuteszletezem peacuteldaacutekkal illusztraacutelva
Mivel a legtoumlbb ismeret a CA1 reacutegioacute interneuronjairoacutel aacutell rendelkezeacutesuumlnkre
ezeacutert a CA1 reacutegioacute interneuronjait hasznaacutelva modellkeacutent mutatom be a fő csoportokat
(2aacutebra)
A tovaacutebbiakban a ceacutelelem specificitaacutest alapul veacuteve az alaacutebbi csoportosiacutetaacutest alkalmazom
- dendritikus gaacutetloacutesejtek
- periszomatikus gaacutetloacutesejtek
- interneuron-specifikus interneuronok
- vetiacutető interneuronok
III341 A dendritikus gaacutetloacutesejtek
A dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzoumls tulajdonsaacutega hogy axonterminaacutelisaik a
piramissejt valamely dendritszakaszaacuten veacutegződnek a beeacuterkező serkentő szinapszisok
szoros szomszeacutedsaacutegaacuteban Ebből koumlvetkeztethető hogy feladatuk elsősorban a
piramissejt bemeneteacutenek szabaacutelyozaacutesa az egyes serkentő szinapszisok plaszticitaacutesaacutenak
heteroszinaptikus befolyaacutesolaacutesa a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok gaacutetlaacutesaacuteval annak meghataacuterozaacutesa hogy melyik szinapszis erősoumldhet
meg eacutes mely ingeruumllet juthat el a sejttestig
Ennek a feladatnak az ellaacutetaacutesaacutera egy dendritikus gaacutetloacutesejt aacutetlagosan 3-18
szinapszist ad egy piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseire eacutes a gaacutetlaacutes
kisebb meacuterteacutekű Ebbe a csoportba tartoznak a 2 aacutebra 5-11 eacutes 13 szaacutemmal jeloumllt
20
interneuronjai A dendritikus gaacutetloacutesejtek sokfeacuteleseacutege azzal magyaraacutezhatoacute hogy a
piramissejt dendritfaacutejaacutenak kuumlloumlnboumlző szegmenseit bemenet-specifikusan innervaacuteljaacutek
illetve sajaacutet bemenetuumlket elteacuterő forraacutesboacutel kapjaacutek E keacutet tulajdonsaacuteg alapjaacuten
megkuumlloumlnboumlztetuumlnk uacuten bdquofeed-forwardrdquo (előrehatoacute) eacutes bdquofeed-backrdquo (visszahatoacute) gaacutetlaacutest
Az előrehatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt azon rostok hataacutesaacutet moacutedosiacutetja a piramissejtben
amelyből sajaacutet bemeneteacutet is kapja tehaacutet az adott afferens sajaacutet hateacutekonysaacutegaacutet sajaacutet
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben szabaacutelyozza A visszahatoacute gaacutetlaacutes eseteacuteben a gaacutetloacutesejt aacuteltal
kapott bemenet maacutes forraacutesboacutel szaacutermazik mint az aacuteltala moacutedosiacutetott bemenet (Freund eacutes
Buzsaacuteki 1996)
2 Aacutebra GABAerg interneuronok a hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A sematikus aacutebraacuten a hippokampaacutelis CA1 reacutegioacute eddig ismert interneuronjai eacutes
axonarborizaacutecioacutejuk reacutetegeloszlaacutesa laacutethatoacute Az aacutebra bal szeacuteleacuten olvashatoacutek a
hippokampusz reacutetegei A keacutek sziacuten aacuteranyalataival a CA1 piramissejtek narancssaacuterga
sziacutennel a periszomatikus gaacutetloacutesejtek pirossal a dendritikus eacutes vetiacutető interneuronok
roacutezsasziacutennel az IN-specifikus gaacutetloacutesejtek sejttestje eacutes fő dendritjei laacutethatoacutek Lilaacuteval
jeloumlltek az interneuron-axonok melyek citromsaacuterga terminaacutelisokban veacutegződnek Az
21
aacutebra bal feleacuten talaacutelhatoacutek a kuumllső eacutes belső forraacutesboacutel szaacutermazoacute glutamaacuteterg bemenetek
Az interneuronok sokfeacuteleseacutege teacuterbeli eacutes időbeli preciacutez szabaacutelyozaacutesa a piramissejt-
haacuteloacutezat normaacutel műkoumldeacuteseacutenek szolgaacutelataacuteban aacutell (Moacutedosiacutetva Klausberger eacutes Somogyi
Science 2008)
A Schaffer-kollateraacutelis bemenettel (piramissejt bazaacutelis eacutes proximaacutelis apikaacutelis
dendritszakaszai-strata oriens eacutes radiatum) asszociaacuteloacutedik ndash csak a legfontosabbakat
kiemelve- a bdquobistratifiedrdquo (bdquokeacutet-reacuteteget innervaacuteloacuterdquo bisztratifikaacutelt sejt 2 aacutebra 5 szaacutemuacute
sejt) a Schaffer-kollateraacutelis asszociaacutelt (SKA emellett CCK-tartalmuacute) dendritikus
gaacutetloacutesejt (2 aacutebra 8 szaacutemuacute sejt) valamint az bdquoIvyrdquo (bdquoborostyaacutenrdquo)-sejt (2 aacutebra 6 szaacutemuacute
sejt) Dendriteloszlaacutesuk alapjaacuten a bisztratifikaacutelt- eacutes az Ivy-sejt bemeneteacutet is a Schaffer-
kollateraacutelisok biztosiacutetjaacutek iacutegy előrehatoacute gaacutetloacutesejtek (Fuentealba et al 2008 Klausberger
eacutes Somogyi 2008)
Az entorhinaacutelis eredetű perforaacutens-paacutelya bemenettel (piramissejt distaacutelis apikaacutelis
dendritszakasza-str lacunosum-moleculare) asszociaacuteloacutedik az O-LM (Oriens-
Lacunosum-Moleculare (2 aacutebra 7 szaacutemuacute sejt) a perforaacutens-paacutelya asszociaacutelt (2 aacutebra 10
szaacutemuacute sejt) eacutes a neurogliaform (2 aacutebra 11 szaacutemuacute sejt) sejt Miacuteg az O-LM sejtek
elsősorban a lokaacutelis piramissejtek rekurrens kollateraacutelisaiboacutel kapjaacutek a bemenetet
(tipikus visszahatoacute gaacutetloacutesejt) addig a maacutesik kettő elsősorban a perforaacutens-paacutelyaacutetoacutel
(előrehatoacute-gaacutetlaacutes) A neurogliaform sejtek nevuumlkből koumlvetkezően is nagyon elteacuternek a
klasszikus neuronok feleacutepiacuteteacuteseacutetől elsősorban a lassuacute toacutenikus GABAerg
transzmisszioacuteban vesznek reacuteszt (Armstrong et al 2012 Tamaacutes et al 2003) eacutes toacutenikus
nitrogeacuten-monoxid felszabadiacutetaacutesaacutera keacutepesek (laacutesd III355)
III342 A periszomatikus gaacutetloacutesejtek
Mivel a periszomatikus gaacutetlaacutes kiemelt fontossaacuteggal biacuter a haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
eacutes az eacutertekezeacutesben szereplő kiacuteseacuterletek is főkeacutent ezen sejtek szinapszisaira iraacutenyulnak a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek tulajdonsaacutegait reacuteszletesebben taacutergyalom Periszomatikus
reacutegioacute alatt a piramissejt sejttesteacutet (aacuteltalaacuteban) a sejttestből kiinduloacute axon iniciaacutelis
szegmentjeacutet (AIS) illetve az uacuten sejttest-ekvivalens dendrit szakaszokat (tuumlskementes
proximaacutelis dendritek a sejttesttől szaacutemiacutetott ~100 mikronon beluumll) eacutertjuumlk (Megiacuteas et al
22
2001) A reacutegioacute fő jellemzője hogy serkentő bemenet nem eacuterkezik raacute kizaacuteroacutelag a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek innervaacuteljaacutek szimmetrikus szinapszisokat keacutepezve (Megiacuteas et
al 2001) Sokkal keveacutesbeacute heterogeacuten populaacutecioacutet keacutepeznek mint a dendritikus
gaacutetloacutesejtek Mivel a periszomatikus reacutegioacute az akcioacutes-potenciaacutel generaacutelaacutesaacuteban jaacutetsza a fő
szerepet ezeacutert ezek az interneuronok a piramissejtek kimeneteacutet a naacutetrium-fuumlggő akcioacutes
potenciaacutelok kialakulaacutesaacutenak valoacutesziacutenűseacutegeacutet szabaacutelyozzaacutek Bemenetuumlk nem asszociaacuteloacutedik
specifikusan kuumlloumln egyik afferenssel sem (a kosaacutersejteknek keveacutesbeacute jelentős
mennyiseacutegű dendritje talaacutelhatoacute a str laconosum-moleculare-ban ami arra utal hogy
kevesebb entorhinaacutelis bementet kapnak) viszont jelentős szaacutemuacute serkentő bemenetet
kapnak a piramissejtektől A piramissejt-interneuron kapcsolatra nagy amplituacutedoacutejuacute
serkentő potenciaacutel jellemző ami aacuteltalaacuteban egy szinapszison keresztuumll megy veacutegbe
(Gulyaacutes et al 1993)
3 Aacutebra A hippokampaacutelis CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus gaacutetlaacutes
feleacutepiacuteteacuteseacutenek vaacutezlata
Az aacutebraacuten a piramissejt sejttestjeacutere eacuterkező keacutet kuumlloumlnboumlző gaacutetloacutesejt- a parvalbumin (PV)
tartalmuacute eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacute kosaacutersejt- szinapszisa a jelaacutetvitelben
fontosabb szerepet jaacutetszoacute receptorai illetve főbb bemenetei laacutethatoacutek Miacuteg a PV+
23
kosaacutersejt a piramissejt ritmikus gaacutetlaacutesaacuteeacutert tehető felelősseacute ezaacuteltal bdquooacuteraműrdquo
pontossaacuteggal segiacutetve a neuronhaacuteloacutezati frekvencia kialakulaacutesaacutet addig a CCK+ kosaacutersejt
keacutereg alatti bemeneteinek is koumlszoumlnhetően a gaacutetlaacutes bdquofinom hangolaacutesaacutebanrdquo vesz reacuteszt
belső vilaacutegunknak hangulati eacuteletuumlnknek megfelelően (Moacutedosiacutetva Freund TF 2003
TINS)
Olyan nagy hateacutekonysaacuteguacute ez a serkentő aacuteram hogy aacuteltalaacuteban az interneuon
kisuumlleacuteseacutehez is vezet Ebbe a csoportba tartozik az axo-axonikus ndash Szentaacutegothai Jaacutenos
nyomaacuten kandelaacuteber ndash sejt (2 aacutebra 1 szaacutemuacute sejt) eacutes a kosaacutersejtekA kandelaacuteber-sejtek az
egyetlen specifikusan csak az axon iniciaacutelis szegmenet beidegző interneuronok rostjaik
vertikaacutelis terminaacutelis fuumlzeacutereket alkotnak egy-egy piramissejt axon iniciaacutelis szegmentje
koumlruumll ahol toumlbbszoumlroumlsen szinaptizaacutelnak
A kosaacutersejtek a sejttestet eacutes a proximaacutelis dendritszakaszokat is beidegzik nagy
amplituacutedoacutejuacute gaacutetloacute-potenciaacutelokat hoznak leacutetre aacutetlagosan 2-8 koumlzel elhelyezkedő
szinapszison keresztuumll A kosaacutersejtek ezaacuteltal nagy hateacutekonysaacuteggal keacutepesek gaacutetolni a
piramissejt akcioacutes potenciaacuteljaacutet Egy kosaacutersejt egyetlen akcioacutes potenciaacuteja maacuter 3
szinapszison keresztuumll megakadaacutelyozza a piramissejt ismeacutetelt kisuumlleacuteseacutet Jellemző
feheacuterjetartalmukat tekintve a kosaacutersejtek keacutet fő populaacutecioacutejaacutet a parvalbumin (PV 2
aacutebra 2 szaacutemuacute sejt) eacutes a kolecisztokinin (CCK) tartalmuacuteakat kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg a
kandelaacuteber-sejtek mind PV tartalmuacuteak A CCK tartalmuacute kosaacutersejtek tovaacutebb oszthatoacuteak
vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGluT3 2 aacutebra 4 szaacutemuacute sejt) eacutes vazoaktiacutev
intesztinaacutelis polipeptid (VIP 2 aacutebra 3 szaacutemuacute sejt) tartalmuk alapjaacuten Funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteg egyelőre nem volt kimutathatoacute a keacutet CCK tartalmuacute alpopulaacutecioacute koumlzoumltt ezeacutert
jellemzeacutesuumlk egyuumltt toumlrteacutenik mint CCK tartalmuacute kosaacutersejtek
A keacutet kosaacutersejt tiacutepus teljesen maacutes feladatra specializaacuteloacutedott a neuronaacutelis haacuteloacutezat
szabaacutelyozaacutesaacutet illetően ami receptoraik eacutes bemeneteik kuumlloumlnbseacutegeacuteben is tetten eacuterhető eacutes
elteacuterő fizioloacutegiai tulajdonsaacutegokat koumllcsoumlnoumlz a keacutet sejttiacutepusnak (3aacutebra) (Freund 2003
Freund eacutes Katona 2007 Klausberger et al 2005)
A PV kosaacutersejtek transzmisszioacuteja nagyon hateacutekony gaacutetlaacutest eredmeacutenyez de
egyben rigid is keveacutes ponton szabaacutelyozhatoacute nem plasztikus A PV kosaacutersejtek fő
serkentő bemeneteacutet a piramissejtektől kapja meacuteghozzaacute nagyreacuteszt bdquoelőrehatoacuterdquo serkenteacutes
formaacutejaacuteban (a CA3 piramissejtektől vagyis Schaffer-kollateraacutelisoktoacutel) kisebb
meacuterteacutekben a helyi piramissejtek bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutese folytaacuten Keacuteregalatti
24
modulaacutetoros (monoaminerg) eacutes GABAerg bementuumlk joacuteval kevesebb A serkentő
szinapszisok fontos tulajdonsaacutega nem plasztikusak a kapott ingeruumlletet pontosan
koumlzvetiacuteti a haacuteloacutezatra A PV kosaacutersejtek egymaacutest is beidegzik sőt elektromos
szinapszisokkal (uacuten bdquogap junctionrdquo-oumlkoumln keresztuumll) is oumlssze vannak kapcsolva
szinciacuteciumot alkotva Egy PV sejt nagyjaacuteboacutel 20-50 maacutesik PV kosaacutersejttel aacutell ilyen
szoros kapcsoltsaacutegban Ennek jellentősseacutege oacuteriaacutesi a haacuteloacutezati szinkronizaacutecioacute
szemponjaacuteboacutel (reacuteszletesen laacutesd III35 alfejezetben) A PV sejtek fizioloacutegiai
tulajdonsaacutegai reacuteszben ezeknek a tulajdonsaacutegoknak is koumlszoumlnhető uacuten bdquogyors tuumlzeleacutesűrdquo
interneuronok a tuumlzeleacutesi mintaacutezatuk nem mutat alkalmazkodaacutest megbiacutezhatoacutean eacutes
bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal tuumlzelnek a haacuteloacutezati frekvenciaacutet meacuteg 100 Hz felett is keacutepesek
koumlvetni Az időbeli preciacutezitaacuteshoz meacuteg hozzaacutejaacuterul hogy a PV terminaacutelisban nagyon
szoros kapcsolat van a kalcium-szenzorok eacutes a kalcium csatornaacutek koumlzoumltt a kalcium
csatornaacutek a szinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban helyezkednek el azonnali vezikula-uumlruumlleacutest
eredmeacutenyezve A PV terminaacutelisboacutel toumlrteacutenő GABA felszabadulaacutes eddigi ismereteink
alapjaacuten M2 tiacutepusuacute muszkarinos acetil-kolin receptoron (mAchR) eacutes micro-opioid receptoron
keresztuumll szabaacutelyozhatoacute (mindkettő csoumlkkenti a GABA felszabadulaacutesaacutet) A PV
szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α1 alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok
vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a szorongaacutesoldoacute benzodiazepinek hataacutesa keveacutesseacute
eacuterveacutenyesuumll A PV kosaacutersejt-szinciacutecium feladata tehaacutet bdquooacuteraműrdquo pontossaacuteggal
szinkronizaacutelni az aacuteltaluk beidegzett 1000-2000 piramissejtet a kuumlloumlnboumlző haacuteloacutezati
oszcillaacutecioacutek soraacuten Ez alapvető fontossaacuteguacute a kognitiacutev folyamatok kialakiacutetaacutesaacuteban (laacutesd
meacuteg III35 alfejezetben)
A CCK kosaacutersejtek aacuteltal leacutetrehozott gaacutetlaacutes ezzel szemben sok ponton
modulaacutelhatoacute plasztikus folyamat Legszembetűnőbb bemeneti kuumlloumlnbseacuteget a keacutereg
alatti modulaacutetoros innervaacutecioacute adja a belső vilaacutegunkat eacutes hangulati eacuteletuumlnket
reprezentaacuteloacute szerotonerg bemenet a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll szelektiacuteven idegzi
be a CCK tartalmuacuteakat A szerotonerg rostok a mediaacuten raphe magcsoportboacutel
szaacutermaznak eacutes 5-HT3 tiacutepusuacute ionotrop szerotonin receptoron hatnak miacuteg a kolinerg
rostok α7 nikotinikus acetil-kolin receptoron keresztuumll serkentik a CCK kosaacutersejteket
Glutamaacuteterg bemenetuumlk toumlredeacuteke a PV kosaacutersejtekeacutenek annaacutel toumlbb gaacutetloacutebementet
kapnak viszont a calretitin tartalmuacute interneuron-specifikus sejtektől A CCK sejtek
glutamaacuteterg bemenete nemcsak szaacutemaacuteban teacuter el a PV sejthez keacutepest de toumlbb forraacutesboacutel
25
szaacutermazoacute informaacutecioacute (CA3- Schaffer kollateraacutelis CA1 piramissejt-kollateraacutelis vagyis
mind az bdquoelőrehatoacuterdquo mind a bdquovisszahatoacuterdquo serkenteacutes) integraacutecioacutejaacutera is keacutepesek Miacuteg a PV
sejt kisuumlleacuteseacutet eredmeacutenyezi a Schaffer-kollateraacutelisok ingeruumllete addig a CCK sejtek
szaacutemaacutera ez az ingeruumllet nem elegendő A CCK kosaacutersejtek csak akkor keruumllnek
ingeruumlletbe ha eleacuteg erős a Schaffer kollateraacutelis bemenet ahhoz hogy a helyi CA1
piramissejtek is aktivaacuteloacutedjanak eacutes ezek bdquovisszahatoacuterdquo lokaacutelis kollateraacutelisai is ingerlik a
CCK sejteket A CCK sejtek nem alkotnak szinciacuteciumot nem jellemző raacutejuk az a szoros
kapcsoltsaacuteg amit a PV sejtekneacutel laacutettunk Tuumlzeleacutesi mintaacutezatukra a bdquoszabaacutelyos tuumlzeleacutesrdquo
jellemző maximaacutelisan 40-50 Hz-ig keacutepesek koumlvetni az aktivaacutelaacutesi frekvenciaacutet eacutes
akkomodaacuteloacutednak vagyis ismeacutetelt ingerleacutes eseteacuten egyre ritkaacutebban keletkeznek akcioacutes
potenciaacutelok A CCK kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a kalcium csatornaacutek nem a szinaptikus
aktiacutev zoacutenaacuteban hanem a terminaacutelis taacutevolabbi reacuteszein helyezkednek el ezaacuteltal laacutezaacuten
kapcsoloacutednak a kalcium szenzorokhoz A CCK kosaacutersejtek szinapszisaira toumlbbszoumlroumls
bdquofelszabadulaacutesi helyrdquo jellemző egyetlen aktiacutev zoacutenaacuten beluumll (sokszor invaginaacutecioacute is
megfigyelhető a szinaptikus feluumllet noumlveleacuteseacutere) ez eredmeacutenyezi hogy a CCK sejtek
GABA uumlriacuteteacutese aszinkron moacutedon eacutes időben elnyuacutejtva jelentkezik A CCK terminaacutelisok
GABA uumlriacuteteacutese szaacutemos receptor aktivaacutecioacutejaacuteval modulaacutelhatoacute Ezek koumlzuumll kiemelendő a
CB1 kannabinoid receptor melynek aktivaacutecioacuteja a terminaacutelis kuumlloumlnboumlző meacuterteacutekű
elcsendesiacuteteacuteseacutehez vezet A folyamat melyet bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutes-
elnyomaacutesnakrdquo (DSI) nevezuumlnk retrograacuted uacuteton a piramissejt aktivaacutecioacutejaacutetoacutel fuumlggően
endokannabinoidok szinteacuteziseacutevel joumln leacutetre mely a preszinaptikus CB1 receptorok
aktivaacutecioacutejaacuteval gaacutetolja a kalcium csatornaacutek műkoumldeacuteseacutet ezaacuteltal a GABA felszabadulaacutesaacutet
(laacutesd meacuteg III421 alfejezetben) A CCK szinapszis posztszinaptikus oldalaacuten az α2
alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű GABAA receptorok vannak tuacutelsuacutelyban melyeken a
benzodiazepinek szorongaacutesoldoacute hataacutesa eacuterveacutenyesuumll Oumlsszesseacutegeacuteben elmondhatoacute hogy a
CCK kosaacutersejtek eacuterzelmi motivaacutecioacutes eacutes a szervezet aacuteltalaacutenos aacutellapotaacuteroacutel informaacutecioacutekat
hordozva a piramissejtek bdquofinom hangolaacutesaacuterardquo specializaacuteloacutedtak A idegrendszer
egyetlen olyan sejtje amin konvergaacutelnak a szorongaacutes molekulaacuteris koacutedaacutesaacuteban reacutesztvevő
transzmitter-rendszerek eacutes receptorok iacutegy a hangulati eacutelet zavaraiban (szorongaacutes eacutes
depressziacutev aacutellapotok) keacutetseacuteget kizaacuteroacute szereppel biacuter
A periszomatikus kosaacutersejtek tehaacutet a bdquoritmustrdquo (PV) eacutes a bdquokedeacutelytrdquo (CCK)
koumlzvetiacutetik a haacuteloacutezatba (Freund 2003 Freund eacutes Katona 2007)
26
III343 Az interneuron-specifikus interneuronok
Az interneuron-specifikus gaacutetloacutesejtek (a tovaacutebbiakban IS-sejtek) attoacutel
kuumlloumlnlegesek hogy ceacutelelemuumlk nem a piramissejt valamely szegmense hanem maacutes (joacutel
meghataacuterozott) interneuronok Haacuterom tiacutepusaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg az IS-sejteknek (IS-1-
3 2aacutebra 19-21 szaacutemuacute sejtjei) Az IS-1 sejtek kiterjedt szinciacuteciumot alkotnak szaacutemos
dendrodendritikus kapcsolatuk reacuteveacuten ami ennek a sejtpopulaacutecioacutenak a gyors szinkron-
kisuumlleacuteseacutet teszi lehetőveacute A dendritikus gaacutetlaacutes szinkronizaacutecioacuteja reacuteveacuten elengedhetetlen
fontossaacuteggal biacuternak a dendritikus aacuteramok eacutes plaszticitaacutes hateacutekony szabaacutelyozaacutesaacuteban Az
IS-3 tiacutepusuacute sejtek szelektiacuteven az O-LM sejtet idegzik be diszinhibicioacutet teacuteve lehetőveacute a
piramissejt disztaacutelis dendritszakaszain (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuron-
szelektiacutev interneuronoknak tehaacutet jelentős szerepe van a hippokampaacutelis haacuteloacutezat
oszcillaacutecioacutejaacutenak eacutes diszinhibicioacutejaacutenak kontrolljaacuteban (Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
III344 A vetiacutető GABAerg interneuronok
Vetiacutető GABAerg gaacutetloacutesejtek alatt a hippokampuszon beluumll maacutesik reacutegioacuteba vetiacutető
illetve a hippokampuszon kiacutevuumllre taacutevolra vetiacutető GABAerg sejteket eacuterjuumlk Az előbbire
peacutelda a visszavetiacutető-sejt (bdquoback-projectionrdquo neuron 2aacutebra 16 szaacutemuacute sejt (Sik et al
1995 Sik et al 1994) mely elsősorban a CA3 reacutegioacuteba kisebb meacuterteacutekben a gyrus
dentatus hilusaacuteba vetiacutet vissza eacutes a bdquovisszahatoacuterdquo-gaacutetlaacutesban jaacutetszik szerepet Szaacutemos
boutonja talaacutelhatoacute kapillaacuterisok koumlzvetlen koumlrnyezeteacuteben de direkt kapcsolatba nem leacutep
az endothellel Jellemző feheacuterjeacuteje mely immunohisztokeacutemiai jeloumlleacuteseacutere is hasznaacutelhatoacute
a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) Utoacutebbi keacutet tulajdonsaacutegaacuteboacutel koumlvetkezően
a hippokampaacutelis neuronhaacuteloacutezat homeosztatikus szabaacutelyozaacutesaacuteban jaacutetszik szerepet (laacutesd
meacuteg a III355 alfejezetben)
A taacutevolra vetiacutető sejtek fő ceacutelpontja a szeptaacutelis teruumllet a szubikulum eacutes a
retrohippokampaacutelis keacuteregteruumllet Ezek koumlzuumll kiemelendő a hippokamposzeptaacutelis
gaacutetloacutesejt (2aacutebra 18 szaacutemuacute sejt) melynek fő bemenete a CA1 piramissejt
kollateraacutelisaiboacutel szaacutermazik Taacutevoli axonjai elsősorban a mediaacutelis szeptum (PV tartalmuacute)
27
GABAerg interneuronjait innervaacuteljaacutek (Toacuteth et al 1993) miacuteg lokaacutelis axonjai a CA1
valamennyi reacutetegeacuteben szeacutetaacutegaznak eacutes szelektiacuteven interneuronokon veacutegződnek
Morfoloacutegiaacutejukboacutel koumlvetkezően jelentős szerepet jaacutetszanak a piramissejt-haacuteloacutezat
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben a helyi eacutes a szeptaacutelis (ritmusgeneraacuteloacute uacuten pacemaker)
interneuronok egyuumlttes szinkronizaacutecioacutejaacuteban ezaacuteltal a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutek
szabaacutelyozaacutesaacuteban (laacutesd III35 alfejezetben) A retrohippokampaacutelis (2 aacutebra 15 eacutes 17
szaacutemuacute sejtjei) eacutes szubikulaacuteris (2 aacutebra 12 szaacutemuacute sejt) teruumlletre vetiacutető sejtek a CA1
piramissejtek rostjaival paacuterhuzamosan haladnak a ceacutelteruumlletre eacutes ritmikus kisuumlleacutessel
koumlvetik a hippokampaacutelis oszcillaacutecioacutekat melynek szerepe van a hippokampuszboacutel az
eacuterintett teruumlletekre koumlzvetiacutetett informaacutecioacute aacutetadaacutesaacuteban (Klausberger eacutes Somogyi 2008)
(funkcioacuteik az III35 alfejezetben olvashatoacute)
III35 A hippokampaacutelis interneuronok szerepe a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
A hippokampaacutelis interneuronok teljes egeacuteszeacuteben lefedik a piramissejt felsziacuteneacutet
(laacutesd III34 alfejezet) Az interneuronok sokfeacuteleseacutegeacutenek teacuterbeli eacutes legfőkeacuteppen időbeli
rendezettseacutegeacutenek kulcsszerepe van a keacutergi haacuteloacutezatok kuumlloumlnboumlző agyi aacutellapotokhoz
rendelt oszcillaacutecioacuteinak leacutetrehozaacutesaacuteban eacutes olyan komplex folyamatokban mint az
eacuterzelmekkel sziacutenezett emleacuteknyomok taacuterolaacutesa eacutes felideacutezeacutese a vilaacuteg dolgainak
megismereacutese eacutes eacuterteacutekeleacutese valamint a kognitiacutev viselkedeacutes (Klausberger eacutes Somogyi
2008) Miacuteg az informaacutecioacute hordozoacutei jelen felteacutetelezeacutesek szerint elsősorban a
piramissejtek az interneuronok bdquooumlsszefuumlggeacutest adnak a tartalomnakrdquo (bdquocontext for the
contentrdquo (Freund eacutes Buzsaacuteki 1996) Az interneuronok szerepet jaacutetszanak az
oszcillaacutecioacutek kialakiacutetaacutesaacuteban az oszcillaacutecioacutek taacutevoli agyteruumlletekre koumlzvetiacuteteacuteseacuteben eacutes a
kapillaacuterishaacuteloacutezattal bdquoegyuumlttműkoumldeacutesbenrdquo a neuronhaacuteloacutezat aktivitaacutesaacutenak megfelelő
anyagcsere igeacuteny kieleacutegiacuteteacuteseacuteben Mivel az oszcillaacutecioacutek kialakulaacutesa nem taacutergya jelen
dolgozatnak csak az interneuronok szerepeacutenek megeacuterteacutese ceacuteljaacuteből nagyon roumlviden
ismertetem ezeket
A hippokampusz viselkedeacutesfuumlggő elektromos aktivitaacutesmintaacutezatai oszcillaacutecioacutei
1 Theacuteta-oszcillaacutecioacute 4-8 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely a hippokampusz bdquoonlinerdquo
aacutellapotaacutet tuumlkroumlzi exploraacutecioacute eacutes paradox alvaacutes alatt tapasztalhatoacute
28
2 Gamma-oszcillaacutecioacute 30-80 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes keacutet fajtaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztetjuumlk meg
a bdquotheacutetaacuteba aacutegyazott gammaacutetrdquo eacutes az bdquoeacuteles hullaacutemot koumlvető gammaacutetrdquo
3 Eacuteles-hullaacutemuacute aktivitaacutes 100-200 Hz frekvenciaacutejuacute aktivitaacutes mely nyugalomban
eacutetkezeacutes soraacuten eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes soraacuten figyelhető meg
III351 A theacuteta oszcillaacutecioacute
A theacuteta oszcillaacutecioacute szerepe egyfajta zajszűreacutes a valoacutes informaacutecioacute eacutes a haacuteloacutezati
haacutetteacuter-aktivitaacutes szeacutetvaacutelasztaacutesa Kialakiacutetaacutesaacuteban neacutelkuumlloumlzhetetlen a mediaacutelis szeptum
(tovaacutebbiakban szeptum) mind GABAerg mind kolinerg sejtcsoportja melynek rostjai a
hippokampuszba vetiacutetenek A GABAerg rostok szelektiacuteven idegzik be a hippokampusz
neacutehaacuteny interneuronjaacutet (Freund eacutes Antal 1988) Ezek koumlzeacute tartoznak a calbindin tartalmuacute
bdquobisztratifikaacuteltrdquo eacutes a szomatosztatin tartalmuacute O-LM dendritikus gaacutetloacutesejtek valamint a
periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a keacutet PV tartalmuacute sejtcsoport a kandelaacuteber sejtek eacutes
PV kosaacutersejtek A szeptum feladata a hippokampaacutelis interneuronok ritmusos
kisuumlleacuteseacutenek eleacutereacutese (a szeptaacutelis -PV tartalmuacute- GABAerg sejtek ritmusgeneraacutetor -uacuten
bdquopacemakerrdquo- sejtek) mely ezt koumlvetően szinkronizaacutelja a piramissejtek kisuumlleacuteseit is
(Freund eacutes Gulyaacutes 1997)
A szeptohippokampaacutelis GABAerg sejtek preciacutez az egyes interneuron
populaacutecioacutekra kifejtett időben joacutel meghataacuterozott gaacutetloacute hataacutesa (a dendritikus sejteket az
EC theacuteta csuacutecsaacuten a periszomatikus sejteket az EC theacuteta voumllgyeacuteben) eacutes a faacutezis-
előretoloacutedaacutes jelenseacutege (mely valoacutesziacutenűleg az eCB aacuteltal a CCK kosaacutersejteken leacutetrehozott
DSI eredmeacutenye laacutesd III342 alfejezetben) reacuteveacuten a piramissejt haacuteloacutezatboacutel kiemelkedik
az a neacutehaacuteny egymaacutestoacutel akaacuter taacutevol levő piramissejt ami informaacutecioacutehordozaacutesa reacuteveacuten egy
mikrohaacuteloacutezat reacutesze lesz Ez a mikrohaacuteloacutezat lesz alkalmas arra hogy a memoacuteria
konszolidaacutecioacuteja (eacuteles-hullaacutemok) soraacuten komplex emleacuteknyomokat taacuteroljon
III352 A gamma oszcillaacutecioacute
A gamma oszcillaacutecioacute szerepe hogy lehetőveacute tegye azt a 2-3 ms pontossaacuteguacute
oszcillaacutecioacutet ami az LTP kialakulaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges (laacutesd az III641 alfejezetben) A
koacutedoloacute piramissejtek a theacuteta egy koraacutebbi faacutezisaacuteban (a faacutezis-előretoloacutedaacutes reacuteveacuten) a CCK
29
tartalmuacute kosaacutersejtek gaacutetlaacutesa aloacutel felszabadulnak eacutes keacutepesek tuumlzelni Ezt a neacutehaacuteny
piramissejtet ami az informaacutecioacute koacutedolaacutesaacuteban vesz reacuteszt tovaacutebb kell szinkronizaacutelni
hogy megfelelő frekvenciaacuten tuumlzeljenek a potenciaacutecioacutehoz Erre alkalmas interneuron az
bdquooacuteramű pontossaacuteguacuterdquo PV kosaacutersejt aminek gaacutetlaacutesaacutetoacutel a piramissejtek nem tudnak
megszabadulni Az oszcillaacutecioacute a CA3 reacutegioacuteboacutel indul a CA3 piramissejtek szinkron
kisuumlleacuteseacutet koumlzvetlenuumll koumlveti a PV interneuronok kisuumlleacutese (Csicsvari et al 2003 Haacutejos
et al 2004)
A gamma-oszcillaacutecioacute toumlbb keacuteregteruumlleten szinkron moacutedon jelenik meg iacutegy
lehetőseacuteg nyiacutelik a beeacuterkező informaacutecioacute kuumlloumlnboumlző modalitaacutesainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutera
III353 Az eacuteles-hullaacutemok
Piheneacutes eacutes lassuacute hullaacutemuacute alvaacutes alatt a hippokampuszban megjelenik az eacuteles-
hullaacutem aktivitaacutes melynek feladata a memoacuteria konszolidaacutecioacuteja A CA3 piramissejtek
nagy frekvenciaacutes tuumlzeacuteleacutessorozataacutenak (bdquoburstrdquo) koumlvetkezteacuteben joumln leacutetre melynek
kialakulaacutesaacuteban nagy szerepe van a PV kosaacutersejteknek A populaacutecioacutes sorozatkisuumlleacutesben
elteacuterő szaacutemuacute piramissejt vesz reacuteszt a kialakuloacute mikrohaacuteloacutezat jelentős megerősoumldeacuteseacutet
hozva leacutetre Mineacutel hosszabb ideig tartoacutezkodik egy sejt az eacuteles-hullaacutem aktivitaacutesban annaacutel
jobban megerősiacuteti a kapcsolataacutet a mikrohaacuteloacutezat toumlbbi elemeacutevel (Buzsaacuteki 1986) Ez teszi
lehetőveacute komplex emleacuteknyomok kuumlloumlnboumlző reacutesz-aspektusainak egyuumlttes taacuterolaacutesaacutet A
memoacuterianyom felideacutezeacutese soraacuten pedig az emleacutek egy kis reacuteszleteacuteeacutert bdquofelelősrdquo piramissejt
aktivitaacutesa hozza ingeruumlletbe az egeacutesz mikrohaacuteloacutezatot Mineacutel erősebb a kapcsolat annaacutel
koumlnnyebben toumlrteacutenik a felideacutezeacutes is A keacutetfaacutezisuacute memoacuteria-modell alapjaacuten tehaacutet egy
hosszabb expolaacutecioacutes faacutezis (theacuteta oszcillaacutecioacute-specifikus informaacutecioacute begyűjteacutese) utaacuten a
teljes informaacutecioacute akaacuter egyetlen eacuteles-hullaacutemba toumlmoumlruumllve keruumll eltaacuterolaacutesra (Buzsaacuteki
1989)
III354 A taacutevolra vetiacutető GABAerg neuronok szerepe az oszcilllaacutecioacutekban
A taacutevoli kortikaacutelis eacutes szubkortikaacutelis teruumlletekre vetiacutető GABAerg interneuronok
(laacutesd az III344 alfejezetben) koumlvetve a haacuteloacutezati mintaacutezatot ritmikusan tuumlzelnek az
egyes oszcillaacutecioacutek alatt ezzel hozzaacutejaacuterulnak a taacutevoli teruumlletek időbeli
30
szinkronizaacutecioacutejaacutehoz Habaacuter az agyteruumlletek koumlzoumltti informaacutecioacute-aacutetadaacutes a glutamaacuteterg
piramissejtek axonjain keresztuumll toumlrteacutenik a piramissejt-haacuteloacutezat a szuumlkseacuteges időbeli
precizitaacutest nem keacutepes kialakiacutetani az agyteruumlletek koumlzoumltt A vetiacutető GABAerg sejtek a
ceacutelteruumllet adott sejteinek aktivitaacutesaacutet gaacutetolva előkeacutesziacutetik a haacuteloacutezatot a glutamaacuteterg
rostokon keresztuumll eacuterkező specifikus informaacutecioacute fogadaacutesaacutera (Klausberger eacutes Somogyi
2008)
III355 Homeosztatikus szabaacutelyozaacutes
Az agyi veacuteraacuteramlaacutes eacutes a neuraacutelis aktivitaacutes szoros kapcsoltsaacutegban aacutellnak
egymaacutessal A kommunikaacutecioacute (mint a legtoumlbb esetben) keacutetiraacutenyuacute a neurovaszkulaacuteris
iraacutenyban bizonyos hippokampaacutelis interneuronok koumlzvetiacutetik a megnoumlvekedett haacuteloacutezati
aktivitaacutest az erek feleacute ami vazodilatilaacutecioacutet ezaacuteltal jobb oxigeacuten eacutes gluumlkoacutez ellaacutetaacutest
biztosiacutet a vaszkuloneuraacutelis iraacuteny eseteacuteben az endothel hormonok eacutes maacutes molekulaacutek
felszabadiacutetaacutesaacuteval keacutepes befolyaacutesolni a neuronok ingeruumlleteacutet (Garthwaite 2008) A
legfontosabb szabaacutelyozoacute molekula mindkeacutet iraacutenyban a nitrogeacuten-monoxid (NO) Az
interneuronok koumlzuumll az Ivy (borostyaacuten) a neurogliaform eacutes a visszavetiacutető sejt keacutepes NO
felszabadiacutetaacutesra (laacutesd meacuteg III341 eacutes III344 alfejezetben) a bennuumlk leacutevő neuronaacutelis
NO-szintaacutez (nNOS) enzimnek koumlszoumlnhetően A haacuteloacutezati aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben- az Ivy
sejt Schaffer a neurogliaform entorhinaacutelis a visszavetiacutető sejt pedig CA1 piramissejt
bemenetet kap- a felszabaduloacute NO egyreacuteszt a kapillaacuterisok vazodilataacutecioacutejaacutet maacutesreacuteszt a
neuronok pre- eacutes posztszinaptikus serkenthetőseacutegeacutenek lassuacute modulaacutelaacutesaacutet teszi lehetőveacute
A vaszkulaacuteris oldalroacutel az NO forraacutesa az endotheliumban leacutevő endotheliaacutelis NO-szintaacutez
(e-NOS) Az erekből felszabaduloacute toacutenikus alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO (az
interneuronaacutelis NO toacutenussal egyuumltt) hozzaacutejaacuterul a serkentő sejtek LTP-jeacutenek
kialakulaacutesaacutehoz Ezt az a meglepő adat is alaacutetaacutemasztja hogy annak elleneacutere hogy e-NOS
nincs neuronaacutelis elemben az e-NOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban gyenguumllt a szinaptikus
plaszticitaacutes (Garthwaite 2008) A fent emliacutetett folyamatok soraacuten felszabaduloacute NO a
pikomoacutelos tartomaacutenyba esik ilyen koncentraacutecioacuteban az NO nem viselkedik
szabadgyoumlkkeacutent iacutegy ezekkel a hataacutesaival sem kell szaacutemolni (Hall and Garthwaite 2009
Wood et al 2011)
31
III4 A retrograacuted jelaacutetvitel
Amikor keacutemiai szinapszisok transzmisszioacutejaacuteroacutel beszeacuteluumlnk aacuteltalaacuteban az akcioacutes
potenciaacutel vezeacuterelte anterograacuted jelaacutetvitelre gondolunk vagyis a preszinaptikus sejt
terminaacutelisaacuteboacutel felszabaduloacute jelaacutetvivő molekula a szinaptikus reacutesen keresztuumll a
posztszinaptikus sejt receptoraihoz koumltődve fejti ki a hataacutesaacutet Mostanra nyilvaacutenvaloacutevaacute
vaacutelt azonban hogy a szinaptikus informaacutecioacute-aacuteramlaacutes keacutetiraacutenyuacute az anterograacuted mellett a
posztszinaptikus sejt egeacutesz repertoaacuterral rendelkezik retrograacuted jelaacutetvivő molekulaacutekboacutel
amik a preszinaptikus sejtet befolyaacutesoljaacutek A retrograacuted jelaacutetvitel olyan folyamatokban
jaacutetszik szerepet mint a szinapszisok kialakulaacutesa eacutes eacutereacutese a fejlődeacutes korai szakaszaacuteban
vagy a szinapszisok plaszticitaacutesa a felnőtt aacutellatban Tekintettel arra hogy jelen dolgozat
a felnőtt agyban veacutegbemenő folyamatokra koncentraacutel a tovaacutebbiakban csak az utoacutebbi
felnőtt aacutellatra vonatkozoacute aacuteltalaacutenos ismeacutervek ismerteteacutese koumlvetkezik
4 Aacutebra A retrograacuted
jelaacutetviteli uacutetvonalak
tiacutepusainak oumlsszefoglaloacute
vaacutezlata
Az aacutebraacuten egy sematikus
szinaptikus apparaacutetus
laacutethatoacute A retrograacuted
jelaacutetvitel eseteacuteben a
neurotranszmitter a
posztszinaptikus oldalon
keacutepződik hataacutesaacutet pedig a
preszinaptikus oldalon fejti
ki Hataacutesmechanizmus
alapjaacuten haacuterom formaacutejaacutet
kuumlloumlniacutethetjuumlnk el (az aacutebraacuten
balroacutel jobbra haladva) 1 szekreacutecioacute posztszinaptikus vezikulaacuteboacutel toumlrteacutenő felszabadulaacutes
(pl neurotrofin) 2 a pre- eacutes posztszinaptikus membraacuten koumlzt leacutetesuumllő memraacuten-kapcsolt
feheacuterjeacutek aacuteltali jelaacutetvitel (pl neuroligin-neurexin) 3 membraacutenon szabadon aacutetdiffundaacuteloacute
(membraacuten-permeaacutebilis) jelaacutetvivők (pl nitrogeacuten-monoxid endokannabinoidok) A
32
preszinaptikus terminaacutelis folyamataiba toumlrteacutenő beavatkozaacutes sokreacutetű lehet (pl
anterograacuted transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesa receptor internalizaacutecioacute stb) Az aacutebraacuten bdquoXrdquo
jeloumlli a retrograacuted transzmisszioacute taacutevoli propagaacutecioacutejaacutet (Moacutedosiacutetva Tao HW eacutes Poo M
2001 PNAS)
III41 Retrograacuted jelaacutetvitel az aktivitaacutesfuumlggő szinaptikus plaszticitaacutesban
A szinaptikus plaszticitaacutes legjobban tanulmaacutenyozott formaacuteja talaacuten a glutamaacuteterg
szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute potenciacuterozoacutedaacutesa (LTP) eacutes depresszioacuteja (LTD) Egyes
szinapszisok erősoumldhetnek (LTP) miacuteg maacutesok gyenguumllhetnek (LTD) Mindkeacutet
folyamatban aacuteltalaacuteban mind preszinaptikus mind posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok
leacutetrejoumlnnek Retrograacuted jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel a preszinaptikus vaacuteltozaacutesok jaacutetszaacutek a
koumlzponti szerepet Ilyen vaacuteltozaacutes a neurotranszmitter felszabadulaacutesaacutenak
noumlveleacutesecsoumlkkenteacutese a vezikula-felszabadulaacutes mechanizmusaacuteba uacutejrahasznosiacutetaacutesaacuteba eacutes
uacutejratoumllteacuteseacutebe valoacute beavatkozaacutessal de kialakulhat olyan jel is ami a terminaacutelisboacutel a
sejttest feleacute halad eacutes a szinaptikus potenciaacutecioacute taacutevoli hataacutesait hozza leacutetre
A retrograacuted jelaacutetvitel haacuterom formaacutejaacutet kuumlloumlnboumlztethetjuumlk meg (Tao eacutes Poo 2001) 4
aacutebra)
1 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-permeaacutebilis faktorokkal
2 retrograacuted jelaacutetvitel membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutekkel
3 retrograacuted jelaacutetvitel szekretaacutelt feheacuterjeacuteken keresztuumll
III411 Membraacuten-permeaacutebilis faktorok
Ezek koumlzeacute tartozik a veacuterlemezke-aktivaacuteloacute faktor az arachidonsav az
endokannabinoidok a nitrogeacuten-monoxid eacutes a szeacuten-monoxid Jelentősebb hataacutesa
(jelenlegi tudaacutesunk szerint) az endokannabinoidoknak eacutes a nitrogeacuten-monoxidnak van A
nitrogeacuten-monoxid jelaacutetviteli rendszereacutenek vizsgaacutelata keacutepezi a jelen dolgozat kiacuteseacuterletes
eredmeacutenyeinek nagy reacuteszeacutet ezeacutert a nitrogeacuten-monoxiddal kapcsolatos ismeretek
taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetben (III5) toumlrteacutenik
Az endokannabinoidok (eCB) lipid termeacuteszetű jelaacutetvivő anyagok koumlzoumls
vaacutezukat arachidonsav adja melyre a legtoumlbb esetben amid- eacuteszter- vagy eacuteterkoumlteacutessel
33
kapcsoloacutedik a molekulaacutera specifikus csoport Legtoumlbb ismeretuumlnk a 2-arachidonil-
glicerinről (2-AG) eacutes az N-arachidonil-etanolamidroacutel (anandamid) van A koumlzponti
idegrendszerben receptoruk a preszinaptikusan elhelyezkedő Gio kapcsolt metabotroacutep
CB1 kannabinoid receptor A kannabinoidok a transzmitter felszabadulaacutes gaacutetlaacutesaacutet
hozzaacutek leacutetre mely mind cAMP-fuumlggő mind c-AMP fuumlggetlen uacuteton (A-tiacutepusuacute eacutes bdquobefeleacute
egyeniraacutenyiacutetoacuterdquo K+-csatornaacutek aktivaacutelaacutesaacuteval eacutes N- eacutes PQ-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő Ca
2+-
csatornaacutek gaacutetlaacutesaacuteval) megy veacutegbe Endokannabinoid jelaacutetvitel roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevon is
keacutepes gaacutetolni a transzmisszioacutet (ezen folyamatok reacuteszletes leiacuteraacutesa az III42 fejezetben
toumlrteacutenik) A hippokampuszban ezekben a retrograacuted szabaacutelyozaacutesokban a 2-AG szerepe
bizonyiacutetott A 2-AG teljes agonistaacuteja a CB1 receptornak miacuteg az anandamid csak
reacuteszleges agonista ezen kiacutevuumll a hippokampuszban az anandamid retrograacuted uacutetvonala is
megkeacuterdőjelezhető (Nyilas et al 2008) A 2-AG szinteacutezise foszfolipaacutez C (PLC)βndashfuumlggő
eacutes fuumlggetlen uacuteton megy veacutegbe A PLCβ fuumlggetlen uacutetvonal indukcioacuteja magas
posztszinaptikus kalcium felszabadulaacutesaacuteval diacil-glicerin (DAG) lipaacutez aktivaacutelaacutesaacuteval
toumlrteacutenik (Ca2+
-fuumlggő eCB szinteacutezis) A kalcium beaacuteramlaacutes az extracellulaacuteris teacuterből
feszuumllseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon eacutesvagy NMDA-receptorokon keresztuumll toumlrteacutenik A
PLCβ fuumlggő uacutetvonal alapvetően metabotropikus receptorok aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten indul
Endokannabinoid szinteacutezist indukaacutelnak oumlnmagukban az I csoportuacute metabotroacutep
glutamaacutet-receptorok (mGluR I mGluR1 eacutes mGluR5) M1M3 tiacutepusuacute muszkarinos
acetil-kolin receptorok (mAChR) glukokortikoid receptorok oxitocin eacutes orexin-
receptorok ha eleacuteg rdquoerőteljesrdquo receptoraktivaacutecioacute (magas koncentraacutecioacutejuacute agonista
mellett) joumln leacutetre Minden felsorolt receptor Gq11 ndashfeheacuterje kapcsolt eacutes PLCβ
stimulaacutecioacutehoz vezet iacutegy ehhez az uacutetvonalhoz nem szuumlkseacuteges a sejten beluumlli kalcium-
koncentraacutecioacute emelkedeacutese (receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezis) A PLC-fuumlggő eCB szinteacutezis
egy speciaacutelis esete amikor a metabotroacutep-receptor aktivaacutecioacuteja nem elegendő (keveacutes
agonista) az eCB jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz de egy egyidőben eacuterkező depolarizaacutecioacute
(kismeacuterteacutekű Ca2+
-szint emelkedeacutes is elegendő) ami oumlnmagaacuteban szinteacuten nem indukaacutelna
eCB-szinteacutezist egyuumlttesen keacutepes aktivaacutelni a szinteacutezist (Ca2+
-asszisztaacutelt receptor-
vezeacuterelt eCB szinteacutezis) Ebben a paradigmaacuteban a PLCβ koincidencia-detektornak
tekinthető A hataacutes szinergista nagyobb mint amit a keacutet komponens bdquoszaacutemtani
oumlsszegeacutebőlrdquo vaacuternaacutenk (Kano et al 2009) Minden eCB mediaacutelta roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute
34
potenciaacutecioacute e haacuterom mechanizmus egyikeacutet hasznaacutelja (reacuteszletesen az III42 fejezetben
olvashatoacute)
III412 Membraacuten-koumltoumltt sejtkapcsoloacute feheacuterjeacutek
A sejtek aacutetmeneti vagy tartoacutes oumlsszekoumltteteacuteseieacutert a sejtadheacutezioacutes molekulaacutek (az
angol roumlvidiacuteteacutesből CAM) tehetők felelősseacute Kalciumfuumlggő csalaacutedjukat kadherineknek
kalciumfuumlggetlen csalaacutedjukat pedig Immunglobulin tiacutepusuacute CAM-nak nevezzuumlk Az
idegrendszerben előbbire peacutelda a -neuronaacutelis- N-kadherin utoacutebbira a ndashneuronaacutelis-
NCAM (Roumlhlich P 2006)
Koumlzuumlluumlk szaacutemos feheacuterjeacuteről bizonyiacutetottaacutek hogy szerepe van a szinaptikus
plaszticitaacutesban iacutegy peacuteldaacuteul az NCAM-ről kadherinekről vagy a neuroligin-neurexin
kapcsolatroacutel Az NCAM geacutenkiuumltoumltt aacutellatban eltűnt az LTP mind a CA1 mind a CA3
reacutegioacuteban A kadherin eseteacuteben hasonloacutet tapasztaltak antitesttel vagy gaacutetloacutepeptiddel
gaacutetolt kadherin szignifikaacutensan csoumlkkentette az LTP-t aneacutelkuumll hogy hataacutessal lett volna
az alap jelaacutetvitelre vagy a roumlvidtaacutevuacute plaszticitaacutesra A kadherin gaacutetlaacutesa azonban csak az
LTP indukcioacutes faacutezisaacuteban volt hataacutessal ami arra utal hogy a kadherin a kezdeti
szignalizaacutecioacutes leacutepeacutesben jaacutetszik szerepet A kadherin-kadherin kapcsolat a preszinaptikus
aktiacutev zoacutena eacutes a posztszinaptikus denzitaacutes direkt strukturaacutelis uacutejrarendezeacuteseacutet
eredmeacutenyezheti LTP indukaacuteloacute jelaacutetviteli kaszkaacutedok beindiacutetaacutesaacutera is keacutepes habaacuter ennek
sem preszinaptikus sem posztszinaptikus mechanizmusa nem ismert (Tao eacutes Poo
2001)
A neuroligin-neurexin kapcsolat szaacutemos szinaptikus folyamat befolyaacutesolaacutesaacutera
keacutepes differenciaacutecioacute eacutereacutes valamint mind a serkentő mind a gaacutetloacute szinapszisok
plaszticitaacutesa A neurexin a preszinaptikus a neuroliginek a posztszinaptikus oldalon
helyezkednek el (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011) Neuroliginek PDZ
koumltőhelyuumlk segiacutetseacutegeacutevel koumltődnek a szinaptikus horgonyzoacutefeheacuterjeacutehez (PSD-95 a
glutamaacuteterg gefirin a GABAerg szinapszisokban) Jelenlegi ismereteink szerint a
neuroligin-1 a glutamaacuteterg a neuroligin-2 a GABAerg a neuroligin-3 mindkeacutet tiacutepusuacute
miacuteg a neuroligin-4 glicinerg szinapszisokban talaacutelhatoacute Szaacutemos irodalmi adat van arra
hogy a neacutegy neuroligin fontos szerepet jaacutetszik a plaszticitaacutesban A neuroligin-1 az
NMDA receptorok dokkolaacutesaacutet szabaacutelyozza hiaacutenyaacuteban a teacuterbeli memoacuteria gyenguumlleacutese
35
(LTP gyenguumlleacutes) eacutes sztereotip viselkedeacutes alakult ki autisztikus tuumlnet egyuumlttest ideacutezve
(Blundell et al 2010 Budreck et al 2013) A neuroligin-2 hiaacutenyaacuteban a gaacutetloacute
szinapszisok funkcioacutejaacutenak gyenguumlleacutese figyelhető meg a gaacutetloacute szinapszisok szaacutemaacutenak
megtartaacutesaacuteval (Blundell et al 2009) A neuroligin-3 mutaacutecioacuteja mindkeacutet szinapszison
hatva komplex vaacuteltozaacutesokat hoz leacutetre a gaacutetloacute szinapszisok fokozott műkoumldeacuteseacutet okozta
az agykeacuteregben eacutes a hippokampuszban a serkentő szinapszisokban noumlvelte az AMPA eacutes
NMDA receptorok szaacutemaacutet ezzel jelentősen erősiacutetve az LTP-t a szinapszisok
strukturaacutelis aacuteteacutepuumlleacuteseacutehez eacutes a dendritelaacutegazoacutedaacutesok noumlvekedeacuteseacutehez vezetett (Etherton et
al 2011 Tabuchi et al 2007) A neurexinek (α eacutes β) preszinaptikusan helyezkednek
el eacutes CASK feheacuterjekomplexen keresztuumll koumltődnek a kalcium-fuumlggő vezikulaacuteris
apparaacutetushoz ezaacuteltal keacutepes befolyaacutesolni a vezikulafelszabadulaacutest A neurexin-
neuroligin kapcsolat keacutepes a szinaptikus aktivitaacutes fuumlggveacutenyeacuteben befolyaacutesolni a
neurotranszmisszioacutet a szinapszis meacutereteacutet eacutes a plaszticitaacutesban szerepet jaacutetszoacute receptorok
dokkolaacutesaacutet (Bang eacutes Owczarek 2013 Bottos et al 2011)
III413 Szekretaacutelt feheacuterjeacutek
A szekretaacutelt molekulaacutek koumlzuumll a neurotrofinok toumllthetik be a retrograacuted jelaacutetvivő
anyag szerepeacutet Legfontosabb keacutepviselőjuumlk az agyi neurotrofikus faktor (BDNF) a
posztszinaptikus membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval kalciumfuumlggő moacutedon szekretaacuteloacutedik A
legtoumlbb neurotrofin preszinaptikusan leacutevő receptora uacutetjaacuten a neurotranszmitter
felszabadulaacutes noumlveleacuteseacuten keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet pl a mEPSP frekvenciaacutejaacutenak
noumlveleacuteseacutevel A BDNF hataacutesa valoacutesziacutenűleg kinaacutezok reacuteveacuten a szinaptikus vezikulaacuten leacutevő
szinapszin foszforilaacutecioacutejaacuteval jaacuter ami azonnal serkenti a glutamaacutet felszabadulaacutesaacutet A
BDNF genetikai eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval az LTP indukcioacuteja nem ment veacutegbe a CA1 reacutegioacuteban
azonban visszaaacutelliacutethatoacute volt a normaacutelis műkoumldeacutes BDNF tartalmuacute adenoviacuterussal fertőzoumltt
agyszeleteken eacutes kiacutevuumllről adagolt BDNF segiacutetseacutegeacutevel is (Tao eacutes Poo 2001)
III414 A retrograacuted jelaacutetvitel taacutevoli hataacutesai
A retrograacuted jelaacutetvitel lokaacutelis (monoszinaptikus) hataacutesain kiacutevuumll taacutevolabbi
hataacutesokkal is rendelkezhet A diffuacutezibilis molekulaacuteknaacutel szaacutemiacutetaacutesba kell venni hogy
36
milyen koncentraacutecioacuteban milyen taacutevolsaacutegban tud hatni maacutes szinapszisokon (bdquolateraacutelis
propagaacutecioacuterdquo pl heteroszinaptikus LTDLTP az endokannabinoid rendszerben) Egy
maacutesik eacuterdekes jelenseacuteg a retrograacuted jel preszinaptikus sejtben toumlrteacutenő visszaterjedeacutese
(bdquotaacutevoli propagaacutecioacutejardquo a 4 aacutebraacuten bdquoXrdquo jeloumlleacutessel) A jel egeacuteszen a preszinaptikus sejt
dendritjeinek szinapszisaacuteig is terjedhet Megfigyelteacutek hogy koumlzvetlenuumll a korrelaacutelt
tuumlzeleacutessel kivaacuteltott LTP utaacuten a preszinaptikus sejt serkenthetőseacutege aacutetmenetileg
jelentősen megnőt A taacutevoli hataacutes pontos molekulaacuteris mechanizmusa nem ismert de
mivel az időben gyorsan kialakul felteacutetelezhető hogy olyan maacutesodlagos jelaacutetvivők
jaacutetszhatnak benne szerepet mint a kalcium inozitol-trifoszfaacutet (IP3) vagy cAMP
Receptor-ligand komplexek (pl neurotrofinok koumlzuumll a NGF BDNF) eseteacuteben retrograacuted
axonaacutelis transzportot is leiacutertak (Tao eacutes Poo 2001)
III42 Retrograacuted jelaacutetvitel a hippokampuszban
A hippokampaacutelis piramissejtek megfelelő műkoumldeacuteseacutehez elengedhetetlen a
glutamaacuteterg eacutes GABAerg szinapszisainak roumlvid- eacutes hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesa egyaraacutent
(laacutesd peacuteldaacuteul III351 alfejezetet) Ezek kialakiacutetaacutesaacutehoz a piramissejt retrograacuted jelaacutetviteli
uacutetvonalakat vesz igeacutenybe melyek koumlzuumll a membraacuten-permeaacutebilis faktorok jaacutetszaacutek a
legfőbb szerepet A glutamaacuteterg szinapszisok hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) a
nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya miacuteg elcsendesiacuteteacuteseacutehez az NO (LTD) eacutes az endokannabinoid
(eCB) (STDeacutes LTD) rendszer egyaraacutent jaacuterul hozzaacute A GABAerg szinapszisok gaacutetlaacutesa ndash
eddigi adatok alapjaacuten- az endokannabinodok aacuteltal szabaacutelyozoacutedik de csak a CCK
tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban Maacutes a toumlbbi interneuronok szinapszisait
befolyaacutesoloacute retrograacuted transzmitter-rendszeről mindezidaacuteig nem volt tudomaacutesunk Az
NO hataacutesainak taacutergyalaacutesa kuumlloumln fejezetet eacuterdemel tekintettel a dolgozatban betoumlltoumltt
koumlzponti szerepeacutere (laacutesd III572 alfejezetben)
Az eCB aacuteltal leacutetrehozott roumlvidtaacutevuacute (maacutesodpercekig legfeljebb percekig tartoacute)
gaacutetlaacutes (eCB-STD) koumlzeacute tartozik a bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo
(DSIDSE) az NMDA-vezeacuterelt eCB-STD eacutes a metabotroacutep receptorok (mGluR-I
mAChR CCK-R) vezeacuterelte eCB-STD A hosszuacutetaacutevuacute (legalaacutebb egy oacuteraacuten aacutet tartoacute)
vaacuteltozaacutesokhoz tartozik a serkentő eacutes gaacutetloacute szinapszisok LTD-je (eCB-LTD eacutes eCB-
LTDi) eacutes a heteroszinaptikus modulaacutecioacute
37
III421 DSIDSE
A bdquodepolarizaacutecioacute kivaacuteltotta gaacutetlaacutesserkenteacutes-elnyomaacutesardquo (DSIDSE) a
piramissejtek massziacutev depolarizaacutecioacutejaacutenak eredmeacutenye Az eCB szinteacutezise PLC-fuumlggetlen
moacutedon magas sejten beluumlli kalcium koncentraacutecioacute kialakulaacutesaacuteval indul meg (laacutesd
III411 alfejezetben) a piramissejtben A kannabinoidok a preszinaptikus CB1
receptorokat aktivaacutelva a lehetseacuteges maacutesodlagos uacutetvonalak koumlzuumll (laacutesd III411)
elsősorban a cAMP-fuumlggetlen (Gβγ-vezeacuterelte) kation csatornaacutekon toumlrteacutenő direkt hataacutes
reacuteveacuten hozzaacutek leacutetre a gyorsan kialakuloacute de aacutetmeneti gaacutetlaacutesaacutet a gaacutetloacuteserkentő
neurotranszmitternek A DSI eacutes a DSE nagysaacutega elteacuterő ami valoacutesziacutenűleg a keacutet
terminaacutelis populaacutecioacute elteacuterő CB1 receptor mennyiseacutegeacuteből fakad (a GABAerg rostokon
toumlbbszoumlroumlse a CB1R sűrűseacutege a glutamaacutetergeacutenek ezaacuteltal nagyobb gaacutetlaacutes joumln leacutetre)
(Katona et al 2006 Nyiacuteri et al 2005) Ezen kiacutevuumll a DSE kialakulaacutesaacutehoz hosszabb
elnyuacutejtott depolarizaacutecioacutera van szuumlkseacuteg A GABAerg terminaacutelisok eseteacuteben a CB1
receptorok eloszlaacutesa kettősseacuteget mutat egy reacuteszuumlk a szinapszis koumlruumlli gyűrűben
sűrűsoumldik maacutesik reacuteszuumlk a szinapszistoacutel taacutevol a preterminaacutelis axon reacuteszen duacutesul
Figyelembe veacuteve a DSI soraacuten kialakuloacute gyors hataacutest eacutes a kaacutelium eacutes kalcium csatornaacutek
elhelyezkedeacuteseacutet valoacutesziacutenűsiacutethető hogy a roumlvidtaacutevuacute szabaacutelyozaacutesban a szinapszis
koumlrnyeacuteki receptorok tehetők felelősseacute (Katona eacutes Freund 2008) A DSI
mechanizmusaacutenak oacuteriaacutesi jelentőseacutege a piramissejtek faacutezis-előretoloacutedaacutesaacuteban rejlik (laacutesd a
III342 eacutes III351 alfejezeteket) ami lehetőveacute teszi az informaacutecioacutekoacutedoloacute
piramissejttek szinapszisainak megerősoumldeacuteseacutet
III422 NMDA-vezeacuterelt eCB-STD
A feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutekon kiacutevuumll a feszuumlltseacuteg- eacutes ligand-fuumlggő
NMDA-tiacutepusuacute glutamaacutet receptorokon keresztuumll is kialakul az a magas sejten beluumlli
kalcium koncentraacutecioacute ami eCB szinteacutezishez vezet (PLC-fuumlggetlen Ca2+
-fuumlggő eCB
szinteacutezis) A GABAerg szinapszisokra (IPSP-re) kifejtett hataacutesaacutet azonban
hippokampaacutelis sejtkultuacuteraacuten a fizioloacutegiaacutes tartomaacutenyon tuacuteli extreacutem magas NMDA
koncentraacutecioacuteval (200microM helyileg adagolva) tudtaacutek csak megfigyelni Eacutelettani
mennyiseacutegű NMDA (20microM) adaacutesa nem okozott eCB-STD-t a GABAerg
38
szinapszisokban (Ohno-Shosaku et al 2007) (Ennek jelentősseacutege a VII8 fejezetben
olvashatoacute)
III423 metabotroacutep receptorok vezeacuterelte eCB-STD
A metabotroacutep receptorok aacuteltal kivaacuteltott eCB felszabadulaacutes a bdquoreceptor-vezeacuterelt
eCB szinteacutezisrdquo esetleg a bdquoCa2+
-asszisztaacutelt receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo (laacutesd
III411) mechanizmusaacuteval joumln leacutetre A hippokampusz piramissejtjein eddig az
mGluR5 M1M3 eacutes CCK receptorokroacutel bizonyiacutetottaacutek hogy keacutepesek endokannabinoidok
szinteacuteziseacutet indukaacutelni mGluR5 kivaacuteltotta eCB-STD mind glutamaacuteterg mind GABAerg
szinapszisokban meacutertek Az mGluR5 receptorok tuacutelnyomoacute toumlbbseacutege a glutamaacuteterg
szinapszisok periszinaptikus gyűrűjeacuteben helyezkedik el a tuumlskeacuteken kiacutevuumlli
szomatodendritikus reacutegioacuteban jelentősen csoumlkkent a szaacutemuk eacutes nincsenek GABAerg
szinapszisokban (Lujaacuten et al 1997) Iacutegy valoacutesziacutenűsiacutethető hogy az mGluR5 hataacutesa a
tuumlskeacutekben homoszinaptikus a dendritikus reacutegioacuteban pedig a taacutevolabb elhelyezkedő
extraszinaptikus mGluR5 receptorok fejthetik ki hataacutesukat a CCK-tartalmuacute dendritikus
interneuronok terminaacutelisain Muszkarinos receptorok (M1M3) főkeacutent a piramissejtek
dendritjein extraszinaptikusan helyezkednek el (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) aktivaacutecioacutejuk eCB-fuumlggő GABAerg aacuteramok gaacutetlaacutesaacutet ideacutezteacutek elő
Glutamaacuteterg aacuteramok gaacutetlaacutesa csak sejtkultuacuteraacuteban ideacutezhető elő CCK receptorokon
keresztuumlli eCB szinteacutezis csak a CCK-tartalmuacute interneuronok szinapszisaiban megy
veacutegbe eacutes hasonloacutean a toumlbbi folyamathoz a GABAerg aacuteramok eCB-STD hataacutesaacutet hozza
leacutetre
III424 eCB-LTDLTDi heteroszinaptikus modulaacutecioacute
A hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacuteshoz a CB1 receptorok perceken aacutet tartoacute aktivaacutecioacuteja
szuumlkseacuteges Mechanizmusaacutet tekintve bdquoreceptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-sel joumln leacutetre
Kiacuteseacuterletes adatok alapjaacuten a hippokampuszban mGluR5 aktivaacutecioacuteja indiacutetja be
posztszinaptikus kalcium nem szuumlkseacuteges a kialakulaacutesaacutehoz Ennek elleneacutere
valoacutesziacutenűsiacutethető hogy fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az mGluR5 aktivaacutecioacuteja mellett a
glutamaacutet transzmisszioacute helyi kalcium emelkedeacutessel is jaacuter ami bdquoCa2+
-asszisztaacutelt
39
receptor-vezeacuterelt eCB szinteacutezisrdquo-hez vezet Kimutattaacutek azt is hogy az LTDi eseteacuteben a
Schaffer-kollateraacutelisok ingerleacutese koumlvetkezeacuteben aktivaacuteloacutedoacute mGluR5 receptorok
heteroszinaptikusan gaacutetoltaacutek a CB1 receptorral rendelkező GABAerg terminaacutelisokat
(Chevaleyre eacutes Castillo 2003) Heteroszinaptikusan valoacutesziacutenűleg nem a szinapszis
koumlruumlli hanem a preterminaacutelis axon koumlzeli CB1 receptorok aktivaacuteloacutednak koumlnnyebb
hozzaacutefeacuterhetőseacuteguumlk miatt (Nyiacuteri et al 2005) A heteroszinaptikus szabaacutelyozaacutes egy maacutesik
formaacuteja amikor is a gaacutetloacute szinapszisban kialakult LTD koumlzvetett moacutedon koumlzeli
glutamaacuteterg szinapszisok megerősoumldeacuteseacutehez (LTP) vezet mivel a gaacutetlaacutes megszűneacuteseacutevel
maacuter kuumlszoumlb-alatti ingerekkel is potenciaacutecioacute eacuterhető el A CB1 receptorok hosszuacute
aktivaacutecioacuteja beindiacutetja a Gαi uacutetvonalat is ami az bdquoadenilaacutet-ciklaacutez-cAMP-protein-kinaacutez Ardquo
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezi ezen keresztuumll pedig egy preszinaptikus aktiacutev zoacutena
feheacuterje (RIM-1α) hosszuacutetaacutevuacute gaacutetlaacutesaacutet hozza magaacuteval a GABAerg szinapszisokban eacutes a
PQ tiacutepusuacute feszuumllseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek permanens gaacutetlaacutesaacutet a serkentő
szinapszisokban (Katona eacutes Freund 2008)
A heteroszinaptikus modulaacutecioacute kapcsaacuten laacutethatoacute hogy az eCB jel teacuterben terjed
ritkaacuten szoriacutetkozik egyetlen szinapszis szabaacutelyozaacutesaacutera (meacuteg a receptor-mediaacutelt esetben
is) Kimeacuterteacutek hogy keacutet egymaacuteshoz koumlzeli piramissejt eseteacuteben akkor terjedt aacutet a DSI a
nem depolarizaacutelt sejtre ha a sejttestek taacutevolsaacutega kevesebb mint 20 mikron (Ohno-
Shosaku et al 2000 Wilson eacutes Nicoll 2001)
Oumlsszegzeacuteskeacutent elmondhatoacute hogy az endokannabinoid jelaacutetvitel aacuteltalaacutenosan
eleacuterhető a glutamaacuteterg szinapszisok szaacutemaacutera miacuteg a GABAerg szinapszisok eseteacuteben
kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneuronokra korlaacutetozoacutedik Az endokannabinoid jelaacutetvitel
sok esetben nem igeacutenyeli a preszinaptikus sejt aktivitaacutesaacutet a posztszinaptikus sejt
ingeruumllete oumlnmagaacuteban is elegendő a folyamat beindiacutetaacutesaacutehoz miacuteg maacutes esetekben (főkeacutent
a glutamaacutetergekneacutel) a pre- eacutes posztszinaptikus aktivitaacutes koincidenciaacuteja szuumlkseacuteges Az
endokannabinoid jel aacuteltalaacuteban nem szinapszis-specifikus hatoacutetaacutevolsaacutega ~20 mikronra
tehető Ezek alapjaacuten felmeruumll tehaacutet a keacuterdeacutes hogy leacutetezik-e egy maacutesik aacuteltalaacutenosan toumlbb
interneuron szaacutemaacutera is eleacuterhető retrograacuted szabaacutelyozaacutes leacutetezik-e szinapszis-specifikus
retrograacuted szabaacutelyozoacuterendszer eacutes leacutetrejoumlhet-e a GABAerg szinapszisok potenciaacutecioacuteja a
gaacutetlaacutessal szemben
40
III5 Nitrogeacuten-monoxid mint neurotranszmitter
A nitrogeacuten-monoxid (NO) megfelel a neurotranszmitterektől elvaacutert
kriteacuteriumoknak azaz
1 rendelkezik szintetizaacuteloacute apparaacutetussal
2 szinteacutezise szabaacutelyozhatoacute
3 felszabadulaacutesaacutet koumlvetően keacutepes eljutni a szinapszist alkotoacute maacutesik sejthez (anterograacuted
esetben a posztszinaptikus- retrograacuted esetben a preszinaptikus-sejthez)
4 rendelkezik receptorral
5 rendelkezik a jelaacutetvitel időbeli leaacutelliacutetaacutesaacutehoz vezető folyamattal
6 maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonal(ak)at indiacutet be a fogadoacute sejtben valamely hataacutest
eredmeacutenyezve
Ezen pontok menteacuten haladva mutatom be a NO jelaacutetvitelt a koumlzponti
idegrendszerben majd reacuteszletezem eddig ismert fizioloacutegiai hataacutesait
III51 A nitrogeacuten-monoxid szinteacutezise nitrogeacuten-monoxid szintaacutezok
A nitrogeacuten-monoxid (NO) szinteacuteziseacutet kizaacuteroacutelag a nitrogeacuten-monoxid-szintaacutezok (NOS)
veacutegzik Keacutet konstitutiacutev izoformaacuteja az enzimnek a neuronaacutelis NOS (nNOS) eacutes az
endotheliaacutelis NOS (eNOS) miacuteg indukaacutelhatoacute formaacuteja (iNOS) immunsejtekben
(makrofaacutegok mikroglia) talaacutelhatoacute eacutes csak patoloacutegiaacutes esetekben aktivaacuteloacutedik iacutegy ez
utoacutebbit a tovaacutebbiakban nem reacuteszletezem (Foumlrstermann et al 1991)
Az nNOS eacutes eNOS cellulaacuteris eacutes subcellulaacuteris eloszlaacutesaacutet illetően a rsquo90-es eacutevekben
taacutemadt neacutemi zavar a szakirodalomban Toumlbb csoport eredmeacutenyei azt mutattaacutek hogy
eNOS neuronaacutelis elemekben is a hippokampuszt neacutezve a piramissejtekben talaacutelhatoacute
miacuteg az interneuronok egyes tiacutepusai pedig nNOS-t fejezneacutenek ki Ezek a kiacuteseacuterletek meacuteg
kuumlloumlnboumlző specificitaacutesuacute gaacutetloacuteszereken eacutes nem megfelelően tesztelt antitestekkel veacutegzett
immunreakcioacutekon alapultak de a geacutenkiuumltoumltt aacutellatok megjeleneacuteseacutevel (nNOS eacutes eNOS
KO) a 2000-es eacutevek elejeacutere megoldoacutedott a probleacutema nNOS kizaacuteroacutelag neuronaacutelis
sejtekben talaacutelhatoacute (mind piramissejtekben mind interneuronokban) az eNOS pedig az
41
erek endotheacutel-sejtjeire korlaacutetozoacutedik (Blackshaw et al 2003 Jinno eacutes Kosaka 2002
2004) Az endotheliaacutelis NO szerepeacutet a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben maacuter koraacutebban
ismertettem (laacutesd III355 alfejezet) a tovaacutebbiakban kizaacuteroacutelag a neuronaacutelis eredetű
NO-val eacutes NO-szintaacutezzal kapcsolatos adatokat taacutergyalom Az nNOS haacuterom aacutetiacuteroacutedaacutes
utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik az nNOSα a legszeacutelesebb koumlrben elterjedt
eacutes legnagyobb mennyiseacutegben megtalaacutelhatoacute izoforma a β eacutes γ izoformaacutek eseteacuteben
hiaacutenyzik a feheacuterje N-terminaacutelis horgonyzoacute domeacutenje
5 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid
retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvo-
nalaacuteban szerepet jaacutetszoacute főbb
alkotoacuteelemek sematikus
aacutebraacuteja
Az aacutebraacuten egy szinapszis
sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A
posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacuteban helyezkednek el az
NMDA receptorok melyeket
PDZ domeacutennel rendelkező
horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl PSD-
95) kapcsoljaacutek oumlssze a
membraacuten alatt talaacutelhatoacute
nNOS molekulaacutekkal Az
nNOS Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid (NO)
termeleacutes Az NO membraacuten-permeaacutebilis tulajdonsaacutega folytaacuten szabadon aacutetdiffundaacutel a
preszinaptikus terminaacutelisba ahol receptoraacuten az NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezon
(NOsGC-eacuten) hatva cGMP termeleacuteshez vezet
Az nNOSγ-nak nincs enzimatikus aktivitaacutesa az nNOSβ enzim rendelkezik neacutemi
aktivitaacutessal de ennek csak az nNOSα hiaacutenyaacuteban van jelentőseacutege mert ekkor jelentősen
megnő az agykeacuteregben a szintje (Garthwaite 2008) Az nNOSα (tovaacutebbiakban nNOS)
dimer formaacuteban van jelen mivel azonban minden nNOS molekulaacutehoz egy Ca2+
-
kalmodulin is koumltődik aktiacutev aacutellapotaacuteban tulajdonkeacuteppen tetramer szerkezet joumln leacutetre
42
(Alderton et al 2001 Stuehr et al 2004) Az nNOS N-terminaacutelis domeacutenje az uacuten
horgonyzoacute (PDZ-koumltőhelyekkel rendelkező) domeacuten mely horgonyzoacute feheacuterjeacuteken
keresztuumll az nNOS koumltődeacuteseacutet teszi lehetőveacute a serkentő szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutehoz (5 aacutebra Tochio et al 2000) Ilyen horgonyzoacute feheacuterje a PSD-95
(posztszinaptikus denzitaacutes feheacuterje-95) GRIP1 (glutamaacutet receptorral koumllcsoumlnhatoacute feheacuterje
1) vagy az SSCAM (szinaptikus aacutellvaacutenyozoacute molekula) (Brenman et al 1996 Daff
2010) Ezek a horgonyzoacute feheacuterjeacutek koumltik a glutamaacutet-receptorokat is az akiacutev zoacutenaacuteba iacutegy
egy nagy makromolekulaacuteris komplex (bdquotranszduciszoacutemardquo) alakul ki a gyors jelaacutetvitel
szolgaacutelataacuteban Az nNOS koumlzeacutepső domeacutenje az uacuten bdquooxigenaacutezrdquodomeacuten mely koumlti a
protoporfirin IX (hem) eacutes tetrahidrobiopterin (THB vagy BH4) kofaktorokat eacutes a
szubsztraacutet L-arginint A C-terminaacutelis domeacuten az uacuten bdquoreduktaacutezrdquo domeacuten mely tartalmazza
az alloszteacuterikus aktivaacutetor Ca2+
-kalmodulin koumltőhelyeacutet valamint az elektron-
transzportlaacutenc elemeit egy NADPH-t egy FAD-ot eacutes keacutet FMN-ot Az NO szinteacutezise
keacutet leacutepeacutesben zajlik az elektron donor a NADPH+H+ mely Ca
2+-kalmodulin
jelenleacuteteacuteben aacutetatadja az elekektronokat a FAD-FMN redox-laacutencnak a reduktaacutez domeacutenen
beluumll majd az FMN-ről aacutetkeruumll az elektron az oxigenaacutez domeacuten hem vas-ionjaacutera
(ferroferri aacutetalakulaacutes) majd a veacutegső elektrontranszport soraacuten egy oxigeacuten molekula
segiacutetseacutegeacutevel az L-arginin pozitiacutev toumllteacutesű guanidil-csoportjaacutenak egyik nitrogeacutenje
hidroxilaacuteloacutedik eacutes N-hidroxi-L-arginin (NHA) aacutetmeneti termeacutek eacutes egy viacutezmolekula
keletkezik A maacutesodik leacutepeacutesben meacuteg egy oxigeacuten molekula eacutes elektron segiacutetseacutegeacutevel
kialakul a citrullin karboxi-csoportja felszabadul a NO eacutes meacuteg egy viacutezmolekula
keletkezik (Alderton et al 2001 Daff 2010 Stuehr et al 2004) Egy egyenletben iacuterva
(1 mol nitrogeacuten-monoxidra szaacutemolva)
C6H14N4O2 + 2 O2 + 15 (NADPH+H+) = C6H13N3O3 + NO + 2H2O + 15 NADP
+
(L-Arg) (citrullin)
III52 A nitrogeacuten-monoxid szinteacuteziseacutenek szabaacutelyozaacutesa
Az NO szinteacutezishez szuumlkseacuteges oxigeacuten miatt az nNOS O2-eacuterzeacutekenyseacutege meacuteg a
fizioloacutegiaacutes O2 koncentraacutecioacute mellett is jelentősen kihat a keletkező nitrogeacuten-monoxid
mennyiseacutegeacutere (az agyi [O2]~20 microM az nNOS O2-fuumlggeacutese Km= 350microM) Ennek
43
kiacuteseacuterletes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt hatalmas a jelentősseacutege amikor fizioloacutegiaacutes NO hataacutesokat
szeretneacutenk meacuterni ugyanis a fizioloacutegiaacutes (in vitro) tuacuteleacutelő szeletek karbogeacuten gaacutezzal toumlrteacutenő
O2 ellaacutetaacutesa soraacuten 210microM-1mM [O2] joumln leacutetre raacuteadaacutesul oxigeacuten graacutedienssel kell szaacutemolni
a szelet meacutelyebb reacutetegei feleacute haladva Ezekben a kiacuteseacuterletekben akaacuter tiacutezszeres
mennyiseacutegű NO is keletkezhet a fizioloacutegiaacuteshoz keacutepest amit aacuteltalaacuteban nem vesznek
figyelembe az eredmeacutenyek eacuterteacutekeleacuteseacuteneacutel (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szinteacutezishez
szinteacuten elengedhetetlen a Ca2+
-kalmodulin jelenleacutete (Bredt and Snyder 1990 Lee and
Stull 1998) Az nNOS kalcium-fuumlggeacutese Km=~05 microM Ehhez helyileg
(bdquokompartmentbenrdquo) felszabaduloacute nagyobb kalcium is elegendő nem szuumlkseacuteges
sejtszintű depolarizaacutecioacute azonban kimutattaacutek hogy az nNOS aktivaacutecioacutejaacutehoz szuumlkseacuteges
kalcium extracellulaacuteris forraacutesboacutel szaacutermazik (Alagarsamy et al 1994) Iacutegy a
kalciumforraacuteskeacutent csak a feszuumlltseacuteg-fuumlggő kalcium-csatornaacutek eacutes az NMDA-tiacutepusuacute
glutamaacutet receptorok joumlnnek szoacuteba A glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev
zoacutenaacutejaacuteban az NMDA receptorok az nNOS eacutes egyeacuteb strukturaacutelis feheacuterjeacutek
makromolekulaacuteris komplexet alkotva lehetőveacute teszik hogy az NMDA receptorokon
keresztuumll beaacuteramloacute kalcium azonnal nNOS aktivaacutecioacutet indukaacuteljon (5 aacutebra) Minden
egyes NMDA-receptor egy nNOS molekulaacuteval van oumlsszekoumltve Az nNOS szaacutemos
foszforilaacutecioacutes hellyel is rendelkezik aminek koumlszoumlnhetően kinaacutezok szabaacutelyozhatjaacutek
aktivitaacutesaacutet A teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll ilyen kinaacutez pl a Ca2+
-kalmodulin-dependens kinaacutez
II (CAMKII) ami mint egy visszacsatoloacute mechanizmus mintegy feleacutere keacutepes
csoumlkkenteni az nNOS aktivitaacutesaacutet
III53 A nitrogeacuten-monoxid keacutemiai tulajdonsaacutegai koncentraacutecioacuteja
Az NO gaacutez halmazaacutellapotuacute molekula speciaacutelis tulajdonsaacutega a toumlbbi
neurotranszmitterhez keacutepest hogy szabadon diffundaacutel vizes eacutes lipid faacutezisban is kivaacuteloacute a
membraacutenpermeaacutebilitaacutesa tehaacutet szinteacuteziseacutet koumlvetően mind pre- mind posztszinaptikus
hataacutesait figyelembe kell venni Diffuacutezioacuteja meglepően gyors becsleacutesek szerint a szoumlveti
diffuacutezioacutes koefficiense 848microm2s vagyis egy aacutetlagos NO molekula ~08 microm-t tudna
megtenni 100 micros alatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Szerkezete alapjaacuten nagyon
reakcioacutekeacutepes meacutegis keacutemiai tulajdonsaacutegai nagyban fuumlggenek koncentraacutecioacutejaacutetoacutel
44
6 Aacutebra A nitrogeacuten-monoxid hataacutesai a koncentraacutecioacute fuumlggveacutenyeacuteben
A konstitutiacutev moacutedon műkoumldő NO szintaacutezok ndash endoteliaacutelis (eNOS) eacutes neuronaacutelis (nNOS)
ndash eseteacuteben a felszabaduloacute nitrogeacuten-monoxid (NO) a pikomoacutelos tartomaacutenyba esik mely
tartomaacutenyban az NO nem viselkedik szabad gyoumlkkeacutent csak pozitiacutev hataacutesai figyelhetők
meg A patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt aktivaacuteloacutedoacute indukaacutelhatoacute NO szintaacutez (iNOS) eseteacuteben
az NO koncetraacutecioacuteja a mikromoacutelos tartomaacutenyig nyuacutelik iacutegy reaktiacutev oxigeacuten-gyoumlkkeacutent
(ROS) viselkedve sejtkaacuterosiacutetoacute hataacutesai keruumllnek előteacuterbe(Moacutedosiacutetva Eduardo eacutes mtsai
2011)
Az NO viselkedeacuteseacutenek koncentraacutecioacutefuumlggeacuteseacutet a 6 aacutebra mutatja be Miacuteg
patoloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az indukaacutelhatoacute NOS nitrogeacuten-monoxid termeleacutese eleacuteri
mikomoacutelos tartomaacutenyt eacutes reaktiacutev oxigeacutengyoumlkkeacutent (ROS) viselkedve a toxikus hataacutesai
keruumllnek előteacuterbe addig az utoacutebbi eacutevek legfontosabb felfedezeacutese e teacuteren hogy a
fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neurotranszmisszioacute reacuteveacuten felszabaduloacute NO pikomoacutelos
(legfeljebb 1nM) tartomaacutenyba esik (Hall eacutes Garthwaite 2009 Wood et al 2011) A
nagy neheacutezseacutegeacutet az adja a szoumlveti NO-koncentraacutecioacute meacutereacuteseacutenek hogy a meacuterőelektroacutedaacutek
45
nem voltak eleacuteg specifikusak ezeacutert joacuteval nagyobb koncentraacutecioacutek meruumlltek fel a
szakirodalomban Egy uacutej fejleszteacutesnek koumlszoumlnhetően most maacuter pontosabban meacuterhető az
NO mennyiseacutege Ezen kiacutevuumll egy szaacutemiacutetoacutegeacutepes modell is napvilaacutegot laacutetott amiben egy
glutamaacuteterg szinapszist modellezve hataacuteroztaacutek meg a maximaacutelisan felszabaduloacute NO
mennyiseacutegeacutet Egy 50 NMDA-RnNOS komplexet tartalmazoacute szinapszist vettek alapul
(ami szaacutem kicsit tuacutelbecsuumllt Kennedy 2000) eacutes azt az extreacutem helyzetet felteacutetelezteacutek
hogy az oumlsszes receptor eacutes enzim egyszerre teljes hateacutekonysaacuteggal aktivaacuteloacutedik Ennek
eredmeacutenyekeacuteppen a szinaptikus NO koncetraacutecioacuteja 1 nM lett ami a szoumlveti eacutes
enzimatikus elnyelődeacutest figyelembe veacuteve 1microm taacutevolsaacutegban 250 pM alaacute csoumlkken Ebben
a tartomaacutenyban az NO reaktiacutev szabadgyoumlk tulajdonsaacutega elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű
semleges molekulakeacutent viselkedik (Hall eacutes Garthwaite 2009) A szakirodalomban
fellelhető toumlbbszaacutez nanomoacutelostoacutel mikromoacutelosig terjedő NO koncentraacutecioacute mellett (pl
NO donorokkal) meacutert bdquofizioloacutegiairdquo hataacutesokat koumlruumlltekinteacutessel kell kezelni Egy maacutesik
fontos koumlvetkezteteacutes a fent leiacutertakboacutel hogy a koumlzponti idegrendszerben nem aacutellja meg a
helyeacutet a NO bdquoteacuterfogati-transzmisszioacuterdquo-jaacutenak az elmeacutelete mivel az NO hatoacutetaacutevolsaacutega
joacuteval kisebb (max1-2 microm) mint koraacutebban gondoltaacutek eacutes valoacutejaacuteban szinapszis specifikus
szabaacutelyozaacutest tesz lehetőveacute
III54 A nitrogeacuten-monoxid receptorai NO-szenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezok
Az NO receptora a koraacutebban szolubilis guanilaacutet-ciklaacuteznak (sGC) nevezett enzim
Az elnevezeacutes azeacutert nem volt szerencseacutes mert az enzim nem minden formaacuteja
bdquoszolubilisrdquo ezeacutert az uacutej nevezeacutektan szerint NO-szenzitiacutev-guanilaacutet-ciklaacuteznak (NOsGC)
nevezzuumlk megkuumlloumlnboumlztetve a partikulaacuteris GC-toacutel ami az NO-inszezitiacutev GC nevet
kapta tekintettel arra hogy az NO nem csak a pitvari natriuretikus peptid (ANP) ligand
aktivaacutelja (Kobiałka and Gorczyca 2000) Az NOsGC az NO fő receptora (5 aacutebra)
Heterodimer formaacuteban alkot funkcionaacutelis egyseacuteget melyben egy α- eacutes egy β- alegyseacuteg
vesz reacuteszt (Koesling et al 2004 Krumenacker et al 2004 Russwurm eacutes Koesling
2002 Russwurm et al 2001) Az α-alegyseacuteg keacutet fajtaacuteja az α1 eacutes az α2 Kinetikaacutejukban
semmilyen kuumlloumlnbseacuteg nem igazolhatoacute egyetlen ismert fontos tulajdonsaacutega az α2
alegyseacutegnek az α1-hez keacutepest hogy PDZ-koumltő domeacutennel rendelkezik ezaacuteltal keacutepes
szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez koumltődni (membraacuten-asszociaacutelt NOsGC) miacuteg az α1
46
tartalmuacute receptorok ennek hiaacutenyaacuteban valoacuteban bdquoszolubilisekrdquo maradnak A β-alegyseacuteg is
keacutet formaacuteban β1 eacutes β2 alegyseacutegkeacutent leacutetezik A β2-alegyseacuteg azonban csak patholoacutegiaacutes
aacutellapotokban jelenik meg (pl beacutelrendszeri daganatokban a beacutelhaacutemsejtekben) ezeacutert az
NOsGC aacutellandoacute alegyseacutege a β1 alegyseacuteg A β1 alegyseacuteg geacutenjeacutenek kiuumlteacutese letaacutelis
fenotiacutepust eredmeacutenyez (Friebe et al 2007) miacuteg csak az α1 vagy α2 alegyseacutegek kiuumlteacutese
nem okoz letalitaacutest (Mergia et al 2006)
Keacutetfeacutele heterodimer leacutetezik tehaacutet az agyban az α1β1 eacutes az α2β1 alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű receptor A receptor-dimernek haacuterom domeacutenjeacutet kuumlloumlnboumlzetjuumlk meg a
hemkoumltő domeacutent a dimerizaacutecioacutes domeacutent eacutes a katalitikus domeacutent A hemkoumltő domeacuten egy
ugyanolyan hemcsoportot tartalmaz ami a hemoglobin molekulaacuteban az oxigeacutenkoumlteacuteseacutert
felelős meacutegis ahogy a hem-csoport beeacutepuumll a receptorba rendkiacutevuumlli specificitaacutesa lesz a
nitrogeacuten-monoxidra (10000-szer nagyobb az affinitaacutesa) A katalitikus domeacuten felelős a
GTP cGMP aacutetalakiacutetaacuteseacutert Inaktiacutev aacutellapotban a hem-csoport egy hisztidinnel
kapcsoloacutedik a feheacuterjeacutehez a katalitikus egyseacuteg pedig nyitott aacutellapotban van Az NO
koumltődeacuteseacutenek hataacutesaacutera a hisztidin-csoport elmozdul ami konformaacutecioacutes vaacuteltozaacutesokat ideacutez
elő a feheacuterjeszerkezetben ami veacuteguumll a katalitikus egyseacuteg zaacuteroacutedaacutesaacutehoz eacutes a cGMP
szinteacutezis beindulaacutesaacutehoz vezet Az NO koumltődeacuteseacutet koumlvetően keacuteseacutes neacutelkuumll azonnal elindul
a guanilaacutet-ciklaacutez aktivitaacutes az NO eltaacutevoliacutetaacutesaacuteval pedig 200 ms-on beluumll lecseng a cGMP
termeleacutes (Bellamy et al 2000) Az NOsGC 50-os aktivitaacutesa ~1nM NO koncetraacutecioacute
mellett eacuterhető el Eszerint fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzt az NOsGC szubmaximaacutelis
hataacutesfokon műkoumldik meacutegis jelentős hataacutesok meacuterhetők Ez arra vezethető vissza hogy
az NOsGC sokszorosaacutera erősiacuteti a jelet Meacutereacutesek alapjaacuten az enzimet aacutetlagosan eleacuterő 03
nM NO mintegy 04microM cGMP szinteacutezishez vezet vagyis 1000-szereseacutere erősoumldik a
jelaacutetvivő molekulaacutek szaacutema Az NOsGC olyan eacuterzeacutekenyseacutegű hogy maacuter paacuter molekula
NO (kis pikomoacutelos mennyiseacutegben) is keacutepes kivaacuteltani az aktivitaacutesaacutet eacutes az amplifikaacutecioacute
miatt a maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalakat is be tudja indiacutetani (Garthwaite 2008) A
receptor alegyseacutegek sejtszintű elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban mRNS eacutes feheacuterje
szinten vizsgaacuteltaacutek a β1 alegyseacuteget mind interneuronokban mind piramissejtekben az α
alegyseacutegeket pedig az α1 eacutes α2 kuumlloumlnvaacutelasztaacutesa neacutelkuumll hasonloacute sejtes eloszlaacutesban
mutattaacutek ki (Burgunder eacutes Cheung 1994 Ding et al 2004 Gibb and Garthwaite 2001
Pifarreacute et al 2007) Szubcellulaacuteris szinten az NOsGC elsősorban a glutamaacuteterg
szinapszisok preszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkedik el (Burette et al 2002) Az
47
NOsGC szaacutemos kinaacutez foszforilaacutecioacutes ceacutelpontjai de fizioloacutegiaacutes szabaacutelyozaacutesuk nagy reacutesze
meacuteg felderiacuteteacutesre vaacuter Ismert a cAMP-fuumlggő protien kinaacutez (PKA) guanilaacutet-ciklaacutez
aktivitaacutesra kifejtett noumlvelő hataacutesa eacutes az M2 muszkarinos AchR Src-kinaacutezon keresztuumlli
gaacutetloacute hataacutesa
III55 A nitrogeacuten-monoxid terjedeacuteseacutenek leaacutelliacutetaacutesa szoumlveti elnyelődeacutese
Koraacutebban sokan azzal eacuterveltek hogy az NO-nak nincs szuumlkseacutege lebontoacute
folyamatokra hiszen reaktivitaacutesaacuteboacutel koumlvetkezően uacutegyis roumlvid időn beluumll veacuteges a hataacutesa
A nanomoacutelos eacutes kisebb tartomaacutenyokban amit most fizioloacutegiaacutesnak tekintenek mint maacuter
emliacutetettem az NO hataacuterozottan nem reaktiacutev iacutegy ezzel a keacuterdeacutessel foglalkozni kell
Egyetlen ismert reakcioacuteja van az alacsony koncentraacutecioacutejuacute NO-nak is ROS termeacutekkel
(keacutemiai NO-elnyelődeacutes) de az is joacuteteacutekony hataacutesuacute a lipid-peroxyl gyoumlkoumlk megkoumlteacuteseacutevel
megaacutelliacutetja a lipid-peroxidaacutecioacutet Az NO enzimatikus elnyelődeacuteseacutenek egyik ismert eleme
az oxi-hemoglobin mely NO hataacutesaacutera nitraacutet keacutepződeacutese mellett methemoglobinnaacute
alakul A folyamat nagyon gyors de az erek taacutevolsaacutega miatt az NO feacutel-eacuteletideje ~1 s
alakulna miacuteg a valoacutesaacutegban enneacutel sokkal hamarabb lecseng az NO-jel (agyszoumlvetben 6-
60 ms alatt (Garthwaite 2008) Mostansaacuteg laacutetott napvilaacutegot hogy a piramissejtek is
tartalmaznak hemoglobint de ennek szerepe eacutes jelentőseacutege az NO megkoumlteacuteseacuteben meacuteg
nem tisztaacutezott (Schelshorn et al 2009) Ezen kiacutevuumll az agyszoumlvet olyan feheacuterjeacuteit hoztaacutek
meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe az NO megkoumlteacuteseacutevel mint a lipooxigenaacutez (LOX) prosztaglandin-H
szintaacutez vagy a citokroacutem-c oxidaacutez illetve egyeacuteb metalloproteinek A pontos
mechanizmus amelyen keresztuumll ezekkel az enzimekkel az NO reagaacutelna nem
egyeacutertelmű (Hall eacutes Garthwaite 2009)
III56 NO indukaacutelta maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak
Az NOsGC a hippokampaacutelis neuronokban az egyetlen enzim ami cGMP
termeleacutesre keacutepes iacutegy a keletkező neuronaacutelis cGMP az NO hataacutesaacutenak a koumlvetkezmeacutenye
(5 aacutebra) A cGMP ezt koumlvetően toumlbb maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalat aktivaacutelhat A
cGMP direket hataacutest fejt ki a ciklikus nukleotid-fuumlggő ioncsatornaacutekra (CNG) vagy a
hiperpolarizaacutecioacute-aktivaacutelta ciklikus nukleotid-modulaacutelta csatornaacutekra (HCN) A
48
legszeacutelesebb koumlrű hataacutes a cGMP-fuumlggő protein kinaacutezon (PKG) keresztuumll toumlrteacutenik A
PKG enzimek koumlzuumll a PKG1β eacutes a PKG II talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (de Vente
et al 2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKG szubsztraacutetjai koumlzeacute
tartoznak preszinaptikusan a vezikula felszabadulaacutesban szerepet jaacutetszoacute feheacuterjeacutek koumlzuumll a
VASP RhoA eacutes septin3 posztszinaptikusan az LTP eacutes a sejt bdquotuacuteleacuteleacuteseacutet hordozoacute jelrdquo
kialakiacutetaacutesaacuteban reacuteszt vevő IP3R protein-foszfataacutez 1 2 (PP12) CREB Akt stb
(Hardingham eacutes Bading 2003 Schlossmann eacutes Hofmann 2005) A cGMP visszahat
sajaacutet lebontoacuteenzimjeire is a foszfodieacuteszteraacutez (PDE) 2 eacutes 5 aktivitaacutesaacutenak fokozaacutesaacuteval
sajaacutet lebontaacutesaacutet gyorsiacutetja miacuteg a PDE3 gaacutetlaacutesaacuteval a cAMP hidroliacuteziseacutet lassiacutetja noumlvelve a
cAMP szintjeacutet A cAMP-cGMP araacutenyok eltolaacutesa uacutejabb szabaacutelyozaacutesi uacutetvonalakat nyit
meg A cGMP lebontaacutesaacuteban a PDE 12356910 eacutes 11 vehet reacuteszt (Domek-Łopacińska
eacutes Strosznajder 2005 Van Staveren et al 2003) A maacutesodlagos uacutetvonalak hataacutesa
minden esetben attoacutel fuumlgg hogy az adott terminaacutelispopulaacutecioacuteban a repertoaacuter mely
elemei vannak jelen Terminaacutelistoacutel fuumlggően ezen adatok joacute reacutesze azonban meacuteg nem aacutell
rendelkezeacutesre a szakirodalomban
III57 A NO fizioloacutegiai hataacutesai
Mivel az NO rendkiacutevuumll gyorsan szabadon diffundaacutel kis taacutevolsaacutegra pre-eacutes
posztszinaptikus hataacutesait egyaraacutent figyelembe kell venni iacutegy a jelaacutetvitel fő
meghataacuterozoacuteja a felszabadulaacutes pontos helye illetve a receptor szubcellulaacuteris
elhelyezkedeacutese A NO koumlzponti idegrendszerben azon beluumll is elsősorban a retrograacuted
jelaacutetvitelben betoumlltoumltt szerepeacuteről esik majd szoacute de nem keveacutesbeacute fontos a NO koumlrnyeacuteki
(autonoacutem) idegrendszerben betoumlltoumltt anterograacuted jelaacutetviteleacutenek szerepe sem (Blottner
1999)
III571 nNOS tartalmuacute interneuronok a hippokampuszban eacutes szerepuumlk a
neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
nNOS tartalmuacute interneuronok koumlzeacute tartozik a dendritikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll az
Ivy eacutes a neurogliaform sejt valamint a vetiacutető gaacutetloacutesejtek koumlzuumll a visszavetiacutető-sejt
49
Morfoloacutegiaacutejuk a III341 eacutes III344 alfejezetben a neuronhaacuteloacutezat műkoumldeacuteseacuteben
betoumlltoumltt homeosztatikus szerepuumlk pedig a III355 alfejezetben keruumllt taacutergyalaacutesra
III572 Az NO jelaacutetvitel szerepe a glutamaacuteterg szinapszisok plaszticitaacutesaacuteban
A nitrogeacuten-monoxid a szinaptikus plaszticitaacutes szaacutemos molekulaacuteris
mechanizmusaacuteban reacuteszt vesz beleeacutertve a hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutest (long-term
potentiation LTP) eacutes a hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus gyenguumlleacutest (long-term depression LTD)
ezaacuteltal keacutepes lehet befolyaacutesolni a tanulaacutesi eacutes memoacuteriafolyamatokat (Bon eacutes Garthwaite
2003 Doyle et al 1996 Edwards eacutes Rickard 2007 Hawkins et al 1998 Prast eacutes
Philippu 2001) Ezen folyamatok neuronaacutelis ceacuteleleme a hippokampaacutelis piramissejtek
haacuteloacutezata A koumlzponti idegrendszerben a nitrogeacuten-monoxid hataacutesa aacuteltalaacutenosan a
glutamaacuteterg szinapszisok retrogaacuted jelaacutetviteleacutehez koumlthető amikor is az NO a
posztszinaptikus oldalon keacutepződik eacutes a preszinaptikus neurotranszmitter felszabadulaacutest
szabaacutelyozza A szinaptikus plaszticitaacutes kialakulaacutesa soraacuten a legtoumlbb esetben pre- eacutes
posztszinaptikus vaacuteltozaacutesok is veacutegbemennek eacutes az NO adott agyteruumllettől eacutes sejttiacutepustoacutel
fuumlggően mindkeacutet folyamatban reacuteszt vehet Tovaacutebb bonyoliacutetja a helyzetet hogy a
koumlzponti idegrendszerben az elteacuterő szinapszisokban rendelkezeacutesre aacutelloacute kuumlloumlnboumlző
effektor-rendszerek eacutes szabaacutelyozaacutesok miatt ugyanaz az NO-jel ellenteacutetes hataacutest vaacutelthat
ki Peacuteldaacuteul a kiagyban az NO cGMP-PKG1α uacutetvonalon az AMPA-receptorok
hosszuacutetaacutevuacute foszforilaacutecioacutejaacutet ideacutezi elő ami endocitoacutezisukhoz ezaacuteltal posztszinaptikus
LTD-hez vezet Ezzel szemben a hippokampuszban az NO-cGMP-PKGII uacutetvonalon
kersztuumll az AMPA receptorok eacutes horgonyzoacute feheacuterjeacutek foszforilaacutecioacuteja a szinapszis
strukturaacutelis aacutetalakulaacutesaacutehoz eacutes az AMPA receptorok szinapszisba eacutepiacuteteacuteseacutehez vezet ami
nagyobb amplituacutedoacutejuacute glutamaacuteterg aacuteramokhoz koumlvetkezeacuteskeacutepp posztszinaptikus
(NMDAR-fuumlggő) LTP kialakulaacutesaacutehoz vezet A hippokampaacutelis piramissejtekben a
posztszinaptikus LTP hosszuacutetaacutevuacute fenntartaacutesaacutehoz geacutenexpresszioacutes vaacuteltozaacutesok is
szuumlkseacutegesek mely a CREB (ldquocAMP response element binding proteinrdquo) transzkripcioacutes
faktor PKG-n keresztuumlli foszforilaacutecioacute reacuteveacuten valoacutesul meg Az NO preszinaptikus hataacutesait
szinteacuten kettősseacuteg uralja A hippokampaacutelis NMDAR-fuumlggő LTP soraacuten a preszinaptikus
NO-PKG uacutetvonalon a preszinaptikus aktiacutev zoacutena struktuacuteraacutelis feleacutepiacuteteacuteseacuteben reacuteszt vevő
feheacuterjeacutek (VASP RhoA) eacutes a kalcium-csatornaacutek modulaacutecioacuteja a glutamaacutet felszabadulaacutes
50
noumlvekedeacuteseacutehez vezet Ugyanezen szinapszisban az NO a glutamaacutet-uumlriacuteteacutes csoumlkkeneacuteseacutet
preszinaptikus LTD-t is ki tudott vaacuteltani (Zhang et al 2006) Az NMDA-NO indukaacutelta
LTP kivaacuteltaacutesaacuteban valoacutesziacutenűleg mindkeacutet NOsGC heterodimer reacuteszt vesz mert baacutermelyik
receptor genetikai kiuumlteacutese az LTP eltűneacuteseacutet okozta (Garthwaite 2008)
III6 N-metil-D-aszpartaacutet (NMDA) tiacutepusuacute glutamaacutet receptorok
Az NMDA receptorok az ionotroacutep glutamaacutet-receptorok csalaacutedjaacuteba tartoznak
vagyis aktivaacutecioacutejukat (agonista koumltődeacuteseacutet) koumlvetően ioncsatornakeacutent viselkednek A
receptornak toumlbb kuumlloumlnlegesseacutege van Az egyik hogy nagy a kalcium-permeaacutebilitaacutesa
iacutegy naacutetrium eacutes kaacutelium mellett elsősorban kalcium-ionokat enged aacutet a poacuterusaacuten A maacutesik
hogy poacuterusaacutet egy magneacutezium-ion zaacuterja el ami csak megfelelő depolarizaacutecioacute hataacutesaacutera
taacutevozik eacutes csak ezutaacuten indulhat meg az ionaacuteramlaacutes A harmadik hogy keacutet kuumlloumlnboumlző
agonista koumltődeacutese szuumlkseacuteges az aktivaacutecioacutejaacutehoz glicin (vagy D-szerin) eacutes glutamaacutet (vagy
aszpartaacutet) E speciaacutelis tulajdonsaacutegok reacuteveacuten az NMDA receptorok feszuumlltseacuteg- eacutes
ligandfuumlggő kalcium-csatornaacutek amik koincidencia-detektorkeacutent viselkednek hiszen a
pre- eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes aktivitaacutesa erősen noumlveli kinyiacutelaacutesuk valoacutesziacutenűseacutegeacutet
III61 NMDA receptorok feleacutepiacuteteacutese alegyseacutegek szerkezete
Az NMDA receptoroknak haacuterom alegyseacuteg-csalaacutedja van a GluN1 (koraacutebbi
nevezeacutektan alapjaacuten NR1 vagy δ1) GluN2 (koraacutebban NR2 vagy α) eacutes GluN3 (koraacutebban
NR3) A funkcionaacutelis NMDA receptorok heterotetramert alkotnak mely koumltelezően 2
GluN1 eacutes klasszikusan 2 GluN2 alegyseacutegből aacutellnak (Laube et al 1998 Monyer et al
1992) A GluN2 helyett GluN3 alegyseacuteget tartalmazoacute receptorok egeacuteszen maacutes receptort
hoznak leacutetre (laacutesd alaacutebb) A GluN1 alegyseacutegeket egyetlen geacuten koacutedolja ami viszont 8
lehetseacuteges aacutetiacuteroacutedaacutes utaacuteni hasiacutetaacutesi (splice) vaacuteltozattal rendelkezik (GluN1-1a-4a eacutes
GluN1-1b-4b (Dingledine et al 1999) A neacutegy GluN2 alegyseacuteget (GluN2A-D) neacutegy
kuumlloumln geacuten koacutedolja eacutes az alegyseacutegek teacuterben eacutes időben elteacuterő moacutedon expresszaacuteloacutednak A
keacutet GluN3 alegyseacuteget szinteacuten keacutet kuumlloumln geacuten koacutedolja
51
7 Aacutebra Az NMDA receptor szerkezeti modellaacutebraacuteja
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis hetero-tetramert alkotnak Műkoumldeacutesuumlkhoumlz
neacutelkuumlloumlzhetetlen keacutet GluN1 alegyseacuteg a maacutesik keacutet helyen baacutermilyen GluN2 (vagy GluN3)
alegyseacuteg reacuteszt vehet a receptor alkotaacutesaacuteban Az alegyseacutegek alapszerkezete (domeacutenjei)
rendkiacutevuumll konzervatiacutev (N-terminaacutelis bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera Agonista-koumltő bdquokagyloacuterdquo-
struktuacutera Poacuterus-domeacuten eacutes C-terminaacutelis domeacuten) moacutedon eacutepuumllnek fel Az NMDA
receptorokat jellemző funkcionaacutelis heterogenitaacutes az alegyseacutegek feheacuterjeszerkezeteacuteben
kiemelt helyeken toumlrteacutenő vaacuteltozaacutesokra vezethető vissza a receptorok affinitaacutesaacutenak eacutes
kinetikaacutejaacutenak vaacuteltozaacutesait eredmeacutenyezve A keacutet bdquokagyloacuterdquo-struktuacutera zaacuteroacutedaacutesaacutenak-
nyitoacutedaacutesaacutenak koumlvetkezteacuteben leacutetrejoumlvő molekulaacuteris feszuumlltseacuteg huacutezoacuteerő hataacuterozza meg a
poacuterus aacutellapotaacutet (Moacutedosiacutetva Paoletti eacutes Neyton 2007)
52
A heterodimerek oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacuteban kuumlloumlnboumlző GluN1 izoformaacutek (de bdquoardquo eacutes bdquobrdquo
tiacutepus egyszerre nem (Blahos eacutes Wenthold 1996 Chazot eacutes Stephenson 1997) eacutes
kuumlloumlnboumlző GluN2 alegyseacutegek is reacuteszt vehetnek melyek ezt koumlvetően heterotetramert
alkotnak A molekulaacuteris komplex kapcsoloacutedaacutesa keacutetfeacutele keacuteppen is leacutetrejoumlhet a bdquonem
alternaacuteloacuterdquo esetben a keacutet GluN1 eacutes GluN2 egymaacutes mellett helyezkedik el (GluN1
GluN1 GluN2 GluN2) az bdquoalternaacuteloacuterdquo modellben pedig felvaacuteltva (GluN1 GluN2
GluN1 GluN2) azonban a funkcionaacutelis receptorban az alegyseacutegek alternaacutelva
helyezkednek el (Riou et al 2012 Sobolevsky et al 2009)
Az alegyseacutegek modulaacuteris feleacutepiacuteteacutese megegyezik neacutegy domeacuten vesz reacuteszt az
alkotaacutesukban (7 aacutebra) az extracellulaacuteris N-terminaacutelis domeacuten (NTD) az agonista-koumltő
domeacuten (AKD) a poacuterus-domeacuten eacutes az intracellulaacuteris C-terminaacutelis domeacuten Az NTD nagy
vaacuteltozatossaacutegot mutat eacutes az egyes alegyseacutegek tulajdonsaacutegainak meghataacuterozaacutesaacuteban
komoly szerepet jaacutetszik Az alloszteacuterikus modulaacutetorok koumltőhelye talaacutelhatoacute a domeacuten
bdquomeacutelyeacutenrdquo mely koumltődeacutes hataacutesaacutera kagyloacuteszerű feleacutepiacuteteacutese nyiacutelt-zaacutert aacutellapotok koumlzt
vaacuteltozik Az AKD hasonloacutean kagyloacuteszerű szerkezettel rendelkezik aminek a meacutelyeacuten az
egyes agonista-koumltő helyek talaacutelhatoacutek (A GluN1 eseteacuteben glicinD-szerin a GluN2
eseteacuteben glutamaacutetaszpartaacutet a GluN3 eseteacuteben szinteacuten glicin) A poacuterus domeacutent haacuterom
transzmembraacuten szegmens (M1-M3-M4) eacutes egy intracellulaacuteris hurok (M2) alkotja ami a
csatorna kialakiacutetaacutesaacuteban vesz reacuteszt Az intracellulaacuteris domeacuten a legvaacuteltozeacutekonyabb
hosszaacutet tekintve eacutes elsősorban a membraacutenba szaacutelliacutetaacutesban a lehorgonyzaacutesban eacutes a
jelaacutetvivő-komplexekhez valoacute csatlakozaacutesban jaacutetszik szerepet (Lau eacutes Zukin 2007 Ryan
et al 2008)
A csatorna nyitaacutesa a koumlvetkezőkeacuteppen megy veacutegbe mindkeacutet agonista bekoumltődik
az AKD koumltőhelyekre melynek hataacutesaacutera a bdquokagyloacutekrdquo bezaacuteroacutednak Ez olyan molekulaacuteris
feszuumlltseacuteget okoz a receptorszerkezetben hogy gyakorlatilag bdquoszeacutethuacutezzardquo a poacuterus
domeacutent eacutes megnyitja a csatornaacutet Amikor alloszteacuterikus gaacutetloacuteszerek kapcsoloacutednak az
NTD-hez annak zaacuteroacutedaacutesaacutet okozva akkor az NTD-AKD koumlzoumltti aacutethidaloacute szekvencia
megfeszuumll eacutes nem engedi becsukoacutedni az AKD struktuacuteraacutejaacutet megakadaacutelyozva ezzel a
csatorna megnyiacutelaacutesaacutet (Ryan et al 2008)
53
III62 NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesa
Az NMDA receptorok funkcionaacutelis heterogenitaacutesaacutet elsősorban a GluN2
alegyseacutegek vaacuteltozatossaacutega adja Habaacuter elmeacuteletileg 8-feacutele GluN1 alegyseacuteg leacutetezhet az
izoformaacutek előfordulaacutesi gyakorisaacutega nem egyforma az bdquoardquo dominaacutel a bdquobrdquo-formaacuteval (ami
egy hozzaacuteadott N1 kazettaacuteval rendelkezik) szemben a GluN1-1 a rosztraacutelis (agykeacutereg
hippokampusz) a GluN1-4 a kaudaacutelis (agytoumlrzs kisagy) agyteruumlleteken van tuacutelsuacutelyban
(a GluN1-2 eacutes 1-3 nagyon ritkaacutek) Mivel a GluN1 alegyseacuteg elengedhetetlen az NMDA
receptor műkoumldeacuteseacutehez (a teljes GluN1 geacutenkiuumltoumltt aacutellat eacuteletkeacuteptelen) maacuter embrionaacutelis
kortoacutel megfigyelhető kifejeződeacutese A GluN2 alegyseacuteg neacutegy izoformaacuteja (GluN2A-2D)
egyreacuteszt elteacuterő teacuterbeli eacutes időbeli expresszioacutejaacuteval maacutesreacuteszt elteacuterő kinetikai
parameacutetereivel jaacuterul hozzaacute az NMDA receptorok vaacuteltozatossaacutegaacutehoz Az embrionaacutelis
fejlődeacutes soraacuten a GluN2B eacutes 2D vesz reacuteszt a receptoralkotaacutesban majd a posztnataacutelis
első-maacutesodik heacuteten (eacuteppen mikor a serkentő GABA-gaacutetloacute GABA aacutetalakulaacutes is zajlik) a
GluN2D nagymeacuterteacutekben a GluN2B kismeacuterteacutekben csoumlkken eacutes ezzel paacuterhuzamosan
megnő a GluN2A szintje A GluN2C szinteacuten a posztnataacutelis fejlődeacutes 2 heteacuteben vaacutelik
jelentősseacute expresszioacuteja a felnőtt aacutellatban a kisagyra eacutes a szagloacutegumoacutera koncentraacuteloacutedik
A GluN2D felnőttben maacuter csak szubkortikaacutelis teruumlleteken illetve interneuronokban
fejeződik ki (Paoletti 2011 Watanabe et al 1993) A GluN2 alegyseacutegek kinetikaacuteja eacutes
alloszteacuterikus modulaacutecioacuteja is igen elteacuterő A GluN2A alegyseacuteg gyors kinetikaacuteval
rendelkezik glutamaacutet aktivaacutecioacutejaacutet koumlvetően nagy amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes gyors lecsengeacutes
figyelhető meg ezt koumlveti a GluN2B majd GluN2C miacuteg a GluN2D-t maacuter kis
amplituacutedoacutejuacute aacuteram eacutes hosszuacute lecsengeacutesi idő jellemzi Elteacuterő a alegyseacutegek glutamaacutet-
eacuterzeacutekenyseacutege konduktanciaacuteja eacutes magneacutezium-szenzitivitaacutesa is Miacuteg a GluN2A eacutes 2B
poacuterusaacutet jelentősen gaacutetolja a magneacutezium-ion addig a maacutesik keacutet alegyseacuteg eseteacuteben ez
elenyeacutesző (Dingledine et al 1999 Paoletti 2011) A GluN2A termeacuteszetes specifikus
alloszteacuterikus modulaacutetora a cink-ion mely szinaptikusan vezikulaacuterisan uumlruumll a glutamaacutet
mellett szaacutemos esetben eacutes keacutepes az NTD-hez koumltődve annak zaacuteroacutedaacutesaacutet előideacutezni
(Paoletti 2011) A GluN2B cink-eacuterzeacutekenyseacutege elenyeacutesző mesterseacuteges gaacutetloacuteszere az
ifenprodil mely hasonloacute mechanizmussal hat az NTD-n A keacutet alloszteacuterikus gaacutetloacuteszer
annyira specifikus erre a keacutet alegyseacutegre hogy fizioloacutegiai kiacuteseacuterletekben egyeacutertelműen
meghataacuterozhatoacute az alegyseacutegek araacutenya A GluN2C eacutes 2D egyik modulaacutetorral szemben
54
sem mutat megfelelő affinitaacutest eacutes nem rendelkezik sajaacutet specikifkus
szabaacutelyozoacutemolekulaacuteval sem (Paoletti 2011)
A GluN3 alegyseacutegek pedig valoacutesziacutenűleg nem is glutamaacutet receptort formaacutelnak-
hiszen nincs glutamaacutet koumltőhelyuumlk- inkaacutebb glicin receptoroknak lenneacutenek tekinthetők
(laacutesd meacuteg III61 alfejezetben) ezen kiacutevuumll in vivo kifejeződeacutese eacutes műkoumldeacutese meacuteg
keacuterdeacuteses iacutegy a tovaacutebbiakban ezen alegyseacutegek alkotta receptorokroacutel nem esik szoacute
III63 NMDA receptorok szubcellulaacuteris elhelyezkedeacutese
Az NMDA receptorok az endoplazmatikus retikulumban (ER) toumlrteacutenő szinteacutezist
koumlvetően a sejtek plazmamembraacutenjaacuteba eacutepuumllnek be A membraacutenba szaacutelliacutetaacuteseacutert
lehorgonyzaacuteseacutert a receptor C-terminaacutelis domeacutenje felelős (Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004
Ryan et al 2008) A megfelelő membraacutentranszporthoz mind a GluN1 mind a GluN2
alegyseacutegre szuumlkseacuteg van GluN1 hiaacutenyaacuteban laacutetszoacutelag nem vaacuteltozik a GluN2 alegyseacutegek
mennyiseacutege lokalizaacutecioacuteja annaacutel inkaacutebb nem tudnak kileacutepni az ER-ből iacutegy abban
elektron-denz granulumokat keacutepeznek a membraacutenjeloumlleacutes megszűnik (Fukaya et al
2003) A GluN2 alegyseacuteg hiaacutenyaacuteban a receptorok szinaptikus beeacutepuumlleacutese seacuteruumllt valamint
a GluN1 alegyseacutegek gyors proteoliacutezise figyelhető meg (Abe et al 2004) Tehaacutet a
GluN1 C-terminaacutelisa elsősorban az ERmembraacuten iraacutenyuacute szaacutelliacutetaacuteseacutert a GluN2
alegyseacutegek C-terminaacutelisa pedig ndash PDZ koumltőhelyuumlk reacuteveacuten ndash a szinapszisba eacutepuumlleacuteseacutert eacutes a
GluN1 alegyseacuteg (eacutes ezaacuteltal a heterodimer majd a heterotertramer) stabilitaacutesaacuteeacutert felelős
NMDA receptorok nemcsak szinaptikusan de extraszinaptikusan is megfigyelhetők
ahol elteacuterő feladatokat laacutetnak el
III631 Szinaptikus NMDA receptorok
Az NMDA receptorok nagy reacutesze szinaptikusan a glutamaacuteterg szinapszisok
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban helyezkenek el Ahogy azt maacuter koraacutebban is
emliacutetettem a GluN1 eacutes GluN2 alegyseacutegek C-terminaacutelis domeacutenje bdquoiraacutenyiacutetjardquo az NMDA
receptorokat a posztszinaptikus denzitaacutesba ahol a szinapszis strukturaacutelis eacutes jelaacutetviteli
feheacuterjeacuteiből leacutetrejoumlvő molekulaacuteris komplexhez koumltődnek A GluN2 alegyseacuteg PDZ
koumltőhelyeacuten keresztuumll koumltődik az NMDA receptor a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez
55
(PSD-95 PSD-93 SAP-102 GRIP1 SSCAM) Ezek a feheacuterjeacutek szaacutemos PDZ domeacutennel
rendelkeznek amivel toumlbb feheacuterjeacutet szoros kapcsolatba hoznak A PSD-95 olyan
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteket koumlt a komplexbe (CRIP GKAP dinein koumlnnyű-laacutenc-DLC
neuroliginek stb) melyek a szinapszis strukturaacutelis eacutepuumlleacuteseacutet teszik lehetőveacute A maacutesik
fontos molekulacsoport amit a komplexhez koumltnek az NMDA-receptorok jelaacutetviteleacuteeacutert
felelős apparaacutetus az nNOS kalmodulin CaMKII stb (Valtschanoff eacutes Weinberg
2001) A jelaacutetvitel ceacutelelemeinek kompartmentalizaacutecioacutejaacuteval gyors eacutes hateacutekony jelaacutetvitel
eacutes szabaacutelyozaacutes joumln leacutetre A legelterjedtebb szinaptikus NMDA receptorok a
GluN1GluN2A eacutesvagy GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok A felnőtt
hippokampusz piramissejtjeiben is csak ezek az alegyseacutegek fordulnak elő (Ito et al
1997 Watanabe et al 1993) A kisagyban emellett meacuteg a GluN1GluN2C
alegyseacutegkompoziacutecioacute is jelentős A hippokampuszban a GluN1GluN2D kizaacuteroacutelag
interneuronokban az azokra eacuterkező serkentő szinapszisokban talaacutelhatoacute (Standaert et al
1996)
III632 Extraszinaptikus NMDA receptorok
Extraszinaptikus NMDA receptoroknak nevezzuumlk a glutamaacuteterg szinapszisoktoacutel
taacutevolabb a dendrittuumlskeacuteken kiacutevuumll eső dendritikus eacutes szomatikus NMDA receptorokat A
denrittuumlskeacuteken periszinaptikusan elhelyezkedő NMDA receptorok (~5) ugyanis a
glutamaacutet bdquotuacutelcsordulaacutesrdquo reacuteveacuten meacuteg koumlnnyen aktivaacuteloacutedhatnak szemben a valoacutedi
extraszinaptikus receptorokkal (Koumlhr 2006) Hippokampaacutelis piramissejtekben meacuterve az
extraszinaptikus NMDA receptorok araacutenya az oumlsszes NMDA receptor mintegy 36-a
(Harris and Pettit 2007) Koraacutebban azt gondoltaacutek hogy a szinaptikus-extraszinaptikus
receptorok alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlkben kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel a GluN2A tartalmuacuteak a
szinapszisban a GluN2B tartalmuacuteak azon kiacutevuumll helyezkedneacutenek el Meacuteg funkcionaacutelis
kuumlloumlnbseacuteggel is ellaacutettaacutek ezt a szeparaacutecioacutet a szinaptikus GluN2A felelne a plasztikus
folyamatokeacutert a GluN2B pedig a sejt halaacutelaacutehoz vezető tuacutelserkenteacuteseacutert
(ldquoexcitotoxicitaacutesrdquo) Mindkeacutet paradigmaacutet sokszorosan caacutefoltaacutek azoacuteta GluN2B tartalmuacute
receptorok jelen vannak a szinapszisban eacutes fontos szerepet jaacutetszanak az LTP
kialakulaacutesaacuteban eacutes a GluN2A tartalmuacute receptorok is jelentős mennyiseacutegben vannak
extraszinaptikusan (Koumlhr 2006) Araacutenyaikat tekintve nagyjaacuteboacutel 50-50 az eloszlaacutesa
56
mindkeacutet alegyseacutegnek mindkeacutet kompartmentben sőt meacuteg heterotrimer
(GluN1GluN2AGluN2B) receptrokat is kimutattak (Harris eacutes Pettit 2007) Ezenkiacutevuumll
a szinaptikus receptorok is keacutepesek reacuteszt venni a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (Koumlhr 2006)
Magyaraacutezatkeacutent laacutetott napvilaacutegot az NMDA receptorok mobilis termeacuteszete miszerint
vaacutendorolnak a keacutet kompartment koumlzoumltt (Tovar eacutes Westbrook 2002) amit szinteacuten
caacutefoltak Az NMDA receptorok viszonylag stabil reacuteszei a membraacutennak
szinaptikusextraszinaptikus elhelyezkedeacutesuumlkeacutert sokkal inkaacutebb a C-terminaacutelisukat
szabaacutelyozoacute mechanizmusok mintsem alegyseacutegoumlsszeteacuteteluumlk felelős (Harris eacutes Pettit
2007 Peacuterez-Otantildeo eacutes Ehlers 2004) A GluN2 alegyseacuteg kuumlloumlnboumlző tirozinjainak
(Tyr1472Tyr1336) foszforilaacutecioacutejaacuteval specifikusan tudtaacutek az NMDA receptorok
szinaptikusextraszinaptikus szaacutelliacutetaacutesaacutet előideacutezni (Goebel-Goody et al 2009) Az
extraszinaptikus NMDA receptorokat jelenleg a gliaacutelis eredetű glutamaacutet eacuterzeacutekeleacuteseacuteben
tartjaacutek fontosnak Az asztroglia sejtek a szinapszisokat (serkentőt eacutes gaacutetloacutet egyaraacutent)
koumlrbefogva pontosan eacuterzeacutekelik a haacuteloacutezati aktivitaacutesokat eacutes szinciacuteciumuk reacuteveacuten ezt
koumlzvetiacutetik is a piramissejt haacuteloacutezatra A piramissejtekben kialakuloacute kismeacuterteacutekű kalcium-
aacuteram extraszinaptikus eredetű eacutes NMDA receptor fuumlggő mechanizmus eacutes reacuteszt vesz a
piramissejtek szinkronizaacutecioacutejaacuteban eacutes segiacuteti a plasztikus folyamatokat is (Auld eacutes
Robitaille 2003 Fellin et al 2004)
III64 Az NMDA receptorok fizoloacutegiai hataacutesai
Az NMDA receptorok szaacutemos fizioloacutegiaacutes eacutes patoloacutegiaacutes folyamatban reacuteszt
vesznek iacutegy hataacutesaik ismerete neacutelkuumlloumlzhetetlen teraacutepiaacutes ceacutelpontkeacutent valoacute
alkalmazaacutesukban Klinikai kutataacutesok koumlzpontjaacuteban aacutell a kognitiacutev folyamatok
helyreaacutelliacutetaacutesaacutet ceacutelzoacute NMDA receptor-aktivaacutecioacute Alzheimer-demenciaacuteban eacutes
szkizofreacuteniaacuteban (a szkizofreacutenia kognitiacutev tuumlneteieacutert az NMDA receptor alulműkoumldeacutest
teszik felelősseacute) illetve az NMDA-receptorok gaacutetlaacutesa az iszkeacutemiaacuteshipoxiaacutes kaacuterosodaacutes
okozta koacuteros tuacutelserkenteacutesben
57
III641 NMDA receptorok szerepe a hosszuacutetaacutevuacute plasztikus vaacuteltozaacutesokban
Az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja feszuumlltseacuteg- eacutes ligandfuumlggeacutesuumlk miatt a glutamaacutet
(eacutes glicin) koumlteacuteseacutetől oumlnmagaacuteban nem koumlvetkezik be Előszoumlr az AMPA receptorok
aktivaacutecioacuteja megy veacutegbe ez biztosiacutetja a kellő depolarizaacutecioacutet az NMDA receptorok Mg2+
-
blokkjaacutenak kiloumlkődeacuteseacutehez A depolarizaacutecioacute maacutes tuumlskeszinapszis ingeruumlleteacuteből eacutes
visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelboacutel is szaacutermazhat (ldquocsendesrdquo szinapszisok eseteacuteben
AMPA receptorok szinaptikus hiaacutenyaacuteban kizaacuteroacutelag ez a mechanizmus eacuterveacutenyesuumll) Az
időbeliseacuteg rendkiacutevuumll fontos annak meghataacuterozaacutesaacuteban hogy hosszuacutetaacutevuacute megerősoumldeacutes
(LTP) vagy gaacutetlaacutes (LTD) alakul ki nagy frekvenciaacutes stimulaacutecioacute megerősoumldeacutest alacsony
frekvenciaacutes ingerleacutes gaacutetlaacutest vaacutelt ki Toumlbb ezer molekulaacutet azonosiacutetottak maacuter aminek koumlze
lehet ezen folyamatok kialakiacutetaacutesaacutehoz eacuteppen ezeacutert nagyon neheacutez meghataacuterozni mi az
ami teacutenyleg neacutelkuumlloumlzhetetlen eacutes mi tekinthető ldquocsakrdquo szabaacutelyozoacute folyamatnak (Nicoll
eacutes Roche 2013) Megproacutebaacutelok kiemelni egy-keacutet aacuteltalaacutenosan elfogadott mechanizmust
amit szorosan kapcsolnak az LTPLTD-hez Az NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis
kalcium beaacuteramlaacutes NO termelődeacutest vaacutelt ki ami ezt koumlvetően cGMP termelődeacuteseacutehez
vezet a hippokampuszban (East eacutes Garthwaite 1991) Az NO hataacutesaacutera bekoumlvetkező
hosszuacutetaacutevuacute vaacuteltozaacutesokat maacuter a III572 alfejezetben is ismertettem Az NO hataacutesain
kiacutevuumll posztszinaptikusan a kalcium-kalmodulin koumltődeacutes koumlvetkezteacuteben aktivaacuteloacutedik a
kalcium-kalmodulin kinaacutez II (CaMKII) mely autofoszforilaacutecioacuteval jaacuter eacutes ezt koumlvetően
kalcium-fuumlggetlen konstitutiacutev aktivitaacutesra tesz szert Szubsztraacutetjainak foszforilaacutecioacuteja
(valoacutesziacutenűleg a RhoA jaacutetsza a főszerepet) az AMPA receptorok exocitoacutezisaacutet okozza
maacuteig feltaacuteratlan mechanizmus alapjaacuten (Nicoll eacutes Roche 2013)
Ezen kiacutevuumll megfigyelhető a szinapszis aacuteteacutepuumlleacutese is a szorosan koumltoumltt
citoszkeletaacutelis feheacuterjeacuteknek koumlszoumlnhetően Ennek eredmeacutenyekeacuteppen nemcsak a
posztszinaptikus receptorok dokkolaacutesa (AMPA NMDA) koumlnnyebb de a szinapszis
teacutenyleges megnagyobbodaacutesa megerősoumldeacutese is leacutetrejoumln pl az SSCAM aacuteltal a komplexbe
koumltoumltt neuroliginek reacuteveacuten ami oumlnmagaacuteban a szinapszis meacutereteacutet keacutepes szabaacutelyozni a
preszinaptikus neurexin-β-val pedig struktuacuteraacutelisan ldquotartja oumlsszerdquo a szinapszist (Bang eacutes
Owczarek 2013) A neuroligin-neurexin kapcsolat seacuteruumlleacutese az LTP gyenguumlleacuteseacutehez
vezet (laacutesd III412 alfejezetben) Az LTD kialakulaacutesaacuteban a magas intracellulaacuteris
kalcium aktin depolimerizaacutecioacutera kifejtett hataacutesaacutet veszik alapul ami a szinapszis
58
strukturaacutelis gyenguumlleacuteseacutehez eacutes az NMDA receptorok eltaacutevoliacutetaacutesaacutehoz vezet Ez a kalcium
aacuteltalaacuteban nemcsak NMDA receptoroktoacutel szaacutermazik hanem belső raktaacuterakboacutel is
metabotroacutep receptorok paacuterhuzamos aktivaacutecioacuteja reacuteveacuten (mAchR mGluRI-csoport Hunt
eacutes Castillo 2012)
III642 NMDA receptorok szerepe a koacuteros tuacutelserkenteacutesben (excitotoxicitaacutes)
Az NMDA receptorok tuacutelzott aktivaacutecioacuteja fizioloacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt nem
joumln leacutetre a glutamaacutet visszaveacutetel eacutes a jelaacutetvitelt posztszinaptikusan szabaacutelyozoacute negatiacutev
visszacsatolaacutessal műkoumldő enzimrendszerek miatt Patholoacutegiaacutes koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt ndash
oxigeacutenhiaacuteny (hipoxia) vagy oxigeacuten- eacutes veacuterellaacutetaacutes hiaacutenya (iszkeacutemia) miatt- azonban a joacutel
szabaacutelyozott rendszerek felborulnak A glutamaacutet felhalmozoacutedaacutesa reacuteszben a transzporter
mechnizmusok gaacutetlaacutesaacutenak reacuteszben ellenteacutetes műkoumldeacutesuumlknek (kifeleacute pumpaacuteljaacutek a
glutamaacutetot) koumlszoumlnhető mely az NMDA receptorok (szinaptikus eacutes extraszinaptikus
receptorok egyaraacutent) permanens aktivaacutecioacutejaacutehoz eacutes koumlvetkezmeacutenyes kalcium
beaacuteramlaacuteshoz vezet Miacuteg a fizioloacutegiaacutes kalcium mindig Ca2+
-kalmodulin kapcsoloacutedaacuteson
keresztuumll fejti ki hataacutesaacutet ilyenkor a tuacutelzott mennyiseacutegű kalcium direkt hataacutesai
dominaacutelnak Az nNOS-NO rendszer folyamatos aktivaacutelaacutesa tuacutelzott NO termelődeacuteshez
vezet Az NMDA receptorok eacutes nNOS negatiacutev visszacsatoloacute szabaacutelyozaacutesa a magas
kalcium-szint miatt nem műkoumldnek A magas intracellulaacuteris kalcium koncetraacutecioacute
koumlvetkezteacuteben a mitokondrium kalcium felveacutetele fokozoacutedik csoumlkken a
membraacutenpotenciaacutel-kuumlloumlnbseacutege ezzel leaacutell az ATP-szinteacutezis sőt meg is fordulhat a
folyamat a maacuter megleacutevő ATP molekulaacutek bontaacutesaacuteval Az elektrontranszport-laacutenc
kisiklaacutesaacuteval megnő a reaktiacutev oxigeacutengyoumlkoumlk (ROS) termeleacutese ami a maacuter jelentős
mennyiseacutegű NO-dal koumllcsoumlnhatva peroxi-nitritteacute alakul tovaacutebbi sejtkaacuterosodaacutest ideacutezve
elő Egyuumlttesen ezek a folyamatok irreverzibilis vaacuteltozaacutest eacutes az apoptoacutezis beindiacutetaacutesaacutet
(kaszpaacutez-kaszkaacuted) eredmeacutenyezik a sejt halaacutelaacutehoz vezetve (Hardingham eacutes Bading
2003 Papadia eacutes Hardingham 2007)
59
IV CEacuteLKITŰZEacuteSEK
A piramissejtekre eacuterkező gaacutetlaacutes alapvető fontossaacuteguacute a haacuteloacutezati szinkron-
műkoumldeacutesekhez (pl theacuteta-oszcillaacutecioacute) Ha egy piramissejt valoacutes informaacutecioacutet koacutedol (pl
teacuter-informaacutecioacute) az erős periszomatikus gaacutetlaacutes elleneacutere is keacutepes a tuumlzeleacutesre a populaacutecioacutes
szinkron kisuumlleacuteshez keacutepest a theacuteta koraacutebbi faacutezisaacuteban (faacutezis-előretoloacutedaacutes) ezaacuteltal a
koacutedolt informaacutecioacute bdquobeeacuteg a haacuteloacutezatbardquo hosszuacutetaacutevuacute szinaptikus vaacuteltozaacutesok joumlhetnek leacutetre
A faacutezis-előretoloacutedaacutes molekulaacuteris haacutettereacuteben olyan folyamatok valoacutesziacutenűsiacutethetők
melyek a piramissejt aktivitaacutesaacutetoacutel fuumlggően retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonalak beindiacutetaacutesaacuteval
jaacuter mely felszabadiacutetja a piramissejtet az erős periszomatikus gaacutetlaacutes aloacutel Ilyen a
GABAerg szinapszisokban is joacutel felteacuterkeacutepezett retrograacuted rendszer az endokannabinoid
rendszer ami a periszomatikus gaacutetloacutesejtek koumlzuumll csak a kolecisztokinin (CCK)
tartalmuacuteak szinapszisaiban talaacutelhatoacute meg Egy maacutesik a serkentő szinapszisok
plaszticitaacutesaacuteban jelentős szereppel biacuteroacute retrograacuted jelaacutetviteli uacutetvonal a nitrogeacuten-monoxid
jelpaacutelya Miacuteg a serkentő (glutamaacuteterg) szinapszisokban betoumlltoumltt szerepeacuteről hatalmas
szakirodalom talaacutelhatoacute mindezidaacuteig nem vizsgaacuteltaacutek gaacutetloacute (GABAerg) szinapszisokban
valoacute előfordulaacutesaacutet Fő keacuterdeacutesuumlnk tehaacutet az volt megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid
rendszer az oly fontos periszomatikus gaacutetloacutesejtek szinapszisaiban mutat-e sejtspecikus
eloszlaacutest mint az endokannabinoid rendszer vagy eacuteppen ellenkezőleg egy aacuteltalaacutenos
retrograacuted uacutetvonalat keacutepvisel
Az alaacutebbi keacuterdeacuteseket tettuumlk fel
- megtalaacutelhatoacute-e a neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten
- mely periszomatikus szinapszispoulaacutecioacute (CCKPV) fejez ki nNOS-t
- megtalaacutelhatoacute-e a nitrogeacuten-monoxid receptora a GABAerg terminaacutelisokban
- mely GABAerg alpopulaacutecioacutek fejezik ki a receptort eacutes
- milyen alegyseacuteg-oumlsszeteacutetellel rendelkezik az NO receptor ezekben a sejtekben
A nitrogeacuten-monoxid jelpaacutelya aktivaacutelaacutesa az intracellulaacuteris kalcium-koncentraacutecioacute
fuumlggveacutenye A tovaacutebbiakban arra kerestuumlk a vaacutelaszt milyen kalcium forraacutesok
60
vezethetnek NO szinteacutezishez A serkentő szinapszisokban az nNOS aktivaacutelaacutesa NMDA
receptorokon keresztuumll az extracellulaacuteris teacuterből lokaacutelisan beaacuteramloacute kalcium
kalmodulinhoz valoacute koumltődeacuteseacutevel toumlrteacutenik
A maacutesodik kiacuteseacuterletsorozatban arra voltunk kiacutevaacutencsiak a GABAerg szinapszisokban
is keacutepes-e betoumllteni az NMDA receptor ezt a szerepet
Keacuterdeacuteseink az alaacutebbiak voltak
- fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletben NMDA adagolaacutes keacutepes-e beindiacutetani az NO-rendszert
a GABAerg szinapszisokban
- anatoacutemiai moacutedszerekkel kimutathatoacute-e az NMDA receptor a piramissejtek
periszomatikus GABAerg szinapszisaiban posztszinaptikusan
- milyen alegyseacutegek vesznek reacuteszt ezen receptorok alkotaacutesaacuteban
- kvantitatiacutev moacutedon a periszomatikus szinapszisok mekkora haacutenyada rendelkezik
NMDA receptorokkal
- interneuron specifikus-e az NMDA receptorok GABAerg szinapszisokban valoacute
megjeleneacutese vagy aacuteltalaacutenos mechanizmusroacutel van szoacute
Keacuterdeacuteseink megvaacutelaszolaacutesaacutehoz kvalitatiacutev (beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes
immunperoxidaacutez moacutedszer) eacutes kvantitatiacutev ( beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany eacutes fagyasztva
toumlrt replika immunarany moacutedszer) anatoacutemiai moacutedszereket molekulaacuteris bioloacutegiai
moacutedszert (in situ hibridizaacutecioacute) eacutes farmakoloacutegiai (in vitro fizioloacutegiaacutes tuacuteleacutelő szeletek drog-
kezeleacutese) kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk
61
V KIacuteSEacuteRLETI MOacuteDSZEREK
V1 Kiacuteseacuterleti aacutellatok
A kiacuteseacuterleti aacutellatok felhasznaacutelaacutesa minden esetben az Inteacutezet Etikai Koacutedexeacutenek a
magyarorszaacutegi 1998 eacutevi XXVIII toumlrveacutenynek (az ldquoaacutellatok veacutedelmeacuteről eacutes kiacutemeacuteleteacuterőlrdquo)
illetve annak 2002 eacutevi moacutedosiacutetaacutesaacutenak (LXVIII aacutetv) eacutes a 2431998 (XII31)
Kormaacutenyrendeletnek megfelelően toumlrteacutent ami elveiben megegyezik az Euroacutepai
Koumlzoumlsseacutegek Tanaacutecsaacutenak EEC 609 szaacutemuacute Utasiacutetaacutesaacuteval (86609EEC ldquoUtasiacutetaacutes a
kiacuteseacuterleti eacutes maacutes tudomaacutenyos ceacutelra hasznaacutelt gerinces aacutellatok oltalmaacuterardquo 1986 November
24) A kiacuteseacuterletek soraacuten fiatal felnőtt hiacutem Wistar patkaacutenyokat (Charles River Budapest)
eacutes 30-60 nap koumlzoumltti fiatal felnőtt hiacutem C57BL6 egereket (MTA-KOKI Orvosi
Geacutentechnoloacutegiai Reacuteszleg) hasznaacuteltunk A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS)
geacutenkiuumltoumltt egerek a Jackson Laboratoacuteriumboacutel szaacutermaztak (Jax mice The Jackson
Laboratory Maine USA) A sejttiacutepus specifikus NMDA receptor 1 alegyseacuteg (GluN1)
geacutenkiuumltoumltt egeret melynek kizaacuteroacutelag az agykeacutergi serkentő sejteiből hiaacutenyzott a GluN1
alegyseacuteg (cxGluN1KO) maacuter koraacutebban jellemezteacutek (Iwasato et al 2000)
V2 Transzkardiaacutelis perfuacutezioacutek
Az aacuteltalaacutenos aneszteacuteziaacutet a replika kiacuteseacuterleteket kiveacuteve altatoacute kokteacutellal eacutertuumlk el
mely 25 ketamint 05xilazin-hidrokloridot 025 promethazinium-kloridot
00025 benzetonium-kloridot eacutes 0002 hydrochinonumot tartalmazott A kokteacutelt
intraperitoneaacutelisan alkalmaztuk 02 ml100 g testtoumlmeg araacutenyban A replika kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az aacutellatok altataacutesa naacutetrium-pentobarbitaacutel (50 mgkg) intraperitoneaacutelis
injektaacutelaacutesaacuteval toumlrteacutent Az aacutellatok transzkardiaacutelis fixaacutelaacutesaacutet fizioloacutegiaacutes soacuteoldattal toumlrteacutenő
gyors aacutetmosaacutes előzte meg (1-2 percig) majd ezt koumlvette a fixaacuteloacute oldattal valoacute perfuacutezioacute
A fixaacuteloacute oldat oumlsszeteacutetele az alaacutebbiak szerint vaacuteltozott a kuumlloumlnboumlző immunreakcioacutek
eseteacuteben a beaacutegyazaacutes előtti nNOS-immunarany reakcioacutehoz az egereket 1
paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M foszfaacutet-puffer (PB) oldattal (pH 74) perfundaacuteltuk
60 percig a beaacutegyazaacutes előtti ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez az immunfluoreszcens a
beaacutegyazaacutes előtti eacutes utaacuteni NMDA-R immunarany reakcioacutekhoz eacutes az in situ
62
hibridizaacutecioacutehoz 4 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M PB oldattal (pH 74)
perfundaacuteltunk 30 percig Az in situ hibridizaacutecioacutehoz hasznaacutelt oumlsszes oldat 01
diethylpyrocarbonate (DEPC)-tal lett kezelve 1 oacuteraacuten aacutet majd autoklaacutevozva lett A
beaacutegyazaacutes előtti NOsGCα1 alegyseacuteg immunperoxidaacutez jeloumlleacutes elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelataacutehoz előszoumlr 4 paraformaldehidet tartalmazoacute naacutetrium-acetaacutet pufferrel
(pH=60) perfundaacuteltunk 2 percig majd ezt koumlvette a 4 paraformaldehidet tartalmazoacute
Borax-puffer (pH=85) 40 percig A replika kiacuteseacuterletek eseteacuteben az eacuterrendszer aacutetmosaacutesa
09 naacutetrium-kloridot tartalmazoacute 25mM foszfaacutet-pufferrel (PBS) toumlrteacutent 1 percen
keresztuumll majd 2 paraformaldehidet eacutes 15 teliacutetett pikrinsavat tartalmazoacute 01 M PB
oldattal fixaacuteltuk az egereket 12 percen aacutet A replika kiacuteseacuterletek kiveacuteteleacutevel a fixaacuteloacute oldat
utaacuten 01 M PB oldattal perfundaacuteltuk aacutet az eacuterrendszert 10 percig Ezt koumlvetően az agy
eltaacutevoliacutetaacutesra keruumllt a koponyaacuteboacutel eacutes ezt utoacutelagos immerzioacutes fixaacutelaacutes neacutelkuumll koumlvette a
vibratoacutemos metszetkeacutesziacuteteacutes
V3 Antitestek specificitaacutesaacutenak vizsgaacutelata
A kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepusok megjeloumlleacuteseacutere hasznaacutelt elsődleges antitesteket
(kolecisztokinin parvalbumin szomatosztatin P-anyag receptor kannabinoid 1
receptor) a gyaacutertoacute laboratoacuteriumokban maacuter koraacutebban tesztelteacutek azok specifikusnak
bizonyultak eacutes munkaacutenk soraacuten mi is a vaacutert festődeacutesi mintaacutezatot kaptunk a
hippokampuszban Az nNOS antitestet nNOS geacutenkiuumltoumltt egereken teszteltuumlk eacutes nem
kaptunk jeloumlleacutest ezekben az aacutellatokban (9 aacutebra) A nitrogeacuten-monoxid szenzitiacutev guanilaacutet-
ciklaacutez (NOsGC) ellen keacuteszuumllt antitestek specificitaacutesaacutet szinteacuten teszteltuumlk (Reacuteszletes leiacuteraacutes
a VI3 fejezetben talaacutelhatoacute) A cGMP eacutes a glutaminsav-dekarboxilaacutez 65 (GAD65)
antitestek specificitaacutesaacutet koraacutebban maacuter alaposan megvizsgaacuteltaacutek (Chang and Gottlieb
1988 de Vente et al 1987 Tanaka et al 1997) A vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3
(vGluT3) antitest specificitaacutesaacutet vGluT3 geacutenkiuumltoumltt aacutellat felhasznaacutelaacutesaacuteval bizonyiacutetottuk
A GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg ellen keacuteszuumllt antitest szinteacuten specifikusan
jeloumllte meg a piramissejtek sejttesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisokat (Kasugai et al
2010)) Az NMDA receptor 1 (GluN1) 2A (GluN2A) eacutes 2B (GluN2B) alegyseacutegeacutenek C-
terminaacutelisa ellen termeltetett antitesteket koraacutebban maacuter alaposan tesztelteacutek immunoblot
antigeacuten-peptid teljes eacutesvagy reacutegioacute-specifikus geacutenkiuumltoumltt egerek segiacutetseacutegeacutevel mind
beaacutegyazaacutes előtti mind beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben (Abe et
63
al 2004 Akashi et al 2009 Fukaya et al 2003 Watanabe et al 1998) A beaacutegyazaacutes
előtti NMDA receptor immunarany kiacuteseacuterletekben ugyanazt az emeacuteszteacutesi protokolt
hasznaacuteltuk amit az antitestek teszteleacuteseacuteneacutel is hasznaacuteltak (Watanabe et al 1998)
Tovaacutebbi kontroll kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk hogy bizonyiacutetsuk hogy pontosan a mi kiacuteseacuterleti
koumlruumllmeacutenyeink koumlzt specifikus festődeacutest adnak-e az NMDA receptor antitestek
Fagyasztva-toumlreacuteses replikaacutekat keacutesziacutetettuumlnk vad tiacutepusuacute eacutes cxGluN1KO egerek
hippokampuszaiboacutel hogy a replika immunarany kiacuteseacuterletekben is bizonyiacutetsuk a GluN1
antitest specificitaacutesaacutet Nem talaacuteltunk szinaptikus aranyszemcseacuteket a piramissejteken eacutes
elhanyagolhatoacute mennyiseacutegű haacutetteacuter aranyszemcseacutet talaacuteltunk a piramissejtek sejttesteacuten
(15 aacutebra) Ezen kiacutevuumll a GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany jeloumlleacutes ugyanazt a
mintaacutezatot eacutes eloszlaacutest mutatta a szoumlvetben mindhaacuterom anatoacutemiai kiacuteseacuterletsorozatban
Tovaacutebbaacute a beaacutegyazaacutes utaacuteni (Lowicryl) immunarany kiacuteseacuterletekben uacutegynevezett
bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterleteket is veacutegeztuumlnk ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető metszetein
kuumlloumln-kuumlloumln keacutesziacutetettuumlnk GluN1 GluN2A eacutes GluN2B immunarany festeacutest Amennyiben
egy szinapszis pozitiacutevnak bizonyult valamelyik alegyseacutegre azt a szinapszist
megvizsgaacuteltuk a maacutesik alegyseacuteg jeloumlleacutesre a szomszeacutedos metszeteken Habaacuter
meglehetősen valoacutesziacutenűtlen hogy ezzel a moacutedszerrel ugyanazon receptor molekula keacutet
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeacutet megjeloumlljuumlk arra meacutegis alkalmas hogy a kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeket
egyazon szinapszisban kimutassuk Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a GluN2 jeloumllt
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben megtalaacutelhatoacute volt a GluN1 alegyseacuteg is a szomszeacutedos
metszetek egyikeacuten (16 aacutebra E 23 szinapszisboacutel 12 pozitiacutev 2 egeacuter) vagyis a haacuterom
antitest ugyanazt a sejtmembraacuten domeacutent jeloumlli ami tovaacutebb bizonyiacutetja az antitestek
specificitaacutesaacutet
Vizsgaacuteltuk tovaacutebbaacute a fluoreszcens eacutes arany-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
lehetseacuteges keresztreakcioacuteit egymaacutessal vagy a maacutesik elsődleges antitesttel a kettős
jeloumlleacuteses kiacuteseacuterletekben Egyik esetben sem talaacuteltunk keresztreakcioacuteit Az antitestekkel
kapott specifikus jeloumlleacutes nem volt megfigyelhető az elsődleges antitestek hiaacutenyaacuteban
illetve a fluoreszcens kiacuteseacuterletek eseteacuteben meacuteg az autofluoreszcencia jelenseacutege is
kizaacuterhatoacute volt
64
V4 Farmakoloacutegiai hatoacuteanyagok
A tuacuteleacutelő hippokampusz szeletek farmakoloacutegiai befolyaacutesolaacutesaacutehoz a koumlvetkező
hatoacuteanyagokat hasznaacuteltuk az IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthine) BAY-736691 L-
arginine L-NAME (L-NG-Nitroarginine methyl-ester-hydrochloride) eacutes az MK801 a
Sigma-Aldrich termeacuteke Az NMDA D-AP5 (D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic
acid) ODQ (1H-[124]Oxadiazolo[43-a]quinoxalin-1-one) nifedipin eacutes az SNX482 a
Tocris Bioscience-toacutel szaacutermazott A tetrodotoxin (TTX) az Alomone Labs-től a
nitroprusszid-naacutetrium (SNP) a Flukatoacutel lett rendelve
V5 In situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek
V51 NOsGC alegyseacutegek kimutataacutesaacutehoz szuumlkseacuteges riboproacutebaacutek szinteacutezise (taacuters-
munkacsoport munkaacuteja)
Riboproacutebaacutek keacutesziacuteteacuteseacutehez patkaacuteny NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek alapvetően nem
aacutetfedő (kevesebb mint 50-os egyezeacutes) koacutedoloacute szekvenciaacuteit (GenBank hozzaacutefeacutereacutesi
szaacutem gi1655846 az α1 eacutes gi13027399 az α2 alegyseacuteg eseteacuteben) sokszorosiacutetottaacutek
Wistar patkaacuteny teljes hippokampaacutelis mRNS mintaacuteboacutel kinyert cDNS-ből reverz-
transzkriptaacutez polimeraacutez-laacutencreakcioacute (PCR) segiacutetseacutegeacutevel A primerek hossza eacutes
szekvenciaacuteja a koumlvetkező volt (a nukleotidok szaacutemozaacutesa a nyiacutelt olvasaacutesi keret kezdeteacutetől
indul) α1 alegyseacuteg 800 baacutezispaacuter 481-től 1280-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC
ACG GGG GAG T reverz primer 5rsquo-ACT AGC GAG GAC TGG GGT TT α2
alegyseacuteg 903 baacutezispaacuter 444-től 1346-ig előre tartoacute primer 5rsquo-CTC AAG ATC ACG
GGG GAG T reverz primer 5rsquo-TGG GAA GTA CCT TGT GGA ATG A primereket
Primer3 szoftver (Rozen eacutes Skaletsky 2000) segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetetteacutek el A PCR
termeacutekeket pBluescript II SKndash (Fermentas Vilnius Litvaacutenia) SmaI helyeacutere kloacutenoztaacutek
A kloacutenok megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes iraacutenyultsaacutegaacutet szekvenaacutelaacutes soraacuten igazoltaacutek Az α1 alegyseacuteg
elleni egyszaacuteluacute sense proacutebaacutet PstI az antisense proacutebaacutet XbaI emeacuteszteacutessel miacuteg az α2
alegyseacuteg elleni sense proacutebaacutet HindIII az antisense proacutebaacutet NotI emeacuteszteacutessel keacutesziacutetetteacutek el
Az egyszaacuteluacute minta DNS-eket geacutelkivonaacutes utaacuten 1microgmicrol koncetraacutecioacuteban DEPC-kezelt
65
desztillaacutelt viacutezben higiacutetva taacuteroltaacutek -20 oC-on Az in vitro aacutetiacuteraacutest 2 oacuteraacutes 37
oC-on toumlrteacutenő
inkubaacutelaacutes soraacuten veacutegezteacutek 20microl teljes teacuterfogatban mely 1 microg minta-DNS-t 1 egyseacuteg
aacutetiacuteroacute-puffert 1 egyseacuteg Digoxigenin RNS-jeloumllő kevereacuteket 40U Rnaacutez gaacutetloacutet eacutes 20U T3
vagy T7 RNS-polimeraacutezt tartalmazott DEPC-kezelt keacutetszer desztillaacutelt viacutezben Minden
hozzaacutevaloacutet a Roche Molecular Diagnostics-toacutel (Mannheim Neacutemetorszaacuteg) szereztek be
A digoxigeninnel jeloumllt riboproacutebaacutekat Dnaacutezzal kezelteacutek majd az RNeasy MinElute
Cleanup kit (Qiagen Hilden Neacutemetorszaacuteg) segiacutetseacutegeacutevel tisztiacutetottaacutek Ezutaacuten geacutel-
elektroforeacutezis hasznaacutelataacuteval hataacuteroztaacutek meg a riboproacutebaacutek megőrzoumlttseacutegeacutet eacutes
mennyiseacutegeacutet
V52 In situ hibridizaacutecioacute (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
A hibridizaacutecioacute soraacuten hasznaacutelt oumlsszes oldatot 01 DEPC-cel kezelteacutek majd
autoklaacutevoztak A vegyszereket a Sigmaacutetoacutel (Budapest Magyarorszaacuteg) szerezteacutek be Az
50 microm vastag patkaacuteny vagy egeacuter agyszeletek inkubaacutelaacutesaacutet Rnaacutez-mentes steril
sejtkultuacutera-taacutel kamraacuteiban veacutegezteacutek A metszeteket előszőr 3x20 percig soacutes foszfaacutet-
pufferben (PBST mM-ban 137 NaCl 27 KCl 10 Na2HPO4 2 KH2PO4 eacutes 01
Tween 20 pH 74) mostaacutek majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltaacutek hibridizaacutecioacutes pufferben
mely 12 microgml digoxigeninnel-jeloumllt riboproacutebaacutet 50 formamidot 5 egyseacuteg SSC-t 1
SDS-t 50microgml eacutelesztő tRNS-t eacutes 50microgml heparint tartalmazott DEPC-el kezelt
desztillaacutelt viacutezben A mosaacutesok eacutes az inkubaacutecioacutek alatt a meszeteket tartalmazoacute sejtkultuacutera-
taacutelat egy nedvesiacutetett kamraacuteban raacutezoacutegeacutepen tartottaacutek Az inkubaacutecioacute utaacuten a metszeteket 30
percig mostaacutek első mosoacuteoldattal (50 formamid 5 egyseacuteg SSC eacutes 1 SDS DEPC-
kezelt desztillaacutelt viacutezben) 60degC-on majd 45 percig maacutesodik mosoacuteoldattal (50
formamid eacutes 2 egyseacuteg SSC DEPC-kezelt desztillaacutelt viacutezben) ugyancsak 60degC-on A
metszeteket ezt koumlvetően 5 percig mostaacutek 76 pH-juacute soacutes Tris-pufferben melyhez 01
Tween 20-at adtak (TBST) Ezutaacuten 10 normaacutel kecske szeacuterumot tartalmazoacute TBST-ben
(TBSTN) blokkoltaacutek a metszeteket egy oacuteraacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten majd egy eacutejszakaacuten
aacutet 4 degC-on inkubaacuteltaacutek őket TBSTN-ben mely 11000-re kihigiacutetott alkalikus-
foszfataacutezzal jeloumllt juh-anti-digoxigenin Fab IgG-fragmentumot tartalmazott (Roche
Molecular Diagnostics Neacutemetorszaacuteg) Ezutaacuten a metszeteket 3x20 percen keresztuumll
mostaacutek TBST-vel majd előhiacutevtaacutek a reakcioacutet 35microl 5-bromo-4-kloro-3-indolilfoszfaacutet-ot
66
eacutes 35 microl nitro blue tetrazolium kloridot tartalmazoacute friss kromogeacuten oldatban (mM-ban
100 NaCl 100 Tris-Cl pH 95 20 MgCl2 2 (ndash) tetramizol hidroklorid eacutes 01 Tween
20) A metszeteket az előhiacutevoacute oldat 1 ml-jeacuteben inkubaacuteltaacutek 6-8 oacuteraacuten aacutet soumlteacutetben majd a
reakcioacutet PBST-vel aacutelliacutetottaacutek le Veacuteguumll 3x10 percig mostaacutek a metszeteket 01 M foszfaacutet-
pufferben majd uumlveg taacutergylemezekre kiszedteacutek eacutes Vectashield-del (Vector
Laboratories) fedteacutek le
V6 Kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterletek
Miutaacuten 40 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica
VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon eacutes alaposan kimostuk a maradeacutek fixaacuteloacutet a szoumlvetből a
metszeteket 1 humaacuten szeacuterum albumin (HSA) oldatban majd az alaacutebbi molekulaacutek
ellen keacuteszuumllt elsődleges antitest kevereacutekek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig TBS-ben
hiacutegiacutetva NOsGCα1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 11000 Sigma) eacutes kolecisztokinin
(egeacuter monoklonaacutelis anti-CCK 13000 CURE) vagy NOsGCα1 eacutes parvalbumin (egeacuter
monoklonaacutelis anti-PV 11000 Swant) vagy NOsGCα1 eacutes nNOS (egeacuter monoklonaacutelis
anti-nNOS N2280 1500 Sigma) vagy NOsGCα1 eacutes szomatosztatin (patkaacuteny
monoklonaacutelis anti-SOM MAB354 170 Chemicon) vagy nNOS eacutes kannabinoid
receptor 1 (nyuacutel poliklonaacutelis anti-CB1 1500 Haacutejos et al 2000) vagy nNOS eacutes P-
anyag receptor (nyuacutel poliklonaacutelis anti-SPR AB5060 15000 Chemicon) Alapos TBS
mosaacutes utaacuten a metszeteket fluoreszcens festeacutekkel jeloumllt maacutesodlagos antitestek
kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk 5 oacuteraacuten keresztuumll A CCK PV eacutes nNOS megjeloumlleacuteseacutere voumlroumls
fluoreszcens Alexa594 egeacuter ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a CB1eacutes SPR
festeacuteseacutehez zoumlld fluoreszcens Alexa488 nyuacutel ellen keacuteszuumllt IgG-t (1200 Invitrogen) a
SOM jeloumlleacuteseacutehez pedig FITC patkaacuteny ellen keacuteszuumllt IgG-t (150 Jackson
ImmunoResearch) hasznaacuteltunk Az NOsGCα1 jeloumlleacutes eseteacuteben vagy zoumlld fluoreszcens
Alexa488 nyuacutel ellenes IgG-t vagy voumlroumls fluoreszcens Alexa594 nyuacutel ellenes IgG-t
(mindkettő 1200 Invitrogen) hasznaacuteltunk Az immunfesteacutes soraacuten nem hasznaacuteltunk
detergenseket A metszeteket 0025-os reacutez-szulfaacutet oldattal kezeltuumlk 30 percig hogy
csoumlkkentsuumlk a metszek autofluoreszcenciaacutejaacutet (Schnell et al 1999) majd TBS mosaacutest
koumlvetően mikroszkoacutepos taacutergylemezre szedtuumlk ki a metszeteket eacutes Vectashield (Vector
67
Laboratories) felhasznaacutelaacutesaacuteval fedtuumlk le fedőlemezzel Az immunreakcioacutekat Zeiss
Axioplan2 fluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk ki
V7 Beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek
A dorzaacutelis hippokampuszokboacutel Leica VT1000S tiacutepusuacute vibratoacutemon 60 microm-es
metszeteket keacutesziacutetettuumlnk eacutes alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket 1 humaacuten
szeacuterum albumint (HSA) tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk majd 2 napon aacutet
inkubaacuteltuk a NOsGC α1 eacutes β1 alegyseacuteg ellen termeltetett elsődleges antitesttel (nyuacutel
poliklonaacutelis anti-NOsGCα1 Sigma kataloacutegusszaacutem G4280 sorozatszaacutem 011K4888
110000 a tuumlkoumlrkeacutep-kiacuteseacuterletek eseteacuteben eacutes 11000 az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatoknaacutel nyuacutel poliklonaacutelis anti-NOsGC β1 Cayman Chemical
kataloacutegusszaacutem160897 sorozatszaacutem 13452114000) TBS pufferben oldva Alapos
TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben hiacutegiacutetott biotin-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestekkel (kecskeacuteben termelt poliklonaacutelis nyuacutel ellenes IgG Vector Laboratories
1200) majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldattal (Elite ABC
1300 Vector Laboratories) kezeltuumlk Az immunperoxidaacutez reakcioacute megjeleniacuteteacuteseacutehez
33-diaminobenzidin (DAB Sigma) kromogeacutent hasznaacuteltunk A bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek
eseteacuteben a DAB csapadeacutekot nikkel-ammoacutenium-szulfaacutet hozzaacuteadasaacuteval erősiacutetettuumlk (DAB-
Ni) A metszeteket ezt koumlvetően ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk kiveacuteve a bdquotuumlkoumlrkeacuteprdquo
kiacuteseacuterletek eseteacuten majd mindet viacutezteleniacutetettuumlk felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-
oxidban veacuteguumll epoxi-alapuacute gyantaacuteba aacutegyaztuk (Durcupan ACM Fluka) A viacutezteleniacuteteacutesi
eljaacuteraacutes soraacuten a metszeteket 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal
kezeltuumlk 30 percig
V8 Beaacutegyazaacutes előtti immunarany eacutes kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez
kiacuteseacuterletek
Az nNOS lokalizaacutecioacutejaacutehoz az egereket 1 paraformaldehidet tartalmazoacute 01 M
PB oldattal perfundaacuteltuk majd 60 microm-es metszeteket keacutesziacutetettuumlnk a dorzaacutelis
hippokampuszokboacutel Alapos PB eacutes TBS mosaacutest koumlvetően a metszeteket TBS-ben oldott
1 HSA oldatban majd az elsődleges antitestek oldataacuteban inkubaacuteltuk 2 napig nNOS
68
(nyuacutel poliklonaacutelis anti-nNOS 1500 Zymed Laboratories) illetve a kettős festeacutesek
eseteacuteben nNOS eacutes CCK (15000) vagy nNOS eacutes PV (17000) TBS-ben hiacutegiacutetva (GelBS)
Szaacutemos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 05 halbőr-zselatint (GE Healthcare) eacutes 05
HSA-t tartalmazoacute TBS oldatban blokkoltuk 1 oacuteraacuten aacutet Ezt koumlvette az arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitestek oldata 1nm-es arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt (kecske
poliklonaacutelis antitest 180 GE Healthcare) vagy 08 nm arany-koumltoumltt nyuacutel ellen keacuteszuumllt
(kecske poliklonaacutelis antitest 180 Aurion) antitesteket higiacutetottuk GelBS-ben eacutes
inkubaacuteltuk 1 napig Alapos TBS mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez PB mosaacutesokat koumlvetően intenzifikaacutelaacutest elősegiacutető pufferben (ECS Aurion)
majd ezuumlst-intenzifikaacuteloacute (SE-EM Aurion) oldatban inkubaacuteltuk a metszeteket 60 percig
Ezt ECS majd PB mosaacutes koumlvette A kizaacuteroacutelag immunarany reakcioacuteban reacutesztvevő
metszetek ezutaacuten ozmium-tetroxid kezeleacutesben reacuteszesuumlltek majd viacutezteleniacutetettuumlk őket Az
immunarany-immunperoxidaacutez kettős festeacutesek eseteacuteben a metszeteket a tovaacutebbiakban
biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitest-oldatban inkubaacuteltuk (egeacuter elleni loacute poliklonaacutelis
antitest 1200 Vector Laboratories) 24 oacuteraacutera majd avidin-biotin komplexhez koumltoumltt
torma-peroxidaacutezt (Elite ABC 1300 Vector Laboratories) tartalmazoacute TBS oldatban
inkubaacuteltuk a metszeteket 3 oacuteraacuteig Az immunperoxidaacutez reakcioacutet 33-diamino-benzidin
(DAB Sigma) segiacutetseacutegeacutevel tettuumlk laacutethatoacutevaacute A metszeteket ozmium-tetroxiddal
kezeltuumlk majd felszaacutelloacute alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-
alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-
alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet oldattal 30 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az
elektronmikroszkoacutepos vizsgaacutelatokhoz kis gyantaacuteba aacutegyazott szoumlvetmintaacutekat vaacutegtunk ki
eacutes ragasztottuk Durcupan blokkokra majd 70 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket
keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute ultramikrotoacutemon A metszeteket pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektron-
mikroszkoacutepon veacutegeztuumlk Az nNOS immunarany kiacuteseacuterletekneacutel az aranyszemcseacuteket az
anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus plazmamembraacuten
menteacuten meacutertuumlk A plazmamembraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 40 nm-es taacutevolsaacutegon beluumll
elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
Az NMDA receptorok szinaptikus detektaacutelaacutesaacutehoz elengedhetetlen az
immunreakcioacute előtti pepszines emeacuteszteacutes (Watanabe et al 1998) ezeacutert 1mgml pepszin
69
(DAKO) tartalmuacute 02 M soacutesav-oldattal kezeltuumlk a metszeteket 10 percig 37 Cordm-on Ezt
koumlvetően a paraformaldehid fixaacutelaacutes koumlvetkezteacuteben a szoumlvetben leacutetrejoumlvő szabad oxo-
csoportokat TBS-ben oldott 50 mM glicin (Sigma-Aldrich) segiacutetseacutegeacutevel koumltoumlttuumlk meg
majd 1 HSA oldatban blokkoltunk Ezt koumlvetően vagy csak az NMDA-R alegyseacutegek
(nyuacutel poliklonaacutelis antitestek GluN1 18 μgml GluN2A 18 μgml GluN2B 13 μgml)
ellen termelt elsődleges antitesteket vagy az NMDA-R alegyseacutegek vGluT3
(tengerimalac poliklonaacutelis anti-vGluT3 13000 Chemicon AB5421) eacutes NMDA-R
alegyseacutegek PV (egeacuter monoklonaacutelis anti-PV 17000 Swant) ellenes elsődleges
antitestek kevereacutekeacutet hiacutegiacutetottuk 01 BSA-c trade (Aurion TBS-BSA-c) tartalmuacute TBS
oldatban eacutes 3 napig inkubaacuteltuk benne a metszeteket Szaacutemos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten
14 nm meacuteretű aranyszemcseacutevel koumltoumltt maacutesodlagos nyuacutel ellenes antitesttel inkubaacuteltuk 1
napig a metszeteket (Nanogold Fabrsquo konjugaacutelt antitest NanoProbes 1100 TBS-BSA-
c oldatban hiacutegiacutetva) Alapos TBS-BSA-c mosaacutes utaacuten a metszeteket 2 glutaacuteraldehidet
tartalmazoacute PB oldattal kezeltuumlk 15 percig hogy az arany szemcseacuteket hozzaacutekoumlssuumlk a
szoumlvethez Ezt koumlvette az ezuumlst-intenzifikaacutelaacutes (SE-EM Aurion 40 perc)
szobahőmeacuterseacutekleten A kombinaacutelt immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletek eseteacuteben a
metszetek a tovaacutebbiakban 1 napig inkubaacuteloacutedtak biotin-koumltoumltt maacutesodlagos antitestek
(tengerimalac elleni kecske IgG 1200 Vector Laboratories egeacuter elleni szamaacuter IgG
11000 Jackson Laboratories) oldataacuteban Ezt koumlvette a TBS-ben hiacutegiacutetott avidin-biotin
komplexhez koumltoumltt torma-peroxidaacutez oldat 3 oacuteraacutera majd DAB kromogeacuten segiacutetseacutegeacutevel
tettuumlk laacutethatoacuteva a jeloumlleacutest A metszeteket ozmium-tetroxiddal kezeltuumlk majd felszaacutelloacute
alkoholsorban eacutes propileacuten-oxidban viacutezteleniacutetettuumlk eacutes epoxi-alapuacute (Durcupan) gyantaacuteba
aacutegyaztuk A viacutezteleniacuteteacutesi eljaacuteraacutes soraacuten 70-os etil-alkoholban hiacutegiacutetott 1 uranil-acetaacutet
oldattal 20 percig kontrasztoztuk a metszeteket Az elektronmikroszkoacutepos
vizsgaacutelatokhoz a hippokampaacutelis szoumlvetmintaacutekat kis Durcupanreg tartalmuacute oumlntőformaacuteba
aacutegyztuk majd 60 nm vastagsaacuteguacute sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk Leica EM UC6 tiacutepusuacute
ultramikrotoacutemon A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk
A szemikvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuteben az aranyszemcseacutek
sűrűseacutegeacutet az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg szinapszis eacutes a nem-szinaptikus
plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott 50 nm-es taacutevolsaacutegon
beluumll elhelyezkedő aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
70
V9 Lowicryl beaacutegyazaacutes eacutes beaacutegyazaacutes utaacuteni kvantitatiacutev immunarany kiacuteseacuterletek
Fixaacutelaacutest koumlvetően 300 microm vastagsaacuteguacute metszeket keacutesziacutetettuumlnk Leica VT1200S
tiacutepusuacute vibratoacutemmal majd alapos PB mosaacutest koumlvetően a metszeteket noumlvekvő
koncetraacutecioacutejuacute szaharoacutez-oldatban (05 1 eacutes 2M szaharoacutez 01 M PB-ben oldva)
inkubaacuteltuk A metszeteket Leica CPC segiacutetseacutegeacutevel folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre
hűtoumltt arannyal bevont reacutez korongokra csaptuk hogy gyors eacutes egyenletes fagyaacutest eacuterjuumlnk
el majd a fagyott metszeteket aacutetszaacutelliacutetottuk Leica AFS-be amiben az alacsony
hőmeacuterseacutekletű viacutezteleniacuteteacutest eacutes a Lowicryl HM20 (Chemische Werke Lowi) gyantaacuteba
toumlrteacutenő fagyasztva beaacutegyazaacutest veacutegeztuumlk A hippokampuszokboacutel 50 eacutes 70 nm vastagsaacuteguacute
sorozatmetszeteket keacutesziacutetettuumlnk A sorozatmetszeteket vagy pioloformmal fedett
egynyiacutelaacutesuacute nikkel gridekre szedtuumlk fel ami csak egyoldali immunreakcioacutet tesz lehetőveacute
(egyoldali kiacuteseacuterletek) vagy haacuteloacutes nikkel gridekre szedtuumlk fel mely esetben a
metszeteknek mindkeacutet oldala egyszerre reacuteszt vesz az immunreakcioacuteban (keacutetoldali
kiacuteseacuterletek) Egyoldali kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk az uacuten ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletekhez melyek
soraacuten tovaacutebb bizonyiacutetottuk antitestjeink specificitaacutesaacutet azzal hogy az NMDA-R
kuumlloumlnboumlző alegyseacutegeit egyazon szinapszisban azonosiacutetottuk A keacutetoldali kiacuteseacuterletek
eseteacuteben az immunarany jel sokkal erősebb de a szinaptizaacuteloacute terminaacutelisok
rekonstrukcioacuteja nem lehetseacuteges Ezen reakcioacutekban a haacuteloacutes grideket előszoumlr 2-3
maacutesodpercig marattuk teliacutetett naacutetrium-etanolaacutet oldatban majd alaposan lemostuk őket
desztillaacutelt viacutezben Ezt koumlvetően minden gridet blokkoloacute oldat cseppjeiben inkubaacuteltuk 1
oacuteraacuten aacutet majd eacutejszakaacutera elsődleges antitesteket tartalmazoacute cseppekben inkubaacuteltunk A
blokkoloacute oldat amit az elsődleges eacutes maacutesodlagos antitestek hiacutegiacutetaacutesaacutehoz is hasznaacuteltunk
TBS-ben oldott 2 human szeacuterum albumint tartalmazott Az NMDA-R alegyseacutegek
elleni elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel
GluN1 24 μgml GluN2A 20 μgml GluN2B 18 μgml) 18 oacuteraacutes inkubaacutelaacutesa utaacuten TBS-
ben mostuk a grideket majd 5 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 5nm arany-koumltoumltt maacutesodlagos
antitestek oldataacuteboacutel keacuteszuumllt cseppekben (nyuacutel elleni kecske IgG 1100 British Biocell
International) A ldquotuumlkoumlrkeacuteprdquo kiacuteseacuterletek eseteacuteben 08 nm nagysaacuteguacute arany-koumltoumltt
maacutesodlagos antitesteket hasznaacuteltunk (1100 nyuacutel elleni szamaacuter IgG Aurion) majd az
aranyszemcseacutek meacutereteacutet ezuumlst intenzifikaacuteloacuteval (SE-EM 40 percig szobahőmeacuterseacutekleten
Aurion) noumlveltuumlk meg Szaacutemos mosaacutest koumlvetően veacuteguumll desztillaacutelt viacutezben oumlbliacutetettuumlk le a
71
metszeteket eacutes teliacutetett uranil-acetaacutet vizes oldataacuteval majd oacutelom-citraacutettal kontrasztoztuk
meg őket A kieacuterteacutekeleacutest Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A
keacutetoldali kvantitatiacutev immunarany NMDA-R meacutereacutesek eseteacuten az aranyszemcseacutek sűrűseacutegeacutet
az anatoacutemiailag meghataacuterozott GABAerg eacutes glutamaacuteterg szinapszis eacutes a nem-
szinaptikus plazmamembraacuten menteacuten meacutertuumlk A membraacuten siacutekjaacutetoacutel szaacutemiacutetott keacutetszer 45
nm-es taacutevolsaacutegon (a membraacuten egyik ill maacutesik oldala feleacute) beluumll elhelyezkedő
aranyszemcseacuteket tekintettuumlk membraacuten-asszociaacuteltnak
V10 SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunarany kiacuteseacuterletek
A perfuacutezioacutet koumlvetően 130microm vastag koronaacutelis hippokampusz szeleteket
metszettuumlnk Dosaka tiacutepusuacute vibratoacutemon majd egy eacutejszakaacuten aacutet inkubaacuteltuk a szeleteket
30-os glicerolt tartalmazoacute PB oldatban 4 Cordm-on A metszetekből kivaacutegtuk a
hippokampuszt majd ezt koumlvetően joacute hővezető reacutez-korongok koumlzeacute szoriacutetva
nagynyomaacutesuacute fagyasztoacutegeacuteppel (high-pressure freezing machine HPM 100 BAL-TEC
Balzers Lichtenstein) folyeacutekony nitrogeacuten hőmeacuterseacutekletűre hűtoumlttuumlk majd a fagyott
metszeteket kettős replika asztalba helyeztuumlk eacutes -140 Cordm-on ketteacutetoumlrtuumlk A fagyasztva
toumlrt felsziacuteneket 8 nm vastag szeacuten 2 nm vastag platina veacuteguumll 15 nm vastag szeacuten
depoziacutecioacutejaacuteval replikaacuteltuk a fagyasztva-toumlrő replika geacutepben (freezendashfracture replica
machine BAF 060 BAL-TEC) A mintaacutekat 20 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk 25 naacutetrium-
dodecil-szulfaacutetot (SDS) eacutes 20 szaharoacutezt tartalmazoacute 15 mM koncentraacutecioacutejuacute Tris
pufferben (pH=83) 80 Cordm-on hogy eltaacutevoliacutetsuk a szoumlvetet a replikaacutekroacutel A replikaacutekat
ezutaacuten 005 szarvasmarha szeacuterum albumint (BSA Nacalai Tesque Kyoto Japan)
tartalmazoacute 25mM-os TBS-ben mostuk majd 1 oacuteraacuten aacutet blokkoloacute oldatba tettuumlk (5BSA
25mM-os TBS-ben) A replikaacutekat előszoumlr csak az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő
elsődleges antitestek (nyuacutel poliklonaacutelis antitestek Prof Watanabe M laborjaacuteboacutel GluN1
6 μgml GluN2A 10 μgml GluN2B 8 μgml blokkoloacute oldatban hiacutegiacutetva) oldataacuteban
inkubaacuteltuk egy eacutejszakaacuten aacutet szobahőmeacuterseacutekleten TBS mosaacutesokat koumlvetően a GABAAR
β3 alegyseacuteg elleni (125 tengerimalac szeacuterum Prof Shigemoto R laborjaacuteboacutel (Kasugai
et al 2010) elsődleges eacutes az NMDA-R alegyseacutegeket felismerő arany-koumltoumltt nyuacutel ellenes
maacutesodlagos (5nm kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) antitestek kevereacutekeacuteben
inkubaacuteltuk a replikaacutekat egeacutesz eacutejszaka szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvette a GABAAR
megjeloumlleacuteseacutere szolgaacuteloacute arany-koumltoumltt tengerimalac ellenes maacutesodlagos antitest (10nm
72
kecske poliklonaacutelis antitest 125 BBI) TBS eacutes desztillaacutelt vizes mosaacutes utaacuten a replikaacutekat
pioloformmal fedett parallel saacutevos reacutez gridekre szedtuumlk fel A kieacuterteacutekeleacutest Philips
Tecnai 10 eacutes Hitachi H-7100 tiacutepusuacute elektronmikroszkoacutepon veacutegeztuumlk A replika mintaacutek
eseteacuteben a membraacuten ketteacutetoumlreacuteseacuteből kifolyoacutelag megkuumlloumlnboumlztetjuumlk a citoplazmatikus (P)
oldal feleacute tekintő eacutes az extracellulaacuteris teacuter (E) feleacute tekintő toumlreacutesi felsziacutent Ebből kifolyoacutelag
C-terminaacutelis antitesttel keacuteszuumllt immunarany jeloumlleacutest a P-oldalon N-terminaacutelis antitesttel
keacuteszuumllt reakcioacutet az E-oldalon lehet detektaacutelni A membraacutenba aacutegyazott feheacuterjeacutek (IMP)
jellegzetes keacutepet adnak a replikaacutenak (laacutesd 8aacutebra)
V101 GABAerg szinapszisok meghataacuterozaacutesa a replikaacutelt piramissejtek felsziacuteneacuten
A replika jeloumlleacutes egyik nagy előnye hogy a szinapszisokat nem kell szaacutemos
metszetből rekonstruaacutelni mert egyből laacutethatoacute az egeacutesz szinapszis a replikaacutelt piramissejt
felsziacuteneacuten (8 aacutebra) A fagyasztott metszetek gyakran toumlrnek a szomatikus membraacuten
menteacuten feltaacuterva ezzel a membraacutenban elhelyezkedő feheacuterjeacuteket A GABAAR jeloumlleacutes
beduacutesulaacutesa alapvető jellegzetesseacutege a GABAerg szinapszisoknak (8 aacutebra)
A klasszikus immunhisztokeacutemiai moacutedszerek eseteacuteben a szoumlvetminta gyantaacuteba
van aacutegyazva eacutes a szinapszisok azonosiacutetaacutesa legtoumlbbszoumlr a szinaptikus reacutesre merőleges
metszeacutesi siacutekből toumlrteacutenik A pre- eacutes posztszinaptikus struktuacuteraacutek joacutel laacutethatoacuteak a szinapszis
szeacuteleinek megaacutellapiacutetaacutesa joacutel meghataacuterozott A replikaacutelt szinapszisok viszont maacutesok A
fagyasztva toumlrt replikaacutek felsziacuteneacuten a transzmembraacuten feheacuterjeacutek (intramembrane particles
IMP-k) sűrűseacutege valamivel nagyobb a felteacutetelezhetően GABAerg szinapszisokban mint
az extraszinaptikus membraacutenfelsziacuteneken Mivel azonban nem minden IMP
csoportosulaacutes jelent GABAerg szinapszist mi kizaacuteroacutelag a GABAAR jeloumlleacutes lokaacutelis
sűrűseacutegeacutet hasznaacuteltuk a GABAerg szinapszisok hataacuterainak meghuacutezaacutesaacutehoz (8 aacutebra)
Roumlviden a kettős immunarany reakcioacute utaacuten hatalmas piramissejt felsziacuteneket (koumlruumll-
beluumll 60 microm2 teruumlletet minden neuronboacutel) rekonstruaacuteltunk nagy nagyiacutetaacuteson 100-200
elektronmikoszkoacutepos keacutepet keacutesziacutetve sejtfelsziacutenenkeacutent Abobe Photoshop CS4 Extended
program felhasznaacutelaacutesaacuteval egy sugaacuteriraacutenyuacute szuumlrkeseacutegi gradienst fektettuumlnk minden egyes
GABAAR immunarany reacuteszecskeacutere (ez a gradiens olyan mint egy korong) A GABAAR
immunarany reacuteszecske pontosan a koumlzeacuteppontjaacuteban helyezkedett el ennek a gradiens-
korongnak
73
8 aacutebra A piramissejtek sejttesteacutenek felsziacuteneacuten leacutevő GABAerg szinapszisok
meghataacuterozaacutesa fagyasztva-toumlrt replika mintaacutekon
A Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten immunarany kiacuteseacuterletből szaacutermazoacute piramissejtek
sejttest-membraacutenjaacutenak sejtplazma felőli oldala (P-oldal) laacutethatoacute A GABAA receptor β3
alegyseacutegeacutenek immunarany jeloumlleacuteseacuteből szaacutermazoacute aranyszemcse-csoportok (10
nanomeacuteteres fekete szemcseacutek fekete nyiacutellal jeloumllve) joacutel illeszkednek a membraacutenba
aacutegyazott reacuteszecskeacutek (IMP intramembraacuten partikulum) csoportosulaacutesaival (nyiacutelhegyek)
Az NMDA receptor jeloumlleacutes (ez esetben GluN2A 5 nanomeacuteteres fekete szemcseacutek feheacuter
nyiacutellal jeloumllve) szinteacuten asszociaacuteloacutedott a GABAA receptor jeloumlleacutessel
B Mivel IMP csoportosulaacutesok GABAAR jeloumlleacutes neacutelkuumll is vannak a sejttestek felsziacuteneacuten
ezeacutert a szinaptikus teruumllet meghataacuterozaacutesaacutenak alapjaacutet a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes
keacutepezte A B aacutebraacuten piros jeloumlleacutessel laacutethatoacute a GABAAR immunarannyal jeloumllt helyzete
Fekete-feheacuter gradienssel tettuumlk laacutethatoacutevaacute a GABAAR helyi sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet Egy adott
sűrűseacuteg-eacuterteacuteket meghataacuterozva huacuteztuk meg az aacuteltalunk szinapszisnak vett teruumllet hataacuteraacutet
(feheacuter vonallal jeloumllve az aacutebraacuten) Mivel replika mintaacutekon nem hasznaacutelhatoacutek a szinapszis
meghataacuterozaacutes klasszikus morfoloacutegiai kriteacuteriumai ez az elfogultsaacuteg neacutelkuumlli sűrűseacuteg-
74
kriteacuterium keruumllt alkalmazaacutesra a kiacuteseacuterletsorozatban Mivel azonban ez feltehetőleg nem
egyezik meg a klasszikus szinaptikus teruumllettel ezeacutert megkuumlloumlnboumlzteteacuteskeacuteppen
szinapszis-asszociaacutelt teruumlletnek neveztuumlk Ezzel a moacutedszerrel az NMDA-receptor jeloumlleacutes
elhelyezkedeacutese semmilyen moacutedon nem tudta befolyaacutesolni a szinaptikus teruumllet
meghataacuterozaacutesaacutet
C A szinapszis-asszociaacutelt teruumllet meghataacuterozaacutesa (feheacuter vonallal jeloumllve) utaacuten az aacutebraacuten
saacuterga sziacutennel jeloumlltuumlk meg az NMDA receptort jeloumllő aranyszemcseacutek helyzeteacutet
D Ezt koumlvetően veacutegeztuumlk el az NMDA-receptorok (saacuterga jel) mennyiseacutegi vizsgaacutelataacutet a
szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten beluumll eacutes kiacutevuumll Leacutepteacutek 100 nm
A gradiens kiterjedeacutese a 10 nm-es aranyszemcse szeacuteleacutetől szaacutemiacutetva 200 nm
hosszuacutesaacutegig terjedt A szuumlrkeseacutegi skaacutela maximaacutelis eacuterteacuteket vett fel az arany szemcse
felett eacutes nulla eacuterteacuteket 200nm taacutevolsaacutegra (a korong szeacuteleacuten) A szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei
lineaacuterisan csoumlkkentek a korong szeacutele feleacute haladva Tekintve hogy ezek a szuumlrkeseacutegi
gradiensek minden egyes arany szemcse foumlleacute lettek helyezve nagy reacuteszuumlk aacutetlapoloacutedott
egymaacutessal főleg a szinapszisokban Az aacutetlapoloacutedott szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekek a sejtfelsziacutenről
keacuteszuumllt fotoacute minden adott pixeleacutenek eseteacuteben oumlsszegezve lett ami egy uacutej szuumlrkeseacutegi
teacuterkeacutepet hozott leacutetre a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutegeacutenek fuumlggveacutenyeacuteben (8 aacutebra a koumlnnyebb
bemutathatoacutesaacuteg kedveacuteeacutert a folyamatos szuumlrkeseacutegi skaacutela eacuterteacutekei szuumlrkeseacutegi leacutepeacutesekbe
lettek aacutetvaacuteltva) A oumlsszegzet szuumlrkeseacutegi intenzitaacutesok kirajzoltak sejtfelsziacuteni teruumlleteket
melyeknek magas a GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege Miutaacuten meghataacuteroztunk egy megfelelő
szuumlrkeseacutegi eacuterteacutekhataacutert a felteacutetelezett szinaptikus teruumlleteket koumlruumll lehetett hataacuterolni
pusztaacuten a sejtfelsziacuteni lokaacutelis GABAAR jeloumlleacutes sűrűseacutege alapjaacuten Veacuteguumll a koumlruumllhataacuterolt
szinaptikus teruumlleteket lemeacutertuumlk eacutes az immunarany-jeloumllt NMDA receptorokat
megszaacutemoltuk a szinapszis hataacuterain beluumll A koumlruumllhataacuterolaacutesi eljaacuteraacutes fő ceacutelja nem az volt
hogy uacutejraalkossuk pontosan ugyanazt a szinapszis definiacutecioacutet amit klasszikusan a pre- eacutes
posztszinaptikus struktuacuteraacutek megfigyeleacuteseacutevel koumlnnyűszerrel meg lehet tenni ha a
szinaptikus reacutes siacutekjaacutera merőleges a metszeacutesis siacutekunk A ceacutelunk az volt hogy talaacuteljunk
olyan GABAAR asszociaacutelt teruumlleteket (ebben a munkaacuteban egyszerűen GABAerg
szinapszisok) melyeket elfogatlanul tudunk koumlrbehataacuterolni Ha egyszer a hataacutervonal
meg lett huacutezva azt minden egyes kiacuteseacuterleti mintaacuten alkalmaztuk fuumlggetlenuumll attoacutel hogy
az NMDA-R immunarany szemcseacuteknek milyen az elhelyezkedeacutese Oumlsszegezve ez a
75
moacutedszer lehetőveacute tett egy olyan elfogulatlan megkoumlzeliacuteteacutest mellyel tesztelhető az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute asszociaacutecioacuteja a replika mintaacutekon
V11 Farmakoloacutegiai kiacuteseacuterletek tuacuteleacutelő szeleten cGMP immunfluoreszcens
kiacuteseacuterletek
A tuacuteleacutelő szeletek elkeacutesziacuteteacuteseacutehez az egerekeket (n=10 C57Bl6 eacutes n=4 nNOS--)
meacutely izofluraacuten aneszteacuteziaacuteban dekapitaacuteltuk az agyakat eltaacutevoliacutetottuk a koponyaacuteboacutel majd
bdquovaacutegoacute-oldatbanrdquo (szaharoacutez 2045mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4
125mM CaCl22H2O 05 mM MgCl26H2O 5mM NaHCO3 26mM) 300microm
vasagsaacuteguacute koronaacutelis hippokampusz szeleteket metszettuumlnk Leica VT1000S tiacutepusuacute
vibratoacutemon A kiacuteseacuterletek előtt a szeleteket 1 oacuteraacuten aacutet inkubaacuteltuk karbogeacuten gaacutezzal
(95O25CO2) teliacutetett mesterseacuteges agy-gerivelői folyadeacutekkal (artificial cerebrospinal
fluid ACSF NaCl 126mM gluumlkoacutez 10mM KCl 25mM NaH2PO4 125mM
CaCl22H2O 2mM MgCl26H2O 2mM NaHCO3 26mM) toumlltoumltt uacuten felsziacuteni kamraacuteban
szobahőmeacuterseacutekleten Ezt koumlvetően a szeleteket 12 kamraacutes steril sejtkultuacuteraacutes taacutelba (12-
well cell-culture plate TPP Switzerland) raktuk ahol minden egyes kamraacutet egyeacutenileg
egyenlő meacuterteacutekben buboreacutekoltattunk karbogeacuten gaacutezzal Minden kamraacutet 1 ml moacutedosiacutetott
ACSF (mACSF) oldattal toumlltoumlttuumlnk meg ami 1 mM IBMX eacutes 100 microM BAY-736691
tiacutepusuacute foszfodieacuteszteraacutez-gaacutetloacutet (PDE-gaacutetloacutekat hogy elkeruumlljuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes
02 mM L-arginint (az nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott Az L-argininnek ebben a
koncentraacutecioacuteban (02 mM) oumlnmagaacuteban semmilyen hataacutesa sincsen az nNOS aktivitaacutesra
eacutes a cGMP szinteacutezisre (Garthwaite et al 1989) 20 perces mACSF oldatban toumlrteacutenő
előkezeleacutes utaacuten a kontroll kamraacutehoz nem adtunk semmit miacuteg 200 microM SNP-t (NO
donort) adtunk 10 percre az ldquoSNP-kamraacutekhozrdquo eacutes 5microM NMDA-t adtunk 3 percre az
ldquoNMDA-kamraacutekhozrdquo Pontosan ugyanolyan reacutegioacute-specifikus cGMP jeloumlleacutest figyeltuumlnk
meg ha 5 30 150 vagy 300 microM NMDA-t adtunk a szeletekhez Azokban a
kiacuteseacuterletekben ahol az nNOS-t NOsGC-t a feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutekat
(VDCC) vagy az NMDA-receptorokat gaacutetoltuk az előinkubaacutelaacuteshoz hasznaacutelt
mACSFoldatot kiegeacutesziacutetettuumlk az adott gaacutetloacuteszerrel eacutes ezzel az oldattal veacutegeztuumlk a
szeletek előkezeleacuteseacutet 20 percig majd hozzaacuteadtuk az 5microM NMDA-t adtunk 3 percre Az
76
inkubaacutelaacutesokat koumlvetően az oldatokat gyorsan jeacuteghideg 4-os paraformaldehid fixaacuteloacutera
csereacuteltuumlk majd a szeleteket 48 oacuteraacuten aacutet tovaacutebb fixaacuteltuk ugyanebben az oldatban 4Cordm-on
A cGMP immunfluoreszcens megjeleniacuteteacuteseacutehez a szeleteket 2-os agarba aacutegyaztuk eacutes
Leica VT1200S tiacutepusuacute vibratoacutemon a 300microm vastag szeleteket uacutejrametszettuumlk 50microm
vastagsaacuteguacutera Miutaacuten 09 NaCl-ot eacutes 03 Triton X-100-at (Sigma) tartalmazoacute foszfaacutet
pufferben (PBST) 1 oacuteraacuten aacutet mostuk a metszeteket PBST-ben oldott 5 normaacutel szamaacuter
szeacuterummal (Vector Laboratories) 1 oacuteraacuten keresztuumll blokkoltuk a metszeteket Ezt koumlvette
az elsődleges antitestek oldata baacuteraacutenyban keacuteszuumllt cGMP ellenes (Prof J de Vente
laboratoacuteriumaacuteboacutel 14000) eacutes kettős immunfluoreszcens jeloumlleacutes eseteacuten egeacuterben keacuteszuumllt
glutamaacutet-dekarboxilaacutez 65 (GAD65 Millipore MAB351 1250) ellenes antitesteket
hiacutegiacutetottuk PBS-ben Szaacutemos PBS mosaacutest koumlvetően a kettős jeloumlleacutes eseteacuteben szamaacuterban
termeltetett biotin-koumltoumltt egeacuter ellenes antitestet (1200 Jackson Laboratories)
hasznaacuteltunk PBS-ben PBS mosaacutesok utaacuten az oumlsszes metszetet fluorokroacutemmal jeloumllt
maacutesodlagos antitestek kevereacutekeacuteben inkubaacuteltuk a metszeteket Alexa Flour 488 (baacuteraacuteny
elleni szamaacuter IgG 1200 Invitrogen) eacutes Alexa Fluor 594 (streptavidin 1200
Invitrogen) PBS-ben oldva Alapos PBS eacutes PB mosaacutes utaacuten a metszeteket mikroszkoacutepos
taacutergylemezre szedtuumlk ki eacutes Aqua-PolyMount (Polysciences Europe) hozzaacuteadaacutesaacuteval
fedtuumlk le fedőlemezzel Az egeacutesz kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan mACSF
oldattal melyhez hozzaacutetettuumlnk 1 microM tetrodotoxint (TTX) de nem tartalmazott
magneacutezium-ionokat A kiacuteseacuterleteket Olympus Optical FluoView300 paacutesztaacutezoacute konfokaacutelis
leacutezer mikroszkoacuteppal vagy Zeiss Axioplan 2 epifluoreszcens mikroszkoacuteppal eacuterteacutekeltuumlk
ki
V12 Statisztikai analiacutezisek
Az nNOS eacutes az NOsGC sejttest szintű elhelyezkedeacuteseacutenek meghataacuterozaacutesaacutera
iraacutenyuloacute fluoreszcens kiacuteseacuterletek soraacuten minden patkaacuteny dorzaacutelis hippokampuszaacuteboacutel
szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon hat 40 μm vastag koronaacutelis metszet keruumllt
teszteleacutesre kolokalizaacutecioacutenkeacutent a hippokampusz teljes rosztro-kaudaacutelis kiterjedeacuteseacuteben A
kolokalizaacutecioacutet csak abban az esetben vizsgaacuteltuk ha a sejt sejtmagja detektaacutelhatoacute volt
hogy biztos legyen hogy a sejt nagy reacutesze vizsgaacutelhatoacute Minden vizsgaacutelt sejt eseteacuteben
77
meacutereacutesre keruumllt a sejt keresztmetszeti teruumllete A meacuterendő sejtek kivaacutelasztaacutesa egy a
keacutepekre szisztematikus veacuteletlenszerű moacutedon elhelyezett haacuteloacute segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutent Azok
a sejtek melyek kivaacutelasztaacutesra keruumlltek a tovaacutebbiakban egyeacutenileg alapos vizsgaacutelat
taacutergyaacutet keacutepezteacutek A sejtek meacutereacuteseacutehez a ldquoNIH ImageJ image analyzerrdquo szoftvert az
adatok elemzeacuteseacutehez pedig a ldquoStatSoft Statisticardquo (Tulsa OK verzioacute7) szoftvert
hasznaacuteltuk Nem volt ceacutelunk hogy meghataacuterozzuk a kuumlloumlnboumlző markerekkel vizsgaacutelt
sejtek abszoluacutet szaacutemaacutet a hippokampuszban az araacutenyszaacutemok kvantitatiacutev meacutereacuteseacutet
veacutegeztuumlnk el Abercrombie korrekcioacute (Abercrombie 1946) hasznaacutelataacuteval kiegeacutesziacutetve
Abban az esetben amikor az adatok Gauss-eloszlaacutest mutattak a Shapiro-Wilksrsquos W-
teszt alapjaacuten parametrikus statisztikai jellemzőket alkalmaztunk (aacutetlag plusmn standard
deviaacutecioacute) Az adatok nagy reacutesze azonban nem mutatott Gauss-eloszlaacutest iacutegy nem-
parametrikus statisztikaacutekat hasznaacuteltunk ez esetben pedig a nemparametrikus
jellemzőket adtuk meg (mediaacuten interkvartilis taacutevolsaacuteg) A keacutetcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest
a nem-parametrikus MannndashWhitney U-teszttel a sokcsoportos oumlsszehasonliacutetaacutest a
szinteacuten nem-parametrikus KruskalndashWallis teszttel veacutegeztuumlk el Azokban a meacutereacutesekben
amikor az aranyszemcseacutek eacutes a szinapszis meacuteretek koumlzti korrelaacutecioacutet vizsgaacuteltuk az adatok
szinteacuten nem normaacutel eloszlaacutest mutattak ezeacutert a nem-parametrikus Spearman R-
korrelaacutecioacutet alkalmaztuk A null-hipoteacutezist akkor vetettuumlk el ha p-eacuterteacutek nem eacuterte el a
005 eacuterteacutekhataacutert ekkor a populaacutecioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteg illetve az adatok koumlzti korrelaacutecioacute
szignifikaacutensnak lett minősiacutetve
78
VI EREDMEacuteNYEK
Az Eredmeacutenyek fejezetben előszoumlr a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel egyes elemeinek
vizsgaacutelataacutet ceacutelzoacute kiacuteseacuterletsorozat eredmeacutenyeinek bemutataacutesaacutera keruumll sor (VI1-VI5)
Ezt koumlvetően a NO jelpaacutelya GABAerg szinapszisokban bekoumlvetkező aktivaacutelaacutesaacutenak
lehetseacuteges mechanizmusai keruumlltek koumlzeacuteppontba iacutegy a maacutesodik kiacuteseacuterletsorozat az
NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutenak hataacutesaacutera jelentkező NO jelaacutetvitelre (VI6) eacutes az
NMDA receptorok GABAerg szinapszisokhoz valoacute elhelyezkedeacuteseacutere (VI7-VI9)
iraacutenyult
VI1 A neuronaacutelis nitrogeacuten-monoxid szintaacutez (nNOS) asszociaacuteloacutedik a GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteval a CA1 piramissejtek sejttesteacuten
dendritjeacuten eacutes axon iniciaacutelis szegmentjeacuten
Koraacutebban maacuter kimutattaacutek hogy a nitrogeacuten-moxodiot előaacutelliacutetoacute enzim az nNOS a
piramissejtek serkentő szinapszisainak posztszinaptikus oldalaacuten talaacutelhatoacute meg
(Blackshaw et al 2003 Burette et al 2002 Wendland et al 1994) Azonban gyengeacuten
fixaacutelt agyszoumlveten beaacutegyazaacutes előtti immunarany technika hasznaacutelataacuteval előszoumlr sikeruumllt
kimutatnunk hogy az nNOS nemcsak a dendritikus tuumlskeacutekben de a piramissejteken
leacutevő szimmetrikus GABAerg szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is
Egyazon kiacuteseacuterletben keacutesziacutetett nNOS immunarany jeloumlleacutes teljesen hiaacutenyzott az nNOS
geacutenkiuumltoumltt egerek metszeteiből (9 aacutebra A) miacuteg a vad tiacutepusuacute egerekben erősen jeloumllt
szomatikus szinapszisok voltak laacutethatoacutek (9 aacutebra B C) Az immunarany jeloumlleacutes raacuteadaacutesul
nem veacuteletlenszerű moacutedon asszociaacuteloacutedott a piramissejtek membraacutenjaacutehoz hanem
specifikusan halmozoacutedott fel a szimmetrikus szinapszisokban (9 aacutebra B C 10 aacutebra A
D-H) eacuteppuacutegy mint az aszimmetrikus tuumlske szinapszisokban (10 aacutebra B C N O) Az
immunarany jel relatiacutev lineaacuteris sűrűseacutegmeacutereacuteseacuteből kideruumllt hogy miacuteg a jelsűrűseacuteg a
szimmetrikus szinapszisok aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban ~135 +- 031 aranyszemcsemicrom membraacuten
(aacutetlag +- SD) volt addig mindoumlssze 003 +- 002 aranyszemcsemicrom sűrűseacuteg volt a
szinapszis koumlzeli extraszinaptikus membraacutenteruumlleteken
79
9 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten illetve a jeloumlleacutes teljes
hiaacutenya az nNOS-geacutenkiuumltoumltt (KO) aacutellatban
(A) A beaacutegyazaacutes előtti immunhisztokeacutemiai reakcioacute utaacuten keacutesziacutetett felveacutetelek az nNOS
immunarany-jeloumlleacutes teljes hiaacutenyaacutet mutatjaacutek nNOS KO egeacuter szinapszisaiban (uumlres
nyiacutelhegyek) melyeket axonterminaacutelisok (t) leacutetesiacutetenek posztszinaptikus sejttesteken (s)
(B C) Ugyanebben a kiacuteseacuterletben a vad-tiacutepusuacute (WT) egerekből szaacutermazoacute mintaacutekban
erőteljes jeloumlleacutes figyelhető meg a GABAerg szinapszisokban Az ezuumlsttel intenzifikaacutelt
immunarany szemcseacutek (fekete nyiacutelhegyekkel jeloumllve) a szimmetrikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban vannak jelen Leacutepteacutek 05 microm
Neacutemi jel megfigyelhető volt meacuteg a piramissejt citoplazaacutejaacuteban az endoplazmaacutes retikulum
ciszternaacutei felett eacutes erős jeloumllődeacutest figyeltuumlnk meg az nNOS pozitiacutev interneuronok
sejttesteacuteben eacutes dendritjeiben (10 aacutebra I) A piramissejtek sejttesteacutet keacutetfeacutele interneuron
idegzi be a parvalbumin (PV) immunreaktiacutev interneuronok melyek a sejttestre eacuterkező
terminaacutelisok koumlruumllbeluumll keacutetharmadaacutet adjaacutek eacutes a kolecisztokinin (CCK) pozitiacutev
kosaacutersejtek melyek koumlruumllbeluumll egyharmadaacutet keacutepezik a szomatikus terminaacutelisoknak (laacutesd
III342 alfejezetben (Nyiacuteri et al 2001a) Az egeacuter hippokampuszban teljesen
80
rekonstruaacutelt szimmetrikus szinapszisokat vizsgaacuteltunk eacutes azt talaacuteltuk hogy a teljesen
rekonstruaacutelt szomatikus szinapszisok legalaacutebb 76-a (az egyes aacutellatokban meacutert
szaacutezaleacutekok mediaacutenja ami az alaacutebbi araacutenyokboacutel adoacutedott 1619 1520 eacutes 1621 a 3
egeacuterben) (9 aacutebra B C eacutes 10 aacutebra A) miacuteg az axon iniacuteciaacutelis szegmenten (AIS)
rekonstruaacutelt szinapszisoknak legalaacutebb 32-a (mediaacuten az alaacutebbi araacutenyokboacutel 722 1026
eacutes 620 a 3 egeacuterben) (10 aacutebra E F) bizonyult pozitiacutevnak az aranyszemcseacutek
posztszinaptikus denzitaacuteshoz valoacute asszociaacutecioacuteja alapjaacuten Feltehetően ez az adat
alulbecsli az nNOS-t tartalmazoacute szinapszisok valoacutes szaacutemaacutet mivel igen nagy
mennyiseacutegben talaacutelhatoacutek meg horgonyzoacute eacutes egyeacuteb feheacuterjeacutek a posztszinaptikus
denzitaacutesban neheziacutetve a szinapszist feleacutepiacutető feheacuterjeacutek immunhisztokeacutemiai detektaacutecioacutejaacutet
Mivel a periszomatikus GABAerg gaacutetlaacutest oumlsszesen haacuteromfeacutele interneuron laacutetja el (a
CCK- eacutes PV-pozitiacutev kosaacutersejtek eacutes a PV-pozitiacutev axo-axonikus vagy maacutes neacuteven
kandelaacuteber-sejtek laacutesd a III342 alfejezetben) iacutegy ezek az adatok joacutel interpretaacutelhatoacutek
Maacutes a helyzet azonban a dendriteken leacutevő szinapszisokkal amit szaacutemos interneuron
innervaacutel (laacutesd a III341 alfejeztben) ezeacutert a dendritikus szinapszisok
elektronmikroszkoacutepos meacutereacuteseacutet nem veacutegeztuumlk el Mindazonaacuteltal szaacutemos dendritikus
szimmetrikus szinapszist intenziacuteven pozitiacutevnak talaacuteltunk mindhaacuterom egeacuterben Az egeacuter
hippokampuszhoz hasonloacutean a patkaacuteny hippokampusz szomatikus (10 aacutebra G IndashK)
dendritikus (10 aacutebra H L) eacutes AIS (10 aacutebra M) szinapszisai is szaacutemos esetben nNOS
immunarany jeloumlltek voltak A patkaacutenyban veacutegzett kiacuteseacuterletek soraacuten immunarany-
immunperoxidaacutez kettős festeacutest is veacutegeztuumlnk hogy direkt kolokalizaacuteljuk az nNOS
immmunarany jeloumlleacutest a CCK eacutes PV immunreaktiacutev terminaacutelisok teljesen rekonstruaacutelt
szinapszisaiban Azt talaacuteltuk (mindhaacuterom vizsgaacutelt patkaacutenyban) hogy az nNOS jelen
volt a posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban mind a CCK mind a PV aacuteltal keacutepzett szomatikus
szinapszisokban (10 aacutebra IndashK) a PV-pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban melyek az
AIS-en veacutegződnek (10 aacutebra M) eacutes a dendritre eacuterkező CCK-pozitiacutev eacutes negatiacutev
terminaacutelisok szinapszisaiban is (10aacutebra L) Tekintve hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok
a piramissejtek kuumlloumlnboumlző sejtfelsziacuteni domeacutenjeit ceacutelozzaacutek ez azt jelenti hogy legalaacutebb
oumlt kuumlloumlnboumlző interneuron tiacutepus piramissejtre eacuterkező szinapszisaacuteban megtalaacutelhatoacute az
nNOS posztszinaptikusan Az NO receptoraacutenak eloszlaacutesa a hippokampuszban tovaacutebb
erősiacutetette ezt a megaacutellapiacutetaacutest (laacutesd alaacutebb)
81
82
10 Aacutebra Az elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes
laacutethatoacute egerek eacutes patkaacutenyok szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisok
posztszinaptikus oldalaacuten
Az nNOS-ellenes immunarany jeloumlleacutes az egeacuter (AndashF) eacutes a patkaacuteny (GndashO)
hippokampuszaacutenak CA1 reacutegioacutejaacuteban nem csak az aszimmetrikus (sp) (B C N O)
hanem a szimmetrikus szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacuteban is jelen van A jeloumlleacutes
megfigyelhető sejttestre (A G IndashK) dendritekre (A D H L) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszokra (AIS a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot uumlres nyiacutelhegyek jeloumllik E F
M) eacuterkező szinapszisok sorozatmetszeteiben Az nNOS posztszinaptikusan van jelen
mind a kolecisztokinint (CCK I L) mind pedig a parvalbumint (PV J K M)
tartalmazoacute terminaacutelisok szinapszisaiban I Az nNOS-pozitiacutev interneuronok dendritjei
(d) is erős jeloumlleacutest mutatnak t terminaacutelis s sejttest d dendrit sp tuumlske Leacutepteacutek 05
microm
VI2 Az NO receptor α1 eacutes α2 alegyseacutegeacutenek sejttiacutepus specifikus mRNS megoszlaacutesa a
hippokampuszban (taacuters-munkacsoport munkaacuteja)
Ahogyan a bevezeteacutesben reacuteszleteztem (III54 alfejezet) keacutetfeacutele alegyseacuteg
oumlsszeteacutetelű funkcionaacutelisan fontos NO receptor leacutetezik ami az NO jelaacutetvitel
tovaacutebbiacutetaacutesaacutera keacutepes az α1β1 eacutes az α2β1 kompoziacutecioacutejuacute heterodimerek Mivel a kuumlloumlnboumlző
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptorok koumltődeacutese a szinaptikus horgonyzoacute feheacuterjeacutekhez elteacuterő eacutes
a jelaacutetviteli regulaacutecioacutejuk is maacutes lehet az egyes neuronokban megvizsgaacuteltuk hogy az
NOsGC egyes α alegyseacutegei mely neuronokban fejeződnek ki Digoxigenin-jeloumllt
riboproacutebaacuteval taacuters-munkacsoport segiacutetseacutegeacutevel keacutesziacutetett in situ hibridizaacutecioacutes kiacuteseacuterletekből
(amit kromogeacuten pufferben oldott 5-bromo-4-kloro-3-indolyl-foszfaacutet eacutes nitro-keacutek
tetrazolium-klorid segiacutetseacutegeacutevel jeleniacutetettek meg) kideruumllt hogy az α1 alegyseacuteg mRNS
csak interneuronokban volt jelen (11aacutebra AndashD) eacutes ezeket az idegsejteket a patkaacuteny
hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak minden reacutetegeacuteben megfigyeltuumlk Az NO receptor α2
alegyseacuteg mRNS viszont hiaacutenyzott az interneuronokboacutel eacutes kizaacuteroacutelag piramissejtekben
volt jelen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban (11aacutebra E F) A kiacuteseacuterleteket egerekben is
elveacutegeztuumlk eacutes azonos eredmeacutenyre jutottunk
83
11 Aacutebra Az NOsGC α1 eacutes α2 alegyseacutegek mRNS eloszaacutesa a hippokampusz CA1
teruumlleteacuten
A feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken a keacutet alegyseacuteg elkuumlloumlnuumllő mRNS jeloumlleacutese laacutethatoacute
patkaacuteny hippokampuszban A sense proacutebaacutek nem adtak jelet sem az NOsGC α1 (A) sem
pedig az α2 (F) alegyseacuteg eseteacuteben Az α1 alegyseacuteg kizaacuteroacutelag interneuronokban volt
kimutathatoacute a stratum radiatum (B) stratum pyramidale (C) eacutes stratum oriensalveus
(D) reacutetegekben Ezzel szemben az α2 alegyseacuteg csak a piramissejtekben volt jelen (E) A
leiacuterttal egyező jeloumlleacutes figyelhető meg egeacuterben is (nincs bemutatva) r str radiatum p
str pyramidale o str oriens Leacutepteacutek 50 microm
VI3 Az NOsGC α1 alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute az interneuronokban eacutes azok
terminaacutelisaiban de hiaacutenyzik a piramissejtekből
Tekintve hogy mRNS szinten az NOsGC α1 alegyseacuteg csak az interneuronokban
fordult elő beaacutegyazaacutes előtti immunperoxidaacutez festeacutest veacutegeztuumlnk az α1 alegyseacuteg
feheacuterjeacutejeacutenek kimutataacutesaacutera hogy megtalaacutehatoacute-e az interneuronok terminaacutelisaiban is
84
85
12 Aacutebra Feacuteny- eacutes elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken beaacutegyazaacutes előtti
immunperoxidaacutez reakcioacute jeleniacuteti meg az NOsGC eloszlaacutesaacutet egeacuterben eacutes patkaacutenyban
A Feacutenymikroszkoacutepos felveacuteteleken az NOsGC α1 alegyseacuteg aacuteltalaacutenos eloszlaacutesa figyelhető
meg a hippokampusz reacutetegeiben (o str oriens p str pyramidale r str radiatum l-
m str lacunosum-moleculare) B C Tuumlkoumlrkeacutep kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute felveacutetelek
mutatjaacutek hogy a metszetek felsziacuteneacuten ketteacutevaacutegott interneuronok (nyiacutelhegyek) mind az α1
(B) mind pedig a β1 (C) alegyseacutegeacutet kifejezik az NO-receptornak A feheacuter nyiacutelhegyek β1
alegyseacuteget kifejező a metszet felsziacuteneacutehez koumlzel elhelyezkedő piramissejt-dendritekre
mutatnak D E Nagyobb nagyiacutetaacutesuacute felveacutetelen joacutel laacutethatoacute hogy az α1 alegyseacuteg jelen van
a piramissejtek (csillagokkal jeloumllve) kosarakat keacutepző terminaacutelisokban (nyiacutelhegyek)
mind egeacuterben (D) mind pedig patkaacutenyban (E) F-K Az elektronmikroszkoacutepos
felveacuteteleken α1 alegyseacuteget kifejező terminaacutelisok figyelhetők meg melyek szinapszisokat
leacutetesiacutetenek a piramissejtek sejttesteacuten (s F I ) dendritjein (d G J ) eacutes axon-iniciaacutelis
szakaszain (a H K a jellegzetes membraacuten-alatti soumlteacutet saacutevot feheacuter nyiacutelhegyek jeloumllik)
egeacuterben (FndashH ) eacutes patkaacutenyban (IndashK ) Leacutepteacutek A 50 microm B C 25 microm D E 10 microm Fndash
K 250 nm
Azt is megvizsgaacuteltuk vajon a heterodimer maacutesik alegyseacutege a β1 alegyseacuteg is
megtalaacutelhatoacute ezekben a sejtekben A festődeacutesi mintaacutezat egeacuterben eacutes patkaacutenyban azonos
volt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy az mRNS eloszlaacutesaacutehoz hasonloacutean az α1
alegyseacuteg feheacuterje a hippokampusz alveus - stratum lacunosum-moleculare tengelyen
szaacutemos interneuronban erősen jelen volt (12 aacutebra A) Alkalmankeacutent gyengeacutebben
festődő interneuronokat is eacuteszleltuumlnk Az interneuronok legerősebben festődő teruumlletei a
sejttest a proximaacutelis dendrit eacutes az axonok voltak Feacutenymikroszkoacuteposan a stratum
pyramidale-ban a piramissejtek koumlruumll kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutesre emleacutekeztető jeloumlleacutest
kaptunk mindkeacutet fajban (12 aacutebra D E) Ezt megerősiacutetendő elektronmikroszkoacuteppal
vizsaacuteltuk meg az immunperoxidaacutez festett metszeteket Ennek soraacuten veacuteletlenszerűen
gyűjtoumltt terminaacutelisokat rekontruaacuteltunk az egeacuter hippokampuszban eacutes azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus terminaacutelisoknak legalaacutebb ~79-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel
2023 1824 eacutes 2329 a 3 egeacuterben) (12 aacutebra F) az AIS terminaacutelisoknak pedig legalaacutebb
42-a (mediaacuten szaacutezaleacutek az alaacutebbi araacutenyokboacutel 1021 421 eacutes 819 a 3 egeacuterben) (12
aacutebra H) volt pozitiacutev az NOsGC α1 alegyseacutegre Ezenkiacutevuumll mindhaacuterom egeacuterben szaacutemos
86
dendritikus szimmetrikus szinapszist leacutetesiacutető terminaacutelist is talaacuteltunk ami erős
pozitivitaacutest mutatott az α1 alegyseacutegre (12 aacutebra G) Hasonloacutean az egeacuter
hippokampuszhoz a rekonstrukcioacute soraacuten patkaacutenyban is szaacutemos α1 alegyseacuteg pozitiacutev
szomatikus (12 aacutebra I) dendritikus (J) eacutes AIS (K) terminaacutelist talaacuteltunk Ezentuacutel
patkaacutenyban a β1 alegyseacuteg eloszlaacutesaacutet is megvizsgaacuteltuk elektronmikroszkoacutepos szinten eacutes
ahogy vaacuterhatoacute is volt szaacutemos GABAerg terminaacutelis pozitivitaacutest mutatott β1 alegyseacutegre
(nincs bemutatva) Ezek az eredmeacutenyek megerősiacutetetteacutek hogy ezek a GABAerg
terminaacutelisok kifejeznek α1β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű NO receptort eacutes elhelyezkedeacutesűkből
kifolyoacutelag alkalmasak a piramissejtekből eacuterkező retrograacuted NO jelaacutetvitel detektaacutelaacutesaacutera
Az α1 alegyseacuteg mindig heterodimert keacutepez a β1 alegyseacuteggel Megvizsgaacuteltuk leacuteteznek-e
olyan interneuronok melyek esetleg nagy mennyiseacutegben kifejezik a β1 alegyseacuteget α1
alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk a patkaacuteny hippokampusz
interneuronjain az α1 eacutes β1 alegyseacuteg koumlzoumltt (12 aacutebra B C)
Mivel mindkeacutet antitest nyuacutelban keacuteszuumllt iacutegy a direkt kolokalizaacutecioacute nem
megvaloacutesiacutethatoacute eacuteppen ezeacutert az uacutegy nevezett ldquotuumlkoumlrkeacutep-moacutedszertrdquo (Kosaka et al 1985)
hasznaacuteltuk mely soraacuten az egyik metszet felsziacuteneacuten feacutelbevaacutegott sejtek vizsgaacutelhatoacutek a
szomszeacutedos metszeten Ennek megfelelően az egyik metszetet α1 alegyseacuteg ellenes a
szomszeacutedos metszetet pedig β1 alegyseacuteg ellenes antitesttel inkubaacuteltuk A vaacutertnak
megfelelően a β1 alegyseacuteg mind a piramissejteket (főkeacutent dendritek) (Burette et al
2002a Ding et al 2004) mind interneuronokat (főleg sejttestek proximaacutelis dendritek
eacutes terminaacutelisok) miacuteg az α1 alegyseacuteg ellenes antitest csak interneuronokat jeloumllt Azt
talaacuteltuk hogy gyakorlatilag az α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok mind β1 alegyseacuteg
pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2727 4142 3437 eacutes 1819) eacutes fordiacutetva a β1
alegyseacuteg pozitiacutev interneuronok α1 alegyseacuteg pozitiacutevak is voltak (neacutegy patkaacutenyboacutel 2829
4143 3940 eacutes 1617 neacutehaacuteny aacutel-negatiacutev sejt előfordulhat a metszetekben az α1
alegyseacuteg bdquoszolubilisrdquo azaz nem lehorgonyzott termeacuteszeteacuteből kifolyoacutelag vagy abboacutel
eredően hogy a metszetkeacutesziacuteteacutes koumlzben a sejttestek egy kisebb-nagyobb darabja
elveszhet) Amellett hogy az α1 alegyseacuteg ellenes antitest specificitaacutesaacutet ezzel igazoltuk
ezek az eredmeacutenyek azt is sugalljaacutek hogy mivel nincs β1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron
α1 alegyseacuteg neacutelkuumll ezeacutert nincs olyan interneuron ami csak α2β1 alegyseacutegoumlsszeteacutetelű
receptort tartalmazna ami oumlsszhangban van az in situ hibridizaacutecioacutes eredmeacutenyeinkkel
miszerint α2 alegyseacuteg mRNS hiaacutenyzott az interneuronokboacutel
87
VI4 Mind a periszomatikus mind a dendritikus GABAerg neuronok
tartalmaznak NOsGC α1 alegyseacuteget
Ahogy koraacutebbi kiacuteseacuterleteinkből maacuter laacutethatoacute volt az NOsGC α1 alegyseacuteg mRNS-e
szaacutemos interneuronban kifejeződoumltt eacutes feheacuterje szinten is szaacutemos α1 eacutes β1 alegyseacuteget
tartalmazoacute interneuron festődoumltt de koraacutentsem az oumlsszes Ennek eacuterdekeacuteben kvantitatiacutev
immunfluoreszcens vizsgaacutelatokat veacutegeztuumlnk hogy megaacutellapiacutetsuk hogy nagyobb
interneuron csoportok mint a CCK- PV- nNOS- vagy SOM-pozitiacutev periszomatikus
vagy dendritikus interneuronok (laacutesd a III34 alfejezetet) tartalmazzaacutek-e ezt az NO
receptort Habaacuter nincs adat az oumlsszes felsorolt sejtjeloumllő anyag direkt kolokalizaacutecioacutejaacutera a
patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban indirekt megfigyeleacutesek alapjaacuten gyakorlatilag ez
a neacutegy sejtmarker kuumlloumlnboumlző aacutet nem lapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet alkot (Freund
2003 Freund and Buzsaacuteki 1996 Jinno and Kosaka 2000 2002 2004 2006 Seress et
al 2005) Az aacuteltalaacutenos festődeacutesi mintaacutezat ezekre a sejtjeloumllő anyagokra hasonloacute volt a
koraacutebban leiacutertakhoz Az NOsGC α1 alegyseacuteg elleni immunfluoreszcens jel megfelelt a
koraacutebban immunperoxidaacutez (DAB) moacutedszerrel kapott festődeacutesnek (laacutesd a fenti
fejezeteket) Sejtmag festeacutest nem tapasztaltunk Az α1 alegyseacuteg festeacuteseacuteneacutel kuumlloumlnboumlző
immunfluoreszcens intenzitaacutesuacute jelet kaptunk azonban azt nem vizsgaacuteltuk hogy az α1
jelintenzitaacutes eacutes a kuumlloumlnboumlző interneuron markerek korrelaacutelnak-e egymaacutessal Veacutekony
axonszerű nyuacutelvaacutenyokat szinteacuten megfigyeltuumlnk a neuropil koumlruumll az immunfluoreszcens
festeacutessel is (13 aacutebra) A patkaacuteny dorzaacutelis hippokampusz CA1-ben jeloumllt
interneuronjainak veacuteletlenszerű mintaveacutetelezeacutese eacutes vizsgaacutelata utaacuten (reacuteszletes leiacuteraacutes a
V12 alfejezetben talaacutelhatoacute) a koumlvetkező median araacutenyokat kaptuk (zaacuteroacutejelben egy adott
kolokalizaacutecioacutera tesztelt sejtek szaacutema talaacutelhatoacute a haacuterom patkaacutenyboacutel illetve az egyes
aacutellatokboacutel szaacutermazoacute szaacutezaleacutekos eacuterteacutekek kuumlloumln-kuumlloumln) az oumlsszes vizsgaacutelt NOsGC α1
pozitiacutev sejt koumlzuumll ~21 (n =1383 23 15 eacutes 21) volt CCK pozitiacutev (13A) 40 (n=
1527 38 41 eacutes 40) volt PV pozitiacutev (13B) 11 (n = 1322 11 10 eacutes 20) nNOS
(13C) eacutes 7 (n = 1599 4 7 eacutes 7) SOM pozitiacutev volt (13F) Az interneuron jeloumllő
anyagok oldalaacuteroacutel vizsgaacutelva az NOsGC α1 pozitiacutev sejteket a koumlvetekző araacutenyokat
kaptuk a CCK interneuronok ~68-a (n=432 68 45 eacutes 80) a PV interneuronok
~74-a (n= 771 74 74 eacutes 90) az nNOS interneuronok ~20-a (n=756 18 20 eacutes
34) eacutes a SOM interneuronok ~32-a (n=264 37 32 eacutes 31) volt α1 pozitiacutev
88
89
13 Aacutebra Az NOsGC α1 alegyseacutegeacutenek immunfluoreszcens kolokalizaacutecioacuteja kuumlloumlnboumlző
interneuronmarkerekkel a patkaacuteny hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacuteban
A fluoreszcens mikroszkoacutepos felveacuteteleken laacutethatoacute hogy az NOsGC α1 alegyseacutege reacuteszben
kifejeződik a CCK (A) PV (B) nNOS (C) vagy SOM (F ) pozitiacutev interneuronokban D
Az nNOS eacutes a SPR jeloumlleacutes ugyancsak reacuteszben aacutetfed azonban a CB1R eacutes az nNOS soha
nem volt egyuumltt kimutathatoacute (E) A nyiacutelhegyek markereket egyuumlttesen kifejező sejteket
jeloumllnek az uumlres nyiacutelhegyek a nem kolokalizaacuteloacute sejteket mutatjaacutek Leacutepteacutek 50 microm
Habaacuter direkt eacutes indirekt adatok azt sugalltaacutek hogy ez a neacutegy interneuron jeloumllő
anyag csak elhanyagolhatoacute meacuterteacutekű kolokalizaacutecioacutet mutat keveacutes informaacutecioacute aacutellt
rendelkezeacutesre az nNOS eacutes a CCK pozitiacutev interneuronok koumlzoumltt fennaacutelloacute esetleges
kolokalizaacutecioacutera Tekintve hogy gyakorlatilag minden CCK pozitiacutev interneuron CB1
cannabinoid receptor pozitiacutev is (Haacutejos et al 2000 Katona et al 1999) ezeacutert CB1
receptor-nNOS kettős immunfluoreszcens festeacutessel teszteltuumlk a lehetseacuteges
kolokalizaacutecioacutet (13 aacutebra E) de a veacuteletlenszerű minta elemzeacutese soraacuten nem talaacuteltunk
kettősen jeloumllt sejteket (n = 206 CB1-positiacutev sejt oumlsszesen haacuterom patkaacutenyboacutel) Vruwink
eacutes mtsai (Vruwink et al 2001) eredmeacutenyei alapjaacuten felteacutetelezhető volt hogy reciprok
keacutemiai oumlsszekoumltteteacutes van keacutet gaacutetloacute haacuteloacutezat koumlzt az agykeacuteregben Az egyik populaacutecioacute P-
anyag receptor (SPR) eacutes nNOS pozitiacutev volt miacuteg a maacutesik P-anyag eacutes NOsGC
pozitivitaacutest mutatott Eredmeacutenyeik alapjaacuten a nagyagykeacuteregben 94-95-os aacutetfedeacutes
mutatkozott mindkeacutet iraacutenyban az nNOS eacutes SPR pozitiacutev sejtek koumlzoumltt Eacuteppen ezeacutert azt is
megvizsgaacuteltuk ugyanilyen erős aacutetfedeacutes van-e a hippokampusz nNOS eacutes SPR tartalmuacute
sejtjei koumlzt Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a hippokampuszban ez az aacutetfedeacutes messze
elteacuter az agykeacutereghez keacutepest szaacutem szerint a vizsgaacutelt SPR pozitiacutev sejtek ~47-a (n= 709
47 41 eacutes 50) volt nNOS tartalmuacute miacuteg az nNOS pozitiacutev sejtek ~43-a (n= 654 43
37 eacutes 68) bizonyult SPR tartalmuacutenak (13 aacutebra D)
VI5 Az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalom eacutes bizonyos interneuron tiacutepusok sejttest
meacuterete koumlzti korrelaacutecioacute
Sok esetben egy idegsejt funkcioacuteja vagy metabolikus aacutellapota oumlsszhangban van a
sejttesteacutenek meacutereteacutevel ezeacutert megvizsgaacuteltuk hogy a kuumlloumlnboumlző interneuronok meacuterete
90
korrelaacutel-e az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmaacuteval Megmeacutertuumlk az adott sziacutenben megjeloumllt
interneuronok keresztmetszeti teruumlleteacutet eacutes keacutet csoportra osztottuk az adatokat az
alapjaacuten hogy tartalmazott-e α1 alegyseacuteget A CCK eacutes SOM sejtek eseteacuteben nem
talaacuteltunk korrelaacutecioacutet az α1 tartalom eacutes sejtestuumlk meacuteretuumlk koumlzt Eacuterdekes azonban hogy
azok a PV interneuronok melyek NOsGC α1 pozitiacutevak is voltak szignifikaacutensan
nagyobb keresztmetszeti teruumllettel rendelkeztek (aacutetlagosan 16475microm2) mint az NOsGC
α1 negatiacutev PV interneuronok (aacutetlagosan 13644 microm2) vagyis a teruumlletuumlk ~ 21-kal volt
nagyobb (p lt 0001) (Ha azt vesszuumlk hogy hipotetikusan a sejtek goumlmb alakuacuteak akkor
ez a teruumlletkuumlloumlnbseacuteg 33 kuumlloumlnbseacuteget okozna a sejtek teacuterfogataacuteban) Az nNOS pozitiacutev
interneuronok eseteacuteben az α1 alegyseacuteget tartalmazoacutek keresztmetszeti teruumllete
szignifikaacutensan kisebb volt (aacutetlagosan 12113microm2) az α1-negatiacutev nNOS-pozitiacutev
interneuronokeacutenaacutel (aacutetlagosan 13181microm2) ami 8-kal kisebb teruumlletet jelent ( p lt 001)
(Ismeacutet goumlmb alakuacute sejteket felteacutetelezve ez 12 kuumlloumlnbseacuteget jelent a sejtek
teacuterfogataacuteban)
VI6 NMDA indukaacutelta cGMP termeleacutes a tuacuteleacutelő hippokampusz CA1 reacutegioacutejaacutenak
GABAerg terminaacutelisaiban
Az eddig ismertetett eredmeacutenyekből megtudtuk hogy a hippokampaacutelis
GABAerg terminaacutelisok rendelkeznek NO receptorral a piramissejtek pedig keacutepesek
szinaptikusan a nitrogeacuten-monoxid előaacutelliacutetaacutesaacutera Azonban kiacutevaacutencsiak voltunk arra hogy
a kalcium aacuteltal beindiacutethatoacute szinaptikus NO szinteacutezishez hogyan jut megfelelően magas
kalcium koncentraacutecioacute egy egyeacutebkeacutent gaacutetloacute posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteba
Keacutezenfekvőnek tűnt tesztelni hogy ugyanaz az NMDA receptor ami a serkentő
szinapszisokban elveacutegzi ezt a feladatot rendelkezeacutesre aacutell-e itt is
Ezeacutert tuacuteleacutelő szeleteket keacutesziacutetettuumlnk egeacuter dorzaacutelis hippokampuszokboacutel eacutes
moacutedosiacutetott mesterseacuteges agy-gerincvelői folyadeacutekban (mACSF) inkubaacuteltuk őket ami
foszfodieacuteszteraacutez gaacutetloacutekat (hogy megelőzzuumlk a cGMP hidroliacuteziseacutet) eacutes L-arginint (az
nNOS szubsztraacutetjaacutet) tartalmazott a szuumlkseacuteges ionokon eacutes gluumlkoacutezon kiacutevuumll Fixaacutelaacutest
koumlvetően a cGMP termeleacutest immunfluoreszcens moacutedszerrel tettuumlk laacutethatoacutevaacute cGMP
ellenes antitest segiacutetseacutegeacutevel
91
14 Aacutebra NMDA-indukaacutelt cGMP
termeleacutes akut tuacuteleacutelő hippokampaacutelis
szeletben
AndashI Az első oszlop a teljes
hippokampuszban mutatja a jeloumlleacutest
a maacutesodik oszlop a CA1 a harmadik
oszlop pedig a CA3ab reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacutet jeleniacuteti meg
kinagyiacutetva A A CA3ab reacutegioacuteban
jeloumllt neacutehaacuteny kosaacuter-terminaacutelistoacutel
eltekintve a kontroll metszetekben
nem volt eacuteszlelhető cGMP termeleacutes
B A nitrogeacuten-monoxid-donor SNP
minden reacutegioacuteban megemelte a
cGMP-szintet de a kosaacuter-
terminaacutelisok csak az Ammon-
szarvban jeloumllődtek a gyrus
dentatusban nem Figyelemre meacuteltoacute
hogy a CA3ab reacutegioacuteban az SNP
erősebb cGMP-jelet indukaacutelt mint
az NMDA-kezeleacutes C 5 microM NMDA
adaacutesa reacutegioacutefuumlggő hataacutest vaacuteltott ki
erős cGMP termeleacutest indukaacutelt a
CA1CA3c reacutegioacutekban miacuteg a gyrus
dentatusban nem volt jeloumllt
terminaacutelis D Az NMDAR-gaacutetloacute
MK-801 eacutes D-AP5 teljesen kiveacutedteacutek
az NMDA hataacutesaacutet de nem
vaacuteltoztattaacutek meg a CA3ab reacutegioacuteban
a jeloumlleacutest E A posztszinaptikus
feszuumlltseacutegfuumlggő kalciumcsatornaacutek
(L- eacutes R-tiacutepusuacute) gaacutetlaacutesa eacuterintetlenuumll
92
hagyta az NMDA hataacutesaacutet F G Az NO-receptor gaacutetloacute ODQ eacutes az nNOS gaacutetloacute L-NAME
is megakadaacutelyozta az NMDA-indukaacutelt cGMP-termeleacutest H I nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatboacutel
keacutesziacutetett szeletben nem volt kimutathatoacute cGMP-jeloumlleacutes eacutes az NMDA adaacutesa sem volt
hataacutessal a cGMP-termeleacutesre A szeletben laacutethatoacute elszoacutert fluoreszcens jelet minden
esetben eacuteraacutetmetszetek adtaacutek J A gyrus dentatus szemcsesejt reacutetege kontroll
koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt SNP illetve NMDA adagolaacutes hataacutesaacutera Nem indukaacutelt cGMP
termeleacutest egyik koumlruumllmeacuteny sem K GAD65 eacutes cGMP kettős immunjeloumlleacutes a CA1 reacutegioacute
piramissejt-reacutetegeacuteben Leacutepteacutek I első oszlop 1 mm (A-I első oszlopaira vonatkozoacutean) I
harmadik oszlop 10 microm (A-I maacutesodik eacutes harmadik oszlopaira eacutes J-K sorokra
vonatkozoacutean)
A kontroll szeletekben (n=20 10 egeacuterből) idegi alapaktivitaacutes aacuteltal indukaacutelt
cGMP jel csak neacutehaacuteny interneuron szoacutemaacuteban eacutes dendritben volt megfigyelhető A
kosaacutersejt-terminaacutelis festeacutes teljesen hiaacutenyzott a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteboacutel miacuteg
gyenge eacutes ritkaacuten előforduloacute kosaacutersejt-terminaacutelis szerű jelet figyeltuumlnk meg a CA3ab
pyramissejt reacutetegeacuteben (14 aacutebra A) Kettős immunfluoreszcens moacutedszer hasznaacutelataacuteval
megaacutellapiacutetottuk hogy ezek a terminaacutelisok valoacuteban GABAergek (aacutetlagplusmn SD 965plusmn27
volt GAD65 pozitiacutev n=118 4 szelet 2 egeacuter) A maacutesik oldalroacutel vizsgaacutelva a
kolokalizaacutecioacutet pedig 389plusmn27 -a a GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt-terminaacutelisoknak volt
cGMP immunreaktiacutev CA3ab reacutegioacuteban (15 aacutebra A n=330 4 szelet 2 egeacuter) Egyaacuteltalaacuten
nem kaptunk kosaacuter-terminaacutelis szerű jelet a gyrus dentatusban Habaacuter kiacuteseacuterleteink soraacuten a
CA1 reacutegioacutera koncentraacuteltunk a CA3c reacutegioacute minden kiacuteseacuterletben azonos festődeacutesi
mintaacutezatot mutatott Neacutehaacuteny gliasejt jeloumlleacutest minden hippokampaacutelis reacutegioacuteban meg
lehetett figyelni minden bizonnyal annak eredmeacutenyekeacutent hogy az asztrogliaacutek mind NO
szenzitiacutev mind NO inszenzitiacutev guanilaacutet-ciklaacutezt is kifejeznek (de Vente and Steinbusch
1992 Teunissen et al 2001)
Egy NO donor nitroprusszid-naacutetrium (SNP 200 μM 10 percre) hozzaacuteadaacutesaacutera
hatalmas cGMP szint noumlvekedeacutest tapasztaltunk a legtoumlbb idegi elemben A legerősebb
jelintenzitaacutest a CA1 eacutes CA3 kosaacutersejt terminaacutelisaiban kaptuk (14 aacutebra B) a gyrus
dentatus kosaacutersejt terminaacutelisai (14 aacutebra J) azonban jeloumlletlenek maradtak (5 szelet 2
egeacuter)
Ezt koumlvetően 5 μM NMDA-aacutet adtunk 3 percre a kontroll szeletekhez (14 aacutebra
C) ami jelentős reacutegioacute-specifikus cGMP halmozoacutedaacutest eredmeacutenyezett (27 szelet 10
93
egeacuter) A stratum radiatumban eacutes oriensben megfigyelt erős homogeacuten neuropil festődeacutes
mellett hataacuterozott cGMP jel-erősoumldeacutest tapasztaltunk a CA1 kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Amennyiben az 5 μM NMDA-aacutet csak 30 maacutesodpercig adagoltuk a szelet felső
50mikromeacutetereacuteben maacuter erősen jeloumllt terminaacutelisokat kaptunk A cGMP jeloumllt
terminaacutelisok valoacuteban GABAerg terminaacutelisok voltak a CA1 piramissejt reacutetegeacuteben (14
aacutebra K) mivel kettős immunfluoreszcens kiacuteseacuterleteink soraacuten a cGMP jeloumllt terminaacutelisok
963plusmn06-a bizonyult GAD65 pozitiacutevnak (n=375 9 szelet 3 egeacuter) ami 573plusmn06
GAD65 pozitiacutev terminaacutelisnak felelt meg a CA1 reacutegioacuteban (n= 513 9 szelet 3 egeacuter)
Nem tapasztaltunk festődeacutest a stratum lacunosum-moleculareban a stratum
radiatumban viszont jelentős cGMP halmozoacutedaacutest figyeltuumlnk meg mely keveacutesbeacute
intenziacutev jelet adott mint a piramissejt-reacuteteg terminaacutelisai eacutes gyakran GAD65 enzimet is
kifejeztek Voltak azonban olyan cGMP jeloumllt profilok a strata radiatum eacutes oriensben
amelyek nem festődtek GAD65-re valoacutesziacutenűleg ezek serkentő kapcsolatok eacutesvagy
gliaacutelis nyuacutelvaacutenyok A CA3ab reacutegioacuteban a cGMP szintje vaacuteltozatlan maradt az NMDA
adagolaacutesa utaacuten eacutes tovaacutebbra is a GABAerg terminaacutelisokra szoriacutetkozott a jel (956plusmn25
volt GAD65 pozitiacutev n=201 9 szelet 3 egeacuter) Ez az araacuteny 398plusmn28-nak felel meg az
oumlsszes GAD65 pozitiacutev kosaacutersejt terminaacutelist tekintve a CA3ab reacutegioacuteban (n=290 4 szelet
2 egeacuter 15 aacutebra A) Roumlviden oumlsszefoglalva nem talaacuteltunk cGMP jeloumllt kosaacutersejt
terminaacutelist a gyrus dentatusban sem NMDA adagolaacutes előtt sem utaacutena (14 aacutebra J) a
CA3ab reacutegioacuteban talaacuteltunk neacutehaacuteny gyengeacuten jeloumllt kosaacutersejt terminaacutelist a kontroll
szeletekben de az NMDA adagolaacutesaacutenak semmi hataacutesa nem volt a jel intenzitaacutesaacutera vagy
sűrűseacutegeacutere (389-roacutel 398-ra vaacuteltozott) A CA1 eacutes CA3c reacutegioacutekban azonban markaacutens
vaacuteltozaacutest tapasztaltaltunk NMDA hataacutesaacutera a cGMP jeloumllt GABAerg axonok
tekinteteacuteben (az eredeti 0-roacutel 573-ra nőtt a jeloumllt terminaacutelisok szaacutema a CA1-ben) A
jeloumllt terminaacutelisok intenzitaacutesa is joacuteval erősebbnek bizonyult a CA3ab terminaacutelisaival
oumlsszehasonliacutetva
Kompetitiacutev (D-AP5 50μM) eacutes non-kompetitiacutev (MK-801 50μM) NMDA
receptor antagonistaacuteval toumlrteacutenő előkezeleacutes kiveacutedte a CA1 reacutegioacuteban az NMDA cGMP-re
gyakorolt hataacutesaacutet miacuteg semi hataacutessal sem volt a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisaira ami arra
utal hogy csak a CA1 eacutes nem a CA3ab kosaacutersejt terminaacutelisai szabaacutelyozhatoacutek NMDA
indukaacutelta NO termeleacutessel (n=4 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra D)
94
15 Aacutebra NMDA-receptor alegyseacutegek eloszlaacutesaacutenak vizsgaacutelata eacutes kolokalizaacutecioacuteja a
kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaival
95
A Kontroll eacutes NMDA-indukaacutelt cGMP-immunjeloumllt CA1 eacutes CA3ab kosaacuterterminaacutelisok
GAD65 tartalmaacutenak vizsgaacutelata A CA1 reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt a GAD65
tartalmuacute terminaacutelisok nem tartalmaztak cGMP-t miacuteg NMDA hataacutesaacutera toumlbbseacuteguumlk
erősen immunpozitiacutev lett (n=513 GAD pozitiacutev terminaacutelis n=375 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) A CA3ab reacutegioacuteban kontroll koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt neacutehaacuteny
gyengeacuten jeloumllt cGMP-pozitiacutev terminaacutelis megfigyelhető volt (n=330 GADpozitiacutev n=118
cGMP pozitiacutev terminaacutelis 2 aacutellatboacutel meacuterve) azonban NMDA adagolaacutesaacutera itt nem
vaacuteltozott a jeloumlleacutes meacuterteacuteke eacutes erősseacutege sem (n=290 GAD pozitiacutev eacutes n=201 cGMP pozitiacutev
terminaacutelis 3 aacutellatboacutel meacuterve) B A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute
meacutereacutesek azt mutatjaacutek hogy az NMDA receptorok (a GluN1 alegyseacuteg alapjaacuten)
besűrűsoumldnek a GABAerg gaacutetloacute szinapszisokban (129-szer nagyobb receptor sűrűseacuteg)
a nem szinaptikus sejttest membraacutennal oumlsszehasonliacutetva A receptor jeloumlleacutes a serkentő
szinapszisokban volt a legsűrűbb (97-szerese a GABAerg szinapszisokban meacutert
eacuterteacuteknek) C A beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany NMDA-receptor jeloumlleacutes posztszinaptikus
membraacutenhoz viszonyiacutetott eloszlaacutesa azt mutatta hogy a GABAerg szinapszisokban az
NMDA-receptorok a posztszinaptikus membraacutenhoz asszociaacuteloacutednak Preszinaptikus
NMDA-receptorok jelenleacuteteacutere nincs bizonyiacuteteacutek DndashF A GluN1 GluN2A eacutes GluN2B
receptor alegyseacutegek piramissejtek sejttest-membraacutenjaacuten meacutert immunarany sűrűseacutege
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekből Mindhaacuterom alegyseacuteg eseteacuteben a haacutetteacuter jeloumlleacutes (az
E-oldalon neacutezve) elhanyagolhatoacutenak bizonyult miacuteg a sejtplazma felőli P-oldal eseteacuteben
az immunarany jel beduacutesulaacutesaacutet figyeltuumlnk meg a GABAerg szinapszisokban (Gaacutetloacute szin)
a szomszeacutedos nem szinaptikus membraacuten (Extraszin membraacuten) feluumlletekhez keacutepest G A
fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletekben immunarannyal jeloumllt NMDA receptor alegyseacutegek
beduacutesulaacutest mutatnak a sejttesten leacutetesiacutetett teljesen rekonstruaacutelt GABAerg
szinapszisokban Az agykeacutergi piramissejtekre specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egeacuterben
hiaacutenyzott a szinaptikus GluN1 jeloumlleacutes
H I Az NMDA receptor alegyseacutegek szaacutezaleacutekos kolokalizaacutecioacuteja kombinaacutelt
immunarany-immunperoxidaacutez kiacuteseacuterletekből szaacutermazoacute sorozatmetszetek teljesen
rekonstruaacutelt parvalbumin (PV) eacutes vezikulaacuteris glutamaacutet-transzporter 3 (vGLuT3)
tartalmuacute terminaacutelisainak szinapszisaiban Roumlvidiacuteteacutes Beaacutegy előtti imm= Beaacutegyazaacutes
előtti immunreakcioacute
96
Azeacutert hogy kizaacuterjuk annak a lehetőseacutegeacutet hogy feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium
csatornaacutek hozzaacutejaacuterulnak az NMDA indukaacutelta hataacuteshoz gaacutetoltuk a posztszinaptikusan
elhelyezkedő L- eacutes R-tiacutepusuacute kalcium csatronaacutekat (20μM nifedipin + 100nM SNX482)
Az 5μM NMDA adagolaacutesaacutera bekoumlvetkező hataacutes mit sem vaacuteltozott (a kettős
immunfluoreszcens meacutereacutesekből szaacutermazoacute araacutenyok azonosak voltak) ami azt sugallja
hogy az NMDA receptorok műkoumldeacutese szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacuteteacutele az NO-cGMP
jelpaacutelya beindiacutetaacutesaacutehoz (n=10 szelet 2 egeacuter 14 aacutebra E) Az NMDA okozta hataacutes
szinteacuten teljesen kiveacutedhető volt ha nNOS gaacutetloacuteval (L-NAME 100μM n=5 szelet 3
egeacuter) vagy NO receptor gaacutetloacuteval (ODQ 20μM n=14 szelet 5 egeacuter 14 aacutebra G F)
előinkubaacuteltuk a szeleteket
Megvizsgaacuteltuk a tovaacutebbiakban azt is hogy a piramissejtek eacutes interneuronok
spontaacuten akcioacutes potenciaacutel generaacutelaacutesa mennyiben jaacuterult hozzaacute az NMDA hataacutesaacutehoz ezeacutert
a kiacuteseacuterletsorozatot megismeacuteteltuumlk olyan magneacuteziummentes ACSF-ben amibe 1μM
tetrodotoxint (TTX) tettuumlnk de eredmeacutenyek teljesen azonosak lettek Hogy bizonyiacutetsuk
az nNOS kizaacuteroacutelagos szerepeacutet a kiacuteseacuterleteinkben nNOS geacutenkiuumltoumltt egerekből is
keacutesziacutetettuumlnk tuacuteleacutelő szeleteket (14 aacutebra H-I) Minden idegi cGMP festeacutes eltűnt a
kontroll (n=8 szelet 4 egeacuter) eacutes az NMDA kezelt szeletekből is (n=9 szelet 4 egeacuter) a
hippokampusz minden reacutegioacutejaacuteban Megmaradt a cGMP jel azonban az erekben az
nNOS geacutenkiuumltoumltt aacutellatban is az endoteliaacutelisan talaacutelhatoacute eNOS aktivitaacutesnak
koumlszoumlnhetően Eredmeacutenyeink azt sugalljaacutek hogy a legvaloacutesziacutenűbb mechanizmus az
NMDA receptorokon keresztuumlli lokaacutelis kalcium beaacuteramlaacutes ami nNOS-fuumlggő cGMP
termeleacutest vaacutelt ki a hippokampaacutelis CA1 eacutes CA3c reacutegioacute GABAerg terminaacutelisaiban Habaacuter
ebben a munkaacuteban a GABAerg szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk eacuterdemes megemliacuteteni
hogy az NMDA-indukaacutelta cGMP termeleacutes jelen volt a CA1 stratum radiatum
neuropiljeacuteben miacuteg hiaacutenyzott a stratum lacunosum-moleculareacuteboacutel Eacuterdekes hogy ebben
a keacutet reacutegioacuteban az LTP eacutes LTD leacutetrejoumltteacutehez szuumlkseacuteges felteacutetelek jellemzően kuumlloumlnboumlzők
(Takahashi and Magee 2009 Xu et al 2010) amit reacuteszben megmagyaraacutezhat a fent
emliacutetett NO-jelaacutetvitelbeacuteli kuumlloumlnbseacuteg Technikai oldalroacutel neacutezve a koraacutebbi NMDA
receptor agonista vagy antagonista adaacutesaacuteval jaacuteroacute elektrofizioloacutegiai eacutes farmakoloacutegiai
kiacuteseacuterletek eacutertelmezeacuteseacuteneacutel figyelembe kell venni egyreacuteszt a GABAerg szinaptikus
aacuteramokban leacutetrejoumlvő maacutesreacuteszt a haacuteloacutezati aktivitaacutesban bekoumlvetkező indirekt hataacutesaacutet az
NMDA-NO-cGMP jelaacutetviteli uacutetvonalnak
97
VI7 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisokban
kifejeződik az NMDA-receptor GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutege
A fenti kiacuteseacuterletek azt sugalltaacutek hogy az NMDA receptoroknak koumlzel kell lenniuumlk a
GABAerg szinapszisokhoz Eacuteppen ezeacutert kvantitatiacutev beaacutegyazaacutes utaacuteni immunarany
jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegre olyan antitestekkel amik bizonyiacutetottan
specifikus jeloumlleacutest adnak (reacuteszletes leiacuteraacutes az V3 fejezetben talaacutelhatoacute) A piramissejtek
tuumlskeacuteiről joacutel ismert hogy kifejeződnek bennuumlk ezek az alegyseacutegek (laacutesd a III631
alfejezetben) amit mi is
megerősiacutetettuumlnk (16
aacutebra A-C jobb oldali
oszlop)
16 aacutebra Az NMDA
receptor alegyseacutegek a
CA1 piramissejtek
sejttesteacutere eacuterkező szi-
napszisok posztszinap-
tikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
helyezkednek el
Az elektron-
mikroszkoacutepos aacutebraacutekon
beaacutegyazaacutes utaacuteni
immunarany moacutedszerrel
jeloumllt NMDA receptor
alegyseacutegek laacutethatoacutek
(fekete szemcseacutek) AndashC
A GluN1 GluN2A eacutes
GluN2B alegyseacutegek
mind a GABAerg
(baloldali aacutebra) mind a
glutamaacuteterg (jobboldali
98
aacutebra) szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban felduacutesulnak azonban jelentős
mennyiseacutegi kuumlloumlnbseacuteg tapasztalhatoacute koumlzoumlttuumlk D Ugyanazon szinapszis
sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute szomszeacutedos metszetek GluN2B eacutes GluN2A immunjeloumlleacutese
(ezuumlst intenzifikaacutelt arany szemcseacutek) Az aacutebra alsoacute feleacuten laacutethatoacute szinapszisban mindkeacutet
receptor alegyseacuteg megtalaacutelhatoacute (nyilak) miacuteg a maacutesik szinapszisban csak a GluN2A
alegyseacuteg jeloumllődoumltt (nyiacutelhegyek) E Ugyanazon szinapszis sorozatmetszeteiből szaacutermazoacute
szomszeacutedos metszetek GluN2B-GluN1-GluN2A immunarany jeloumlleacutese (nyilak)
Roumlvidiacuteteacutesek t terminaacutelis s piramissejt-sejttest sp tuumlske-fej Leacutepteacutek 100 nm
Ezen feluumll a GluN1 2A eacutes a 2B alegyseacuteg egyeacutertelműen megtalaacutelhatoacute volt a
piramissejtek sejtesteacutere eacuterkező GABAerg szinapszisok posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacutejaacuteban
(16 aacutebra A-C bal oldali oszlop) Az immunarany jel aacutetlagos taacutevolsaacutega a
posztszinaptikus membraacutentoacutel amit a szinapszis siacutekjaacutera merőlegesen meacutertuumlnk 363 nm-
nek adoacutedott az intracellulaacuteris oldalon (mediaacuten 0-128 interkvartilis taacutevolsaacuteg laacutesd meacuteg
15aacutebra C Az aranyszemcseacutek 728-a posztszinaptikus eacutes 272-a volt a szinaptikus
reacutesben n=104 aranyszemcse) ami azt mutatja hogy az NMDA receptorok a GABAerg
szinapszisokban is posztszinaptikusan helyezkednek el Nem talaacuteltunk preszinaptikus
jelet Ezt koumlvetően ezzel a teljesen kvantitatiacutev moacutedszerrel megbecsuumlltuumlk a serkentő eacutes
periszomatikus gaacutetloacute szinapszisok NMDA receptor sűrűseacutegeacutet A GluN1 alegyseacuteg
immunarany sűrűseacutegeacutet meacutertuumlk mivel az minden NMDA receptorban egyformaacuten van
jelen Veacuteletlenszerű mintaacutet vettuumlnk a periszomatikus GABAerg (n=54 szinapszis 2
egeacuterből) eacutes a dendritikus tuumlske szinapszisokboacutel (a stratum radiatumboacutel n=98 szinapszis
2 egeacuter) A GABAerg szinapszisokban az NMDA receptor sűrűseacutege 973plusmn134-szer
kisebb volt mint a tuumlske szinapszisokban (GABAerg 255plusmn013 tuumlske 2484plusmn471
aranyszemcseμm 15 aacutebra B) Mindazonaacuteltal a GABAerg szinapszisok 18-szor
nagyobbak mint a tuumlske szinapszisok (Nyiacuteri et al 2001 Racca et al 2000) iacutegy az
NMDA receptorok becsuumllt szaacutema csak 54plusmn075-szor kevesebb a GABAerg
szinapszisokban Neacutehaacuteny NMDA receptort extraszinaptikusan is talaacuteltunk a
piramissejtek sejttesteacuten (0198plusmn003 aranyszemcseμm 15aacutebra B) Azeacutert hogy
koumlzvetlenuumll bizonyiacutetsuk hogy a kuumlloumlnboumlző NMDA receptor alegyseacutegek egyazon
szinapszisban is megtalaacutelhatoacutek az alegyseacutegeket ugyanazon szinapszis egymaacutest koumlvető
metszetein lokalizaacuteltuk (reacuteszletek az V3 fejezetben talaacutelhatoacutek) Azt talaacuteltuk hogy a
GluN1-2A GluN1-2B eacutes GluN2A-2B alegyseacutegek gyakran kolokalizaacuteltak (16 aacutebra D-
99
E) Ezentuacutel a haacuterom kuumlloumlnboumlző alegyseacuteget ugyanazon szinapszisban is kimutattuk (16
aacutebra E) Eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy egyazon GABAerg szinapszis mind
GluN2A mind GluN2B alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NMDA receptort hasznosiacutet
posztszinaptikusan
VI8 A CA1 piramissejtekre eacuterkező periszomatikus GABAerg szinapszisok nagy
reacutesze mindhaacuterom NMDA receptor alegyseacuteggel rendelkezik- kvantitatiacutev adatok
Ahhoz hogy megvizsgaacuteljuk hogy a GABAerg szinapszisok milyen araacutenyban
tartalmaznak NMDA receptorokat nagyszaacutemuacute rekonstruaacutelt szinapszisra van szuumlkseacuteg
ezeacutert SDS-kezelt fagyasztva toumlrt replika immunjeloumlleacutest veacutegeztuumlnk A piramissejtek
sejttesteacutenek felsziacuteneacuten teljes szinaptikus aktiacutev zoacutenaacutek taacuterulnak fel ahogy a
plazmamembraacuten lipid kettős reacutetege ketteacutebe toumlrik az extracellulaacuteris (E)-oldalra eacutes a
protoplazmatikus (P)-oldalra
Egy a GABAA receptor (GABAAR) β3 alegyseacuteg C-terminaacutelis veacutege ellen
keacutesziacutetett antitest a P-oldal intramembraacuten feheacuterjeacuteinek (IMP) sűrű csoportjaacutet jeloumllte
(Kasugai et al 2010) A GABAerg szinapszisokban nagy a helyi GABAAR alegyseacuteg
immunarany sűrűseacuteg ezeacutert egy ezen alapuloacute nem elfogult koumlruumllhataacuteroloacute moacutedszerrel
hataacuteroztuk meg a veacutelt GABAerg szinapszisok hataacuteraacutet (reacuteszletes leiacuteraacutes a V101
alfejezetben talaacutelhatoacute 8 aacutebra) Ezt koumlvetően GABAAR eacutes NMDAR alegyseacutegek elleni
kettős immunarany jeloumlleacutes segiacutetseacutegeacutevel megbecsuumlltuumlk az NMDA receptor alegyseacuteget
tartalmazoacute GABAerg szinapszisok minimum araacutenyaacutet Mindegyik NMDA receptor
alegyseacuteg ellenes antitest erős jeloumlleacutest adott a piramissejt tuumlskeacuteken (17 aacutebra A-C
beteacutetek) de asszociaacuteloacutedott a GABAAR tartalmuacute szomatikus szinapszisokkal is (17 aacutebra
A-D) Az antitest haacutetteacuterjeloumlleacuteseacutet a szomatikus E-oldalon meacutertuumlk eacutes elhanyagolhatoacute
meacuterteacutekűnek bizonyult (031plusmn008 aranyszemcseμm2 a GluN1 esteacuteben 079plusmn016
aranyszemcseμm2 a GluN2A eacutes 055plusmn018 aranyszemcseμm
2 a GluN2B alegyseacuteg
eseteacuteben) Az NMDAR jelsűrűseacuteg a GABAA receptor-duacutes teruumlleteken (GABAerg
szinapszisokban) azonban 2980plusmn685 aranyszemcseμm2 (n=82 szinapszis 3 egeacuter) volt
a GluN1 4777plusmn677 aranyszemcseμm2 (n=48 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2A eacutes
4583plusmn1158 aranyszemcseμm2 (n=44 szinapszis 2 egeacuter) a GluN2B immunarany
reakcioacute eseteacuteben
100
17 aacutebra A fagyasztva-toumlrt replika kiacuteseacuterletek alapjaacuten az NMDA-receptor jeloumlleacutes a
posztszinaptikus GABAAR jeloumlleacutessel egyuumltt fordul elő
Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacutekon replika immunarany reakcioacuteboacutel szaacutermazoacute CA1
piramissejtek sejttesteacuten elhelyezkedő GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldala
laacutethatoacute (az aacutebraacuten szuumlrke vonallal hataacuterolva) AndashC Kettős immunarany jeloumlleacutes a
GABAAR β3 alegyseacuteg (10nm aranyszemcseacutek) eacutes az NMDA receptor alegyseacutegek (5 nm
aranyszemcseacutek az aacutebraacuten nyiacutellal jeloumllve) ellen Joacutel laacutethatoacute a GluN1 (A) GluN2A (B) eacutes
GluN2B (C) alegyseacutegek erőteljes asszociaacutecioacuteja a GABAerg szinaptikus teruumlletekhez A
beteacutet aacutebraacutekon felteacutetelezett piramissejt tuumlskeacuteken levő NMDA receptor alegyseacuteg jeloumlleacutesek
laacutethatoacutek Leacutepteacutek 100nm D Az elektronmikroszkoacutepos aacutebraacuten az NMDA receptorok eacutes
GABAAR szoros egyuumlttaacutellaacutesa figyelhető meg egy piramissejt sejttest-feluumlleteacuten leacutevő oumlt
101
kuumlloumlnaacutelloacute szinapszis-asszociaacutelt teruumlleten Az IMP csoportosulaacutesok szoacutervaacutenyosan
helyezkednek el a piramissejt egeacutesz plazma felőli P-oldalaacuten Keacutet kisebb extracellulaacuteris
E-oldal toumlreacutes laacutethatoacute a replikaacuten keacutekkel jeloumllve A GABAAR immunarany jeloumlleacutes (az
aacutebraacuten zoumlld gyűrűkkel jeloumllve) felduacutesul az IMP csoportosulaacutesok menteacuten A GABAAR helyi
sűrűseacuteg-eloszlaacutesa alapjaacuten elfogultsaacuteg neacutelkuumll hataacuteroztuk meg a szinaptikus teruumlleteket
(az aacutebraacuten halvaacutenyzoumlld teruumlletkeacutent laacutethatoacute szuumlrke vonallal hataacuterolva) Ezt koumlvetően
figyeltuumlk meg a GluN1 alegyseacuteg elhelyezkedeacuteseacutet (piros gyűrűkkel hataacuterolva) Veacutegezetuumll
a GluN1 alegyseacuteg immunarany sűrűseacuteg-eloszlaacutesaacutet meacutertuumlk meg szinaptikus eacutes
szinapszison kiacutevuumlli sejttest felsziacuteneken Leacutepteacutek 200 nm
Maacuteskeacuteppen fogalmazva a szinaptikus NMDAR sűrűseacuteg a meacutert haacutetteacuter-jeloumlleacutes
9906-szorosa a GluN1 6278-szorosa a GluN2A eacutes 9479-szorosa volt a GluN2B
immunreakcioacute eseteacuteben (15 aacutebra D-F) Ennek megfelelően azt talaacuteltuk hogy a
szomatikus GABAerg szinapszisok 662plusmn68-a (n=82) volt GluN1 pozitiacutev
655plusmn111-a (n=48) volt GluN2A eacutes 705plusmn96-a (n=44) volt GluN2B pozitiacutev (15
aacutebra G) eacutes a szinaptikus receptorsűrűseacuteg minden egyes szinapszis esteacuteben meghaladta
a haacutetteacuter meacuterteacutekeacutenek 30-szorosaacutet Az egy szinapszisban leacutevő aacutetlagos NMDAR
aranyszemcse szaacutem az NMDAR pozitiacutev szinapszisokban 302plusmn051
aranyszemcseszinapszis volt a GluN1 521plusmn095 a GluN2A eacutes 441plusmn054
aranyszemcseszinapszis a GluN2B eseteacuteben (17 aacutebra) A meacutereacutesi eredmeacutenyeink kisseacute
alulbecsuumllhetik a teacutenyleges szinaptikus NMDAR sűrűseacuteget a toumlbbi membraacutennal
oumlsszehasonliacutetva mert a nagy sűrűseacutegű GABAAR jeloumlleacutes akadaacutelyozhatja az NMDAR-
asszociaacutelt immunarany reacuteszecskeacutek hozzaacutefeacutereacuteseacutet a szinapszishoz (Reacuteszletes leiacuteraacutes a V10
fejezetben talaacutelhatoacute) Az aranyszemcseacutek szaacutema eacutes a szinaptikus teruumllet szignifikaacutens
pozitiacutev korrelaacutecioacutet mutatott minden alegyseacuteg-jeloumlleacutes eseteacuteben (Spearman-R korrelaacutecioacute
r=03652 p=000074 a GluN1 eseteacuteben r=05002 p=000029 a GluN2A eseteacuteben
r=04018 p=00069 a GluN2B eseteacuteben) vagyis mineacutel nagyobb egy szinapszis annaacutel
toumlbb NMDAR alegyseacuteget tartalmazott Az aranyszemcseacutek sűrűseacutege viszont nem
vaacuteltozott a szinaptikus teruumllettel (Spearman-R korrelaacutecioacute r=-00031 p=09781 a GluN1
eseteacuteben r=01357 p=03576 a GluN2A eseteacuteben r=- 02923 p=00542 a GluN2B
eseteacuteben) Nem talaacuteltunk szinaptikus GluN1-re jeloumllt aranyszemcseacuteket a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuten a piramissejt specifikus GluN1 geacutenkiuumltoumltt egerekben (15 aacutebra G n=34
102
szinapszis 2 egeacuter) Az interneuronok dendrittoumlrzseacutere eacuterkező glutamaacuteterg szinapszisok
viszont intenziacuteven jeloumllődtek ezekben az egerekben (nincs aacutebra) azt mutatva hogy a
szomatikus jel hiaacutenya nem technikai okokboacutel eredt a geacutenkiuumltoumltt aacutellatokban ugyanis csak
a piramissejtekből hiaacutenyzott a GluN1 feheacuterje az interneuronokboacutel nem
Tekintve hogy elektrofizioloacutegiai kiacuteseacuterletek maacuter mutattaacutek hogy
extraszinaptikusan is vannak NMDA receptorok (reacuteszletes kifejteacutes a III632
alfejezetben talaacutelhatoacute) megvizsgaacuteltuk az extraszinaptikus sejttest membraacutenokat is Az
extraszinaptikus NMDAR sűrűseacuteg 676plusmn172 910plusmn151 eacutes 265plusmn066
aranyszemcseμm2 volt a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni immunreakcioacuteban kuumlloumln-
kuumlloumln Ez a sűrűseacuteg 449-szor 541-szor eacutes 1762-szor volt alacsonyabb a szinaptikus
sűrűseacutegekneacutel de meacuteg mindig 2205-szor 1202-szor eacutes 549-szor nagyobb a hatter
festődeacutesneacutel a GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegek elleni reakcioacutekban egyenkeacutent (15 aacutebra D-
F) Ezek az NMDA receptorok talaacuten (pl aktivitaacutesfuumlggő moacutedon) keacutesőbb a GABAerg
szinapszisokba keruumllnek vagy asszociaacuteloacutednak lipid-tutaj feheacuterjeacutekkel amik az NMDA
receptorok internalizaacutecioacutejaacutet vezeacuterlik (Swanwick et al 2009)
Oumlsszefoglalva a CA1 piramissejtekre eacuterkező szomatikus GABAerg szinapszisok
legalaacutebb keacutetharmada tartalmaz NMDA receptor alegyseacutegeket a felnőtt
hippokampuszban
VI9 Mindkeacutet kosaacutersejt-tiacutepus aacuteltal keacutepzett szinapszisban megtalaacutelhatoacutek a
posztszinaptikus NMDA receptorok
Azeacutert hogy meghataacuterozzuk az NMDAR pozitiacutev GABAerg szinapszisok
eredeteacutet eacutes hogy tovaacutebb erősiacutetsuumlk hogy kizaacuteroacutelag posztszinaptikusak az NMDA
receptorok beaacutegyazaacutes előtti immunarany kiacuteseacuterleteket veacutegeztuumlnk GluN1 2A eacutes 2B
alegyseacuteg ellen a CA1 hippokampaacutelis reacutegioacuteban Minden alegyseacuteg festeacutes
posztszinaptikusan helyezkedett el a szomatikus GABAerg szinapszisokban (18 aacutebra)
GABAerg terminaacutelisok nem festődtek A szomatikus GABAerg szinapszisokban meacutert
aranyszemcseacutek lineaacuteris sűrűseacutege a GluN1 reakcioacuteban 0520 aranyszemcseμm volt miacuteg
az extraszinaptikus jeloumlleacutes joacuteval alacsonyabb volt (0058 aranyszemcseμm) Ez az
eredmeacuteny-most meacuteg egy moacutedszer hasznaacutelataacuteval- tovaacutebb megerősiacuteti hogy az NMDA
receptorok specifikusan a GABAerg szinapszisokkal asszociaacuteloacutednak
103
104
18 Aacutebra Az NMDA-receptorok eacutes az nNOS egyuumltt fejeződnek ki a kosaacutersejtek
terminaacutelisaiban
AndashC A beaacutegyazaacutes előtti GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegek elleni
immunreakcioacutekboacutel szaacutermazoacute elektronmikroszkoacutepos felveacuteteleken a sejttestre eacuterkező
GABAerg szinapszisokban kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan elhelyezkedő NMDA-receptor
jeloumlleacutes laacutethatoacute Et glutamaacuteterg terminaacutelis It GABAerg terminaacutelis Ps piramissejt
sejtteste Leacutepteacutek (C-ben) AndashC 200 nm DndashK Beaacutegyazaacutes előtti kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez reakcioacutekboacutel szaacutermazoacute felveacutetelek Sorozat- (D F H) eacutes egyes-(IndashK)
metszeteken laacutethatoacute hogy mind a PV- mind pedig a vGluT3CCK-pozitiacutev (soumlteacutet
csapadeacutek) kosaacutersejt-terminaacutelisok szinapszisai posztszinaptikusan kifejezik a GluN1 2A
eacutes 2B alegyseacutegeket (aranyszemcseacutek nyilakkal jeloumllve) E Sorozatmetszeteken laacutethatoacute
hogy az nNOS posztszinaptikusan van jelen mind a PV- (E) mind pedig a vGluT3-
pozitiacutev terminaacutelisok szinapszisaiban Leacutepteacutek (K-ban) DndashK 250 nm
Ezt koumlvetően immunarany-immunperoxidaacutez kettős jeloumlleacutest veacutegeztuumlnk NMDAR-
parvalbumin (PV) eacutes NMDAR- vezikulaacuteris glutamaacutet transzporter 3 (vGluT3) ellen Az
utoacutebbiroacutel joacutel ismert hogy az interneuronok koumlzuumll kizaacuteroacutelag a kolecisztokinin (CCK)-
tartalmuacuteakban talaacutelhatoacute meg a hippokampuszban (laacutesd III342 alfejezet Somogyi et
al 2004) eacutes koumlruumll-beluumll 90-aacutet jeloumlli meg CCK-pozitiacutev kosaacuterterminaacutelisoknak a CA1
reacutegioacuteban (nem publikaacutelt megfigyeleacutes) A hippokampuszban nincs aacutetfedeacutes a PV- eacutes
CCK-tartalmuacute interneuron populaacutecioacutek koumlzt Azt talaacuteltuk hogy a PV pozitiacutev
terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett szinapszisok 426-a (n=47 szinapszis 2 egeacuterből) volt jeloumllt
GluN1alegyseacutegre 364 (n=33 2 egeacuter) GluN2A alegyseacutegre eacutes 306 (n=36 2 egeacuter)
volt jeloumllt GluN2B alegyseacutegre (18 aacutebra D H J 15 aacutebra H) A vGluT3 pozitiacutev
terminaacutelisok szinapszisai eseteacuteben 610 (n=41 2 egeacuter) volt pozitiacutev GluN1-re 429
(n=28 2 egeacuter) GluN2A-ra eacutes 379 (n=29 2 egeacuter) GluN2B-re (18 aacutebra F I K 15
aacutebra I) Habaacuter a munkaacutenk soraacuten a szomatikus szinapszisokra foacutekuszaacuteltunk neacutehaacuteny
dendritikus gaacutetloacute szinapszis szinteacuten pozitiacutev volt NMDAR alegyseacutegekre (nem mutatjuk)
Mivel az nNOS eacutes az NMDA receptor antitestek mind nyuacutelban keacuteszuumlltek iacutegy
nincs megbiacutezhatoacute moacutedszer arra hogy direkt kolokalizaacuteljuk ezeket az antitesteket Ennek
elleneacutere az a teacuteny az nNOS eacutes az NMDA receptor jelen volt a kosaacutersejt-
105
szinapszisokban (majdnem azonos araacutenyban reacuteszletes kifejteacutes a VII6 fejezetben
talaacutelhatoacute) szinteacuten erősen azt sugallja hogy kolokalizaacuteloacutednak a szomatikus GABAerg
szinapszisok posztszinaptikus kompartmentjeacuteben
106
VII MEGBESZEacuteLEacuteS
Eacutertekezeacutesem legfontosabb eredmeacutenyei a koumlvetkezők
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
VII1 Szinapszis specifikus NO termeleacutes a GABAerg szinapszisokban
A hippokampaacutelis piramissejtekről joacutel ismert hogy kifejeznek nNOS-t eacutes leiacutertaacutek
a serkentő szinapszisok posztszinaptikus denzitaacutesaacutehoz viszonyiacutetott pontos
elhelyezkedeacuteseacutet is (laacutesd III51 alfejezetben) Feltehetően azeacutert nem volt adat az nNOS
107
GABAerg szinapszokban valoacute elhelyezkedeacuteseacuteről mert a serkentő szinapszisok
hosszuacutetaacutevuacute plaszticitaacutesaacuteban betoumlltoumltt szerepe toumlbb figyelmet nyert (laacutesd III572
alfejezet) illetve azeacutert is mert az nNOS jel csak nagyon gyengeacuten fixaacutelt szoumlveten
mutathatoacute ki beaacutegyazaacutes előtti kiacuteseacuterletekben (laacutesd V2 fejezet) A hippokampaacutelis CA1
piramissejtek kuumlloumlnboumlző tiacutepusuacute interneuronok aacuteltal szabaacutelyozoacutednak (laacutesd a III34
alfejezetben) melyek a piramissejtek kuumlloumlnboumlző domeacutenjeit ceacutelozzaacutek Kvantitatiacutev
eredmeacutenyeink eacutes a kolokalizaacutecioacutes kiacuteseacuterletek arra engednek koumlvetkeztetni hogy a
kosaacutersejtek (mind a PV mind CCKvGluT3 tiacutepusuacute) aacuteltal keacutepzett szinapszisok nagy
reacutesze nNOS tartalmuacute egeacuterben eacutes patkaacutenyban is Hasonloacutean az AIS szinapszisok
melyeket a kandelaacuteber-sejtek keacutepeznek eacutes szaacutemos dendritikus szinapszis is nNOS
pozitiacutev volt A NO szaacutemaacutera a membraacutenok szabadon aacutetjaacuterhatoacutek meacutegis a NO jel csak paacuter
mikromeacuteterig detektaacutelhatoacute a termelődeacutes helyeacutetől (Iino 2006 Namiki et al 2005) Ezek
a tulajdonsaacutegok azt sugalljaacutek hogy a NO jelaacutetvitel nemcsak hateacutekony eacutes gyors vaacutelaszra
keacutepes hanem szinapszis specifikus is (laacutesd a III53 alfejezetben) Eredmeacutenyeink
szerint az nNOS nagy felduacutesulaacutest mutatott a GABAerg szinapszisokban (a
posztszinaptikus membraacutenban) a szomszeacutedos nem-szinaptikus membraacuten domeacutenekkel
oumlsszehasonliacutetva eacutes az interneuron terminaacutelisok melyek ezeket a szinapszisokat
alkotjaacutek tartalmaztak NO receptor NOsGC-t
Az nNOS akkor keacutepes NO termeleacutesre ha L-arginin eacutes oxigeacuten jelenleacuteteacuteben a
megemelkedett intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute hataacutesaacutera a kalcium-kalmodulin azt
aktivaacutelja (Bredt eacutes Snyder 1990 Lee eacutes Stull 1998) A serkentő szinapszisokban ezt a
lokaacutelis kalcium koncentraacutecioacutet szinaptikus NMDA receptorok eacutes egyeacuteb feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek tartjaacutek fenn Eddig nem igazoltaacutek olyan kalcium csatornaacutek jelenleacuteteacutet
a GABAerg szinapszisokban amik kellően magas kalcium szintet biztosiacutetanaacutenak a
GABAerg szinapszisok posztszinaptikus oldalaacuten egeacuteszen lokaacutelisan Mindez nem is
meglepő tekintve hogy ezek beduacutesulaacutesa igen valoacutesziacutenűtlennek tűnt egy gaacutetloacute
szinapszisban Az L- eacutes T-tiacutepusuacute feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek jelen vannak ezen
szinapszisok koumlruumll a dendriteken eacutes a periszomatikus membraacutenokon (Kaacuteli eacutes Freund
2005 Magee et al 1998) Ezek a csatornaacutek mind dendritikus mind visszaterjedő
akcioacutes potenciaacutel hataacutesaacutera aktivaacuteloacutedhatnak megemelve a sejten beluumlli kalcium
koncetraacutecioacutejaacutet Amikor azonban az NMDA-adagolaacutes hataacutesaacutet vizsgaacuteltuk a
feszuumlltseacutegfuumlggő kalcium-csatornaacutek gaacutetlaacutesa egyaacuteltalaacuten nem befolyaacutesolta a cGMP-jeloumlleacutest
108
(14 aacutebra E VI6 fejezet) iacutegy kicsi a valoacutesziacutenűseacutege hogy szerepet jaacutetszanaacutenak az
nNOS aktivaacutelaacutesaacuteban Bizonyos irodalmi adatok alapjaacuten az nNOS metabotroacutep
receptorokon keresztuumll intracellulaacuteris kalcium forraacutesboacutel is aktivaacutelhatoacute a mAchR
(kifejezetten M1M3) aktivaacutecioacutejaacutet vizsgaacuteltaacutek (Hu eacutes el-Fakahany 1993 Mathes eacutes
Thompson 1996) raacuteadaacutesul az M1M3 receptorok a piramissejtek teljes
szomatodendritikus tengelyeacuten megtalaacutelhatoacutek (Levey 1996 Levey et al 1995
Yamasaki et al 2010) valamint a mGluR5 aktivaacutecioacuteja hozhatoacute meacuteg oumlsszefuumlggeacutesbe
nNOS aktivaacutelaacutessal ami viszont leacutenyegesen kisebb mennyiseacutegben van jelen a (tuumlskeacuten
kiacutevuumlli) szomatodendritikus reacutegioacuteban (Lujaacuten et al 1997) Maacutes kutatoacutecsoportok szerint
azonban az nNOS kizaacuteroacutelag extracellulaacuteris forraacutesboacutel aktivaacutelhatoacute (Alagarsamy et al
1994 Muir et al 2010) Sajaacutet kiacuteseacuterleteink a metabotroacutep receptorok ingerleacuteseacutere ez
utoacutebbit tudtaacutek megerősiacuteteni a hippokampuszra neacutezve ugyanis sem a mAchR agonista
karbachol sem a mGluR5 agonista DHPG kuumlloumlnboumlző koncetraacutecioacutekban eacutes ideig
alkalmazva sem volt keacutepes az NO jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacutera (nem publikaacutelt adatok) A
lehetseacuteges kalcium forraacutesokat megvizsgaacutelva tehaacutet kizaacuteroacutelag az NMDA receptorok
aktivaacutelaacutesa tudta elindiacutetani az NO szinteacuteziseacutet (reacuteszletesen laacutesd VII5 eacutes VII6
fejezetben)
VII2 Sejttiacutepus specifikus NOsGC alegyseacuteg expresszioacutek eacutes asszociaacutecioacutejuk nNOS-
sal
Az NOsGC alegyseacutegek mRNS eloszlaacutesaacutet 8 napos patkaacuteny hippokampuszban kis
felbontaacutessal maacuter leiacutertaacutek eszerint gyenge α1 eacutes erősebb α2 eacutes β1 alegyseacuteg mintaacutezat volt
megfigyelhető (Gibb eacutes Garthwaite 2001) Felnőtt patkaacutenyokban ugyancsak kis
nagyiacutetaacutessal fennmaradt a nagy kuumlloumlnbseacuteg az α1 eacutes α2 alegyseacuteg festődeacuteseacuteben (Pifarreacute et
al 2007) Eredmeacutenyeink elsőkeacutent taacutertaacutek fel nagy felbontaacutessal sejtes szinten az α
alegyseacutegek elhelyezkedeacuteseacutet a hippokampuszban valamint az α1 eacutes α2 alegyseacuteg
festődeacuteseacutenek szeacutetvaacutelaacutesaacutet immunhisztokeacutemiai moacutedszerrel Kimutattuk hogy miacuteg az α1β1
alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű receptor csak interneuronokban fejeződik ki addig az α2β1
komplex csak piramissejtekre korlaacutetozoacutedik mind egeacuterben mind patkaacutenyban
Eredmeacutenyuumlnk miszerint gyakorlatilag minden α1 alegyseacuteg pozitiacutev interneuron pozitiacutev
volt β1 alegyseacutegre eacutes fordiacutetva nemcsak igazolja az antitestek specificitaacutesaacutet de
109
immunhisztokeacutemiai bizonyiacuteteacutekot szolgaacuteltat arra hogy nincs olyan interneuron ami csak
α2 tartalmuacute NOsGC-t fejezne ki A legtoumlbb periszomatikus axon terminaacutelis kifejezett
NOsGC α1 alegyseacuteget ami nagyban valoacutesziacutenűsiacuteti hogy mindkeacutet tiacutepusuacute szomatikus
gaacutetloacute szinapszis jeloumllődoumltt ezekben az aacutellatokban Raacuteadaacutesul sok axo-axonikus terminaacutelis
is tartalmazott NOsGC-t Ezek az adatok joacutel illeszkednek a periszomatikus szinapszisok
nNOS jeloumlleacuteseacuteneacutel tapasztaltakhoz ami azt sugallja hogy az NO szintaacutez eacutes az NO
receptor kifejeződeacutese a szinapszis keacutet oldalaacuten egybeesik A dendritikus eacutes
periszomatikus GABAerg terminaacutelisok NOsGC jeloumllődeacutese egeacuterben eacutes patkaacutenyban
megerősiacuteti hogy az NO jel detektaacutelhatoacute ezekben a terminaacutelisokban
Habaacuter a keacutet α alegyseacuteg elsődleges szerkezete jelentősen csak a regulaacutetoros
domeacutenben teacuter el egymaacutestoacutel eddig a keacutet izoforma- α1β1 eacutes α2β1- koumlzt semmilyen
funkcionaacutelisan relevaacutens kuumlloumlnbseacuteget sem mutattak ki a regulaacutecioacutes tulajdonsaacutegaik
szubsztraacutet affinitaacutesuk katalitikus aktivitaacutesuk vagy NO szenzitivitaacutesuk tekinteteacuteben (
laacutesd a III54 alfejezetben Russwurm et al 1998) Egy fontos kuumlloumlnbseacuteg azonban a keacutet
α alegyseacuteg koumlzt hogy szelektiacutev a szubcellulaacuteris ceacutelelemuumlk Uacutej eredmeacutenyek azt mutatjaacutek
hogy miacuteg az α1β1 izoforma citoplazmatikus addig az α2β1 izoforma lehorgonyzoacutedik a
PDZ-domeacutent hodozoacute PSD-95 feheacuterjeacutehez (Russwurm et al 2001) ami a serkentő
posztszinaptikus denzitaacutes egyik alkotoacuteja Tovaacutebbi adatokboacutel az is kideruumll hogy
valoacutejaacuteban a PSD-95 az NOcGMP kaszkaacuted szinte minden elemeacutevel keacutepes koumllcsoumlnhatni
beleeacutertve az nNOS-t is (Brenman et al 1996 Koesling et al 2004 Russwurm eacutes
Koesling 2002) Eacuteppen ezeacutert azt gondoljuk hogy a hippokampaacutelis piramissejtek
serkentő szinapszisaiban a PSD-95 koumlti az NOsGC α2β1-t az nNOS-sal eacutes az NMDA
receptorral egyuumltt a posztszinaptikus oldalon miacuteg preszinaptikusan az α2β1 egyeacuteb PDZ-
domeacuten tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutehez koumltődhet mint peacuteldaacuteul a szinapszis-asszociaacutelt
protein-97 (Muumlller et al 1995) Habaacuter a piramissejtekre eacuterkező GABAerg
szinapszisokban meacuteg nem figyeltek meg PSD-95 feheacuterjeacutet toumlbb PDZ-domeacuten tartalmuacute
horgonyzoacute feheacuterjeacutet mint a glutamaacutet-receptor-koumllcsoumlnhatoacute proteint (GRIP1) vagy a
szinaptikus aacutellvaacutenyzoacute molekula (SSCAM) sikeruumllt kimutatni (Charych et al 2004
Hirao et al 1998 Kittler et al 2004 Sumita et al 2007) Ezek tehaacutet horgonyzoacuteik
lehetnek az nNOS molekulaacuteknak a GABAerg szinapszisokban ahova akaacuter meacuteg az
NOsGC α2β1 izoforma is bekoumltődhet Ahogy a munkaacutenkboacutel is kideruumllt az α1β1 izoforma
pedig a szinapszisok preszinaptikus oldalaacuten vagyis csak a GABAerg terminaacutelisokban
110
volt jelen Spekulaacutecioacutekeacutent azt is felteacutetelezhetjuumlk hogy mivel az interneuronokon
veacutegződő serkentő szinapszisokban szinteacuten talaacutelhatoacute PSD-95 (El-Husseini et al 2000)
az α2 alegyseacuteg azonban hiaacutenyzik az interneuronokboacutel iacutegy az interneuronok serkentő
szinapszisaiboacutel hiaacutenyozhat a szinaptikus plaszticitaacutes ezen formaacuteja
VII3 Az nNOS eacutes NOsGC koumlzvetiacutetette jelaacutetvitel a periszomatikus eacutes a dendritikus
GABAerg sejtek szinapszisai szaacutemaacutera is eleacuterhető de nem egyforma meacuterteacutekben
Az in situ hibridizaacutecioacutes eacutes immunhisztokeacutemiai adatok azt mutattaacutek hogy nem
minden interneuron volt egyformaacuten pozitiacutev NOsGC α1 alegyseacutegre Megvizsgaacutelva neacutegy
ritkaacuten aacutetlapoloacutedoacute interneuron populaacutecioacutet a fluoreszcens meacutereacuteseink azt mutattaacutek hogy
miacuteg a periszomatikus CCK eacutes PV pozitiacutev interneuronok nagy reacutesze kifejez NOsGC-t
addig a dendriteket ceacutelzoacute SOM eacutes nNOS pozitiacutev interneuronok kevesebb mint
egyharmada tartalmazott NOsGC-t Azt is kimutattuk hogy a CCK pozitiacutev kosaacutersejtek
amiket CB1 receptor ellenes immunreakcioacute segiacutetseacutegeacutevel azonosiacutetottunk sosem fednek
aacutet az nNOS tartalmuacute interneuronok populaacutecioacutejaacuteval a CA1 teruumlleteacuten Az NOsGC
kimutataacutesa ezen interneuronok egy bizonyos reacuteszeacuteben nem felteacutetlenuumll jelenti azt hogy
az NOsGC tartalom tovaacutebbi alpopulaacutecioacutekra osztanaacute ezeket az interneuron tiacutepusokat
Sokkal inkaacutebb egy dinamikusan vaacuteltozoacute aacutellapotfuumlggő tulajdonsaacutega lehet az NOsGC
tartalom ezeknek a sejteknek Mindazonaacuteltal eacuterdekes hogy szignifikaacutens korrelaacutecioacute
mutatkozott a PV vagy nNOS pozitiacutev sejttestek meacuterete eacutes NOsGCα1 tartalma koumlzoumltt
ami arra utal hogy az NOsGC jelenleacutete alapvető metabolikus kuumlloumlnbseacutegekkel van
kapcsolatban meacuteg egy adott interneuron populaacutecioacuten beluumll is (az ok-okozati oumlsszefuumlggeacutes
egyelőre bizonyiacutetaacutesra vaacuter) Oumlsszegezve eredmeacutenyeink megmutattaacutek hogy az NO
jelaacutetvitel molekulaacuteris alkotoacuteelemei jelen vannak a hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisok nagy reacuteszeacuteben eacutes kuumlloumlnboumlzik a glutamaacuteterg szinapszisokban talaacuteltakhoz
keacutepest Ez a molekulaacuteris kuumlloumlnbseacuteg lehetőveacute teszi a gaacutetloacute eacutes serkentő szinaptikus
plaszticitaacutes szelektiacutev eacutes kuumlloumlnboumlző manipulaacutecioacutejaacutet ami remeacutenyt adhat a joumlvőben olyan
idegrendszeri megbetegedeacutesek farmakoteraacutepiaacutejaacuteban melyek a serkenteacutes eacutes a gaacutetlaacutes
egyensuacutelyaacutenak felborulaacutesaacuteval jaacuternak az agykeacuteregben
111
VII4 Az NO lehetseacuteges hataacutesai a neurotranszmitter felszabadulaacutesra
Az NOsGC-eacuten keresztuumll leacutetrejoumlvő cGMP szinteacutezis a meghataacuterozoacute leacutepeacutes a NO
jelaacutetvitel szempontjaacuteboacutel az agyban (Boulton et al 1994 Makhinson et al 2006
Monfort et al 2002) Szubkortikaacutelis teruumlleteken a NO-NOsGC-cGMP uacutetvonal szerepeacutet
a GABAerg neurotranszmisszioacute serkenteacuteseacuteben (Klyachko et al 2001 Kraus eacutes Prast
2002 Li et al 2004) eacutes gaacutetlaacutesaacuteban (Ozaki et al 2000) is kimutattaacutek A hippokampusz
GABAerg szinapszisairoacutel egyetlen adat aacutell rendelkezeacutesuumlnkre amikor is a CCK (eacutes
CB1R) tartalmuacute kosaacutersejtek DSI jelenseacutegeacutet vizsgaacutelva az NO az eCB-okkal
egyuumlttműkoumldoumltt a GABAerg jelaacutetvitel gaacutetlaacutesaacutet eredmeacutenyezve (Makara et al 2007) A
hippokampusz toumlbbi interneuronjaacutenak NO szabaacutelyozaacutesaacuteroacutel egyelőre nincs adat A
cGMP legfontosabb ceacutelelemei (reacuteszletesen laacutesd a III56 alfejezetben) (1) a CNG
csatornaacutek melyek koumlzuumll neacutehaacutenyat maacuter kimutattak hippokampaacutelis interneuronokban
(Kingston et al 1996 Loumlrincz et al 2002 Maccaferri eacutes McBain 1996) (2) a cGMP-
fuumlggő foszfodieacuteszteraacutezok (PDE) szinteacuten kimutathatoacutek interneuronokban eacutes (3) a PKG
enzimek ami valoacutesziacutenűleg szinteacuten megtalaacutelhatoacute interneuronokban (de Vente et al
2001 Feil et al 2005 Kleppisch et al 1999) A PKGII a paraventrikulaacuteris magban
NO-cGMP-fuumlggő moacutedon a GABAerg transzmisszioacute noumlvekedeacuteseacutet okozta (Li et al
2004) A PDE-k hataacutesai sokreacutetűek lehetnek visszahathatnak a cGMP bontaacutesaacutera cGMP
fuumlggő moacutedon kihathatnak a cAMP lebontaacutesaacutera eacutes a cAMP-fuumlggő PDE-k is fokozhatjaacutek
a cGMP lebontaacutesaacutet A cGMP-cAMP egyensuacutely eltolaacutesa is kihat a neurotranszmisszioacutera
Habaacuter a ceacutelelemek megleacutete toumlbbnyire igazolt a hippokampuszban interneuron tiacutepus
terminaacutelis populaacutecioacutes szintű eloszlaacutesuk nem ismert
Az agyban aacuteltalaacutenosan a NO hataacutesa kisseacute ellentmondaacutesos mind a GABAerg
jelaacutetvitel gaacutetlaacutesa mind serkenteacutese ismert Erre toumlbb magyaraacutezat is lehetseacuteges vagy a
kiacuteseacuterleteket nem veacutegezteacutek megfelelő NO koncentraacutecioacute mellett ami nem meglepő
ismerve a mostansaacuteg napvilaacutegot laacutetott valoacutes fizioloacutegiaacutes NO koncentraacutecioacutekat (laacutesd a
III53 alfejezetben) vagy pedig lehet egyeacuteb bioloacutegiai magyaraacutezata is Utoacutebbira peacutelda
lehet hogy a koraacutebban emliacutetett ceacutelelemek kuumlloumlnboumlző kombinaacutecioacutei a terminaacutelis
populaacutecioacutekban akaacuter ellenteacutetes hataacutest is kifejthetnek a GABAerg transzmisszioacutera A
hippokampuszban ndash ahol az NO-eCB koumllcsoumlnhataacutesaacutet maacuter leiacutertaacutek ndash egy nemreacutegiben
publikaacutelt cikkből kideruumllt hogy ha a kainaacutet receptorok oumlnmagukban helyezkedtek el a
112
preszinaptikus terminaacutelison akkor aktivaacutecioacutejuk a transzmisszioacute serkenteacuteseacutet amikor
CB1 receptorokkal egyuumltt fejeződtek ki akkor annak gaacutetlaacutesaacutet okozzaacutek (Lourenccedilo et al
2010) Paacuterhuzamot vonva a periszomatikus kosaacutersejtekkel elkeacutepzelhetőnek tartom
hogy a PV kosaacutersejtek terminaacutelisaiban a NO noumlvelneacute a GABA felszabadulaacutesaacutet a CCK-
CB1 kosaacuter terminaacutelisokban pedig a NO az eCB rendszerrel egyuumlttműkoumldve
csoumlkkenteneacute azt Ez funkcionaacutelis szempontboacutel is megaacutellnaacute a helyeacutet hiszen a CCK
kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel adott esetben (faacutezis-előretoloacutedaacutes) mindenkeacuteppen meg kell
szabadulni (a keacutet paacutelya erősiacuteti egymaacutest) miacuteg az ldquooacuteraműrdquo PV kosaacutersejtek gaacutetlaacutesaacutetoacutel
semmikeacuteppen sem erősiacuteteacutesuumlk pedig veacutelemeacutenyem szerint segiacuteteneacute az oszcillaacutecioacutekban
betoumlltoumltt szerepuumlket Egy ilyen ldquoJanusrdquo szabaacutelyozaacutesra szinteacuten elkeacutepzelhető egy PDE-
hipoteacutezis a kuumlloumlnboumlző PDE-k a jelaacutetvitel serkenteacuteseacutet eacutes gaacutetlaacutesaacutet is okozhatjaacutek Ha egy
ilyen szeacutetvaacutelaacutes teacutenyleg leacutetezne annak klinikai koumlvetkezmeacutenyei is lehetneacutenek hiszen a
legtoumlbb PDE-nak specifikus gaacutetloacuteszere is van raacuteadaacutesul ezek maacutes indikaacutecioacuteval maacuter
forgalomban leacutevő gyoacutegyszerek (sziacuteveleacutegtelenseacuteg erektilis zavarok)
VII5 NMDA indukaacutelta NO jelaacutetvitel a hippokampusz GABAerg szinapszisaiban
Az NMDA receptorok eacutes a kalciumfuumlggő nNOS egyuumltt van lehorgonyozva a
glutamaacuteterg szinapszisokban ami biztosiacutetja hogy az nNOS műkoumldeacutese aktivitaacutesfuumlggő
moacutedon koumlvetkezzen be Eredmeacutenyeink alapjaacuten a nNOS a piramissejtek sejttesteacutere
eacuterkező GABAerg szinapszisokban is kifejeződik Bizonyos periszomatikus
szinapszisokban a NO a szinaptikus transzmisszioacutet is keacutepes befolyaacutesolni (laacutesd előbb
(Makara et al 2007) Azt is kimutattuk hogy az NMDA receptorok felelősek lehetnek
az nNOS beindiacutetaacutesaacuteeacutert a GABAerg szinapszisokban eacutes ennek koumlvetkezmeacutenyekeacutent
keletkezik is cGMP a GABAerg terminaacutelisokban Radioimmunoassay segiacutetseacutegeacutevel maacutes
kutatoacutecsoportok kimutattaacutek hogy miacuteg NMDA (300 μM) adagolaacutesa hatalmas cGMP
noumlvekedeacutessel jaacuter a vad tiacutepusuacute egeacuter CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutejaacuteban addig nem
figyelhető meg cGMP szint noumlvekedeacutes az NOsGC α1-- egeacuter ugyanezen agyteruumlleteacuten
(Taqatqeh et al 2009) Tekintve hogy kiacuteseacuterleteinkben az NOsGC α1 alegyseacuteg tartalmuacute
NO receptor kizaacuteroacutelag GABAerg interneuronokban volt kimutathatoacute ezen az
agyteruumlleten a fenti eredmeacutenyek azt sugalljaacutek hogy az NMDA kivaacuteltotta cGMP
felhalmozoacutedaacutes elsősorban a GABAerg interneuronokban toumlrteacutent Valoacuteban azt talaacuteltuk
113
hogy a hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletekhez adagolt mindoumlssze 5μM NMDA massziacutev
cGMP halmozoacutedaacutest indukaacutelt a kosaacutersejtek axonterminaacutelisaiban Valoacutesziacutenűtlen azonban
hogy ez a hataacutes direkt moacutedon az interneuronok dendritjein leacutevő NMDA receptorokon
keresztuumll joumltt volna leacutetre mert a hataacutes vaacuteltozatlan maradt mikor tetrodotoxin (TTX)
segiacutetseacutegeacutevel gaacutetoltuk az akcioacutes potenciaacutelok terjedeacuteseacutet ami termeacuteszetesen eacuterintette az
interneuronokat is Tovaacutebbaacute kimutattaacutek hogy valoacutesziacutenűtlen hogy 10μM-naacutel kevesebb
NMDA NO termeleacutest vaacuteltson ki az nNOS pozitiacutev interneuronokboacutel Amikor 100μM
NMDA-val leacutetre is hoztaacutek az NO termeleacutest ezen interneuronokban a TTX akkor is
keacutepes volt kiveacutedeni ezt a hataacutest (Lovick et al 1999) Ez megerősiacuteti hogy
valoacutesziacutenűtlen hogy kiacuteseacuterleteink soraacuten az 5μM NMDA adagolaacutesaacutenak baacutermilyen hataacutesa
lett volna az interneuronok NO termeleacuteseacutere TTX jelenleacuteteacuteben A feszuumlltseacutegfuumlggő
kalcium csatornaacutek gaacutetlaacutesa sem befolyaacutesolta az NMDA aacuteltal leacutetrehozott hataacutest ami azt
sugallja hogy az NMDA receptorokon keresztuumlli kalcium beaacuteramlaacutes hateacutekony volt
Raacuteadaacutesul eacutelettani kiacuteseacuterletek alapjaacuten a NO koncentraacutecioacuteja 1 nM (vagy az alatti) eacuterteacuteket
vesz fel a termelődeacutes helyeacuten eacutes gyorsan csoumlkken a szinapszis koumlruumll a szoumlvet magas NO
elnyelőkeacutepesseacutege miatt (Hall eacutes Garthwaite 2009) Iacutegy tehaacutet valoacutesziacutenűtlen hogy a NO a
termelődeacutes helyeacutetől szaacutemiacutetott 1-15 mikromeacuteteren tuacutel keacutepes lenne befolyaacutesolni a helyi
jelaacutetvitelt az axon terminaacutelisokban Az NMDA indukaacutelta cGMP felhalmozoacutedaacutes teljesen
kiveacutedhető volt NMDAR nNOS vagy NOsGC gaacutetloacutek előinkubaacutelaacutesaacuteval eacutes teljesen
hiaacutenyzott az nNOS -- egerekből Ezen eredmeacutenyek arra utalnak hogy az NMDA
receptorok melyeket koumlzvetlenuumll a szomatikus GABAerg szinapszisokban talaacuteltunk
felelősek az nNOS-NO-NOsGC-cGMP kaszkaacuted beindiacutetaacutesaacuteeacutert Habaacuter munkaacutenkban a
CA1 hippokampaacutelis reacutegioacutera foacutekuszaacuteltunk eredmeacutenyeink azt mutattaacutek hogy a
szinapszisok NO-fuumlggő szabaacutelyozaacutesa kuumlloumlnboumlzőkeacuteppen műkoumldik a hippokampusz egyes
reacutegioacuteiban A NO donor minden Ammon-szarvi teruumlleten keacutepes volt a cGMP jel
emeleacuteseacutere a gyrus dentatusban azonban nem ami valoacutesziacutenűleg a szemcsesejtek
speciaacutelis fizioloacutegiai tulajdonsaacutegainak eacutes ebből koumlvetkező szerepuumlknek koumlszoumlnhető (laacutesd
a III32 eacutes III33 alfejezetekben) Mindamellett feltűnő kuumlloumlnbseacutegek voltak az
Ammon szarv kuumlloumlnboumlző reacutegioacutei koumlzoumltt is A CA1 eacutes CA3c kosaacutersejt terminaacutelisaiban
nem volt nNOS-cGMP alapaktivitaacutes de massziacutevan aktivaacutelhatoacute volt NMDA
adagolaacutesaacuteval miacuteg a CA3ab reacutegioacute kosaacutersejt terminaacutelisai rendelkeztek neacutemi cGMP
aktivitaacutessal de NMDA adaacutesaacuteval maacuter nem lehetett tovaacutebbi noumlvekedeacutest eleacuterni Annak
114
hogy a CA3ab eacutes CA3c piramissejtek morfoloacutegiai kuumlloumlnbseacutegeinek (laacutesd a III32 eacutes
III33 alfejezetekben) van-e jelentőseacutege a jelenseacutegben nem tisztaacutezott Oumlnmagaacuteban nem
magyaraacutezhatja a reacutegioacutek koumlzti kuumlloumlnbseacuteget az NMDA receptorok kuumlloumlnboumlző NMDA
koumlteacutesi affinitaacutesa mivel a CA3c ebben nem kuumlloumlnboumlzik a toumlbbi CA3 reacutegioacutetoacutel eacutes az
NMDA koumlteacutes a gyrus dentatusban is erős (Monaghan eacutes Cotman 1985) Ezek a
regionaacutelis kuumlloumlnbseacutegek megfigyelhetők voltak a TTX tartalmuacute magneacutezium-mentes
oldat alkalmazaacutesaacutenaacutel is ami azt mutatja hogy valoacutesziacutenűleg nem az NMDA receptorok
feszuumlltseacuteg-eacuterzeacutekenyseacutegeacuteben volt kuumlloumlnbseacuteg az egyes reacutegioacutekban Egy koraacutebbi
tanulmaacutenyban nagy teacuterbeli felbontaacutesuacute NMDA mikroinjektaacutelaacutest veacutegeztek a
hippokampaacutelis principaacutelis sejtek sejttestei mellett eacutes a keletkező NO koncentraacutecioacutejaacutet a
koumlzvetlen koumlzeleacuteben meacuterteacutek mikroszenzor segiacutetseacutegeacutevel (Ledo et al 2004) Ezekben a
kiacuteseacuterletekben a hippokampusz kuumlloumlnboumlző reacutegioacuteiban meacutert NO koncentraacutecioacute joacutel korrelaacutelt
az aacuteltalunk NMDA-val kivaacuteltott reacutegioacutespecifikus cGMP termelődeacutessel Eredmeacutenyeink
azt sugalljaacutek hogy azok a meacutert kuumlloumlnbseacutegek joacutereacuteszt a periszomatikus GABAerg
szinapszisokban leacutetrejoumlvő massziacutev nNOS-cGMP kaszkaacuted aktivaacutecioacutejaacuteboacutel szaacutermaznak
mivel a mikroszenzor a periszomatikus reacutegioacuteban volt eacutes a glutamaacuteterg terminaacutelisok
nagy reacutesze toumlbb tiacutez mikromeacuteterre talaacutelhatoacute innen a stratum radiatumban
VII6 Az NMDAR eacutes az nNOS kolokalizaacutel a GABAerg szinapszisokban
Ahogy az eredmeacutenyekneacutel olvashatoacute a szomatikus GABAerg szinapszisok 75-
a tartalmazott nNOS enzimet posztszinaptikusan miacuteg 79-a a terminaacutelisaiknak NO
receptor tartalmuacute (NOsGC α1β1) volt Tovaacutebbaacute ezen GABAerg terminaacutelisok 57-a
cGMP termeleacutest mutat NMDA adagolaacutesaacutera eacutes legalaacutebb 66-a ezeknek a
szinapszisoknak kifejezi az NMDA receptor GluN1 2A eacutes 2B alegyseacutegeacutet
posztszinaptikusan Ezen alegyseacutegek eloszlaacutesa nem kuumlloumlnboumlzoumltt a kuumlloumlnboumlző
kosaacutersejtek szinapszisaiban ami arra utal hogy az NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP
uacutetvonal a legtoumlbb ha nem az oumlsszes GABAerg szinapszisban megtalaacutelhatoacute (19 aacutebra) A
kalciumfuumlggő nNOS 05-1 μM kalcium hataacutesaacutera kezd NO termeleacutesbe (Lee eacutes Stull
1998) A glutamaacuteterg szinapszisokban ekkora meacuterteacutekű kalciumszint noumlvekedeacutes a
funkcionaacutelisan koumltoumltt NMDA receptorokon keresztuumll joumln leacutetre (Brenman eacutes Bredt
1997) Az NMDA receptorok eacutes az nNOS posztszinaptikus asszociaacutecioacuteja biztosiacutetja
115
hogy a NO termelődeacutese a szinapszisokban teacuterben korlaacutetozottan eacutes aktivitaacutes fuumlggő
moacutedon joumlhessen leacutetre ami nagyban noumlveli az informaacutecioacute feldolgozoacute kapacitaacutest eacutes a
teacuterbeli szelektivitaacutest Ez kuumlloumlnoumlsen fontos lehet a GABAerg interneuronok aacuteltal keacutepzett
szinapszisokban mert ezen neuronok alapvető szerepet jaacutetszanak a populaacutecioacutes kisuumlleacutesi
mintaacutezatok szabaacutelyozaacutesaacuteban a hippokampuszban (Freund 2003) Habaacuter becsleacuteseink
alapjaacuten koumlruumllbeluumll oumltszoumlr kevesebb NMDA receptor van a GABAerg szinapszisokban a
glutamaacuteterg szinapszisokhoz keacutepest kinetikai meacutereacutesek alapjaacuten ez toumlbb mint eleacutegseacuteges
ahhoz hogy preszinaptikusan cGMP felhalmozoacutedaacutest okozzon koumlszoumlnhetően a NO-jel
nagyon hateacutekony detektaacutecioacutejaacutenak eacutes amplifikaacutecioacutejaacutenak (laacutesd a III54 alfejezetben
(Garthwaite 2008) Mind az nNOS mind az NMDA receptorok PDZ-tartalmuacute
feheacuterjeacutekhez vannak lehorgonyozva a glutamaacuteterg szinapszisok posztszinaptikus
denzitaacutesaacutehoz Mindemellett a ldquoSynaptic Scaffolding Moleculerdquo (SSCAM) PDZ-domeacuten
tartalmuacute horgonyzoacute feheacuterjeacutet azonkiacutevuumll hogy megtalaacuteltaacutek hippokampaacutelis GABAerg
szinapszisokban is (laacutesd VII2 fejezetben (Sumita et al 2007) kimutattaacutek az NMDA
receptor alegyseacutegekkel valoacute interakcioacutejaacutet is (Hirao et al 1998) Koumlvetkezeacuteskeacuteppen ezek
a feheacuterjeacutek felelősek lehetnek az NMDA receptorok eacutes nNOS egyuumlttes lehorgonyzaacutesaacuteeacutert
a GABAerg szinapszisokban
A GABAerg szinapszisokban elhelyezkedő NMDA receptorok az NO rendszer
aktivaacutelaacutesaacuten kiacutevuumll fontos szerepet jaacutetszhatnak a GABAA receptorok szinaptikus
szintjeacutenek aktivitaacutesfuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban is (Muir et al 2010)
NMDA receptor koumlzvetiacutetette aacuteramokat maacuter reacutegoacuteta leiacutertak a piramissejtek
szoacutemaacutejaacuteboacutel toumlrteacutenő elvezeteacutes soraacuten eacutes elektrofizioloacutegiai meacutereacutesek alapjaacuten az NMDA
receptorok toumlbb mint egyharmada a serkentő szinapszisokon kiacutevuumll helyezkedik el (laacutesd
a III632 alfejezetben) Eredmeacutenyeinkkel egyeteacuterteacutesben a leguacutejabb eredmeacutenyek
alapjaacuten a sejttesten a GluN1 alegyseacuteg mellett GluN2A eacutes GluN2B oumlsszeteacutetelű NMDA
receptorok is vannak (Harris eacutes Pettit 2007) Bebizonyiacutetottuk hogy a GABAerg
szinapszisok mindhaacuterom NMDAR alegyseacuteget kifejezik mindamellett azt is kimutattuk
hogy egy reacuteszuumlk ldquovaloacutebanrdquo extraszinaptikus A piramissejtek sejttesteacutere nem eacuterkeznek
glutamaacuteterg szinapszisok (Megiacuteas et al 2001) ami tovaacutebb erősiacuteti hogy ezek a
receptorok extraszinaptikusak
116
19 Aacutebra Az NMDAR-nNOS jelpaacutelya felteacutetelezett uacutetvonalaacutenak sematikus aacutebraacuteja a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisokban
Az aacutebraacuten egy szinapszis sematikus vaacutezlata laacutethatoacute A posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban
helyezkednek el az NMDA receptorok melyeket felteacutetelezhetően a GABAerg
szinapszisokban is megtalaacutelhatoacute glutamaacutet-receptor horgonyzoacute feheacuterjeacutek (pl GRIP1
SSCAM) kapcsoljaacutek oumlssze a membraacuten alatt talaacutelhatoacute nNOS molekulaacutekkal Az nNOS
Ca2+
-kalmodulinnal toumlrteacutenő aktivaacutecioacutejaacuteval joumln leacutetre a nitrogeacuten-monoxid termeleacutes mely
a preszinaptikus receptoraacuten az α1β1 alegyseacuteg oumlsszeteacutetelű NOsGC-eacuten hatva cGMP
termeleacuteshez vezet A cGMP aacuteltal iraacutenyiacutetott maacutesodlagos jelaacutetviteli uacutetvonalak minden
bizonnyal befolyaacutesoljaacutek a terminaacutelisban leacutetrejoumlvő neurotranszmisszioacutet A kezdeti leacutepeacutes
vagyis az NMDA receptorok aktivaacutecioacuteja szaacutemos forraacutesboacutel szaacutermazhat bdquotuacutelcsorduloacuterdquo
vagy asztrocita eredetű glutamaacutetboacutel eacutesvagy a GABAerg terminaacutelisok
aszpartaacutetglutamaacutet uumlriacuteteacuteseacuteből
117
VII7 Lehetseacuteges mechanizmusok a GABAerg szinapszisokban leacutevő NMDA
receptorok aktivaacutelaacutesaacutera
A leghataacutesosabb endogeacuten NMDA receptor ligand a glutamaacutet eacutes az aszpartaacutet A
hippokampaacutelis CCK-tartalmuacute kosaacutersejtek kifejeznek vGluT3 tiacutepusuacute vezikulaacuteris
glutamaacutet transzportert (Somogyi et al 2004) Megfigyelteacutek hogy a halloacuterendszerben a
haacuteloacutezat műkoumldeacuteseacutenek szempontjaacuteboacutel alapvető a vGluT3 tartalmuacute GABAerg
terminaacutelisok egyuumlttes glutamaacutet uumlriacuteteacutese (Noh et al 2010) Meglepő moacutedon
hippokampaacutelis GABAerg terminaacutelisokroacutel kimutattaacutek hogy keacutepesek vezikulaacuterisan
aszpartaacutetot uumlriacuteteni (Gundersen et al 2004) Az eddigi egyetlen ismert vezikulaacuteris
aszpartaacutet transzportert is sikeruumllt maacuter kimutatni hippokampaacutelis szinaptikus vezikulaacutekon
(Miyaji et al 2008) Iacutegy az aszpartaacutet eacutesvagy glutamaacutet ami a GABAerg
terminaacutelisokboacutel uumlruumllt keacutepes lehet aktivaacutelni a GABAerg szinapszisban leacutevő NMDA
receptorokat Habaacuter a gyrus dentatus-ban mutattak maacuter ki NMDA receptorokat
szomatikus szimmetrikus eacutes aszimmetrikus szinapszisokban eacutes immuncitokeacutemiai
bizonyiacuteteacutekot is talaacuteltak GABAerg terminaacutelisokboacutel toumlrteacutenő aszpartaacutet uumlriacuteteacutesre (Gundersen
et al 2004) az NO koumlzvetiacutetette szabaacutelyozaacutes minden bizonnyal elteacuterő itt mivel nem
tapasztaltunk cGMP jelet a gyrus dentatus kosaacutersejt terminaacutelisaiban
Egy maacutesik lehetseacuteges mechanizmus az NMDA receptorok aktivaacutelaacutesaacutera az
asztrocitaacutekboacutel toumlrteacutenő glutamaacutet uumlriacuteteacutes A periszomatikus GABAerg interneuronok
ismeacutetlődő ingerleacuteseacutevel kalcium hullaacutemokat lehet kivaacuteltani a szomszeacutedos asztrocitaacutekban
GABAB receptorok aktivaacutecioacutejaacuten keresztuumll Ennek eredmeacutenyekeacutent az asztrocitaacutek
glutamaacutetot uumlriacutetenek mely keacutepes vaacuteltoztatni a gaacutetloacute posztszinaptikus aacuteramokat Ezt a
hataacutest ionotroacutep glutamaacutet receptor antagonistaacuteval gaacutetolni lehetett (Kang et al 1998)
Annak eacuterdekeacuteben hogy hateacutekonyan lehessen beindiacutetani az NMDAR-nNOS-cGMP
uacutetvonalat a GABAerg szinapszisokban a glutamaacutet vagy aszpartaacutet jelnek egybe kell
esnie a piramissejt membraacuten depolarizaacutecioacutejaacuteval amit legnagyobb valoacutesziacutenűseacuteggel egy
akcioacutes potenciaacutel ideacutez elő Dendritikus vagy visszaterjedő akcioacutes potenciaacutelok mind
hataacutessal lehetnek a taacutevolabbi GABAerg szinapszisokra is Ez a mechanizmus- az
asztrocita haacuteloacutezat aktivaacutecioacutes aacutellapota aacuteltal befolyaacutesolva-lehetőveacute teszi a GABAerg
transzmisszioacute befolyaacutesolaacutesaacutet mind a piramissejt mind az afferens interneuron
aktivitaacutesaacutenak fuumlggveacutenyeacuteben
118
VII8 A NO rendszer funkcionaacutelis oumlsszehasonliacutetaacutesa az endokannabinoid
rendszerrel a GABAerg szinapszisokban
Felmeruumll a keacuterdeacutes hogy mieacutert leacutetezik keacutet retrograacuted rendszer a GABAerg
szinapszisokban egymaacutessal paacuterhuzamosan Miben maacutes a nitrogeacuten-monoxid jelaacutetvitel a
maacuter joacutel ismert endokannabinoid jelaacutetvitelhez keacutepest Ezekre a keacuterdeacutesekre proacutebaacutelok
vaacutelaszt adni neacutemely ponton azonban csak hipoteacutezisemre hagyatkozhatok
Elsőre is szembeoumltlő kuumlloumlnbseacuteg a keacutet retrograacuted jel szinapszis populaacutecioacutek koumlzoumltti
megoszlaacutesa Miacuteg az eCB jelaacutetvitel kizaacuteroacutelag a CCK tartalmuacute interneurok szaacutemaacutera eacuterhető
el addig a NO jelaacutetvitel az interneuronok szinapszisaiban joacuteval aacuteltalaacutenosabb
mechanizmusnak tűnik
Koumlvetkező kuumlloumlnbseacuteg a jelpaacutelya aktivaacutelaacutesaacuteban hogy miacuteg az NO szinteacutezise
NMDA-receptorokhoz koumltoumltt (feszuumllseacutegfuumlggő kalcium csatornaacutek blokkolaacutesa nem
vaacuteltoztatta a cGMP felhalmozoacutedaacutesaacutet eacutes a metabotroacutep receptrok aktivaacutelaacutesa sem vaacuteltott ki
NO szinteacutezist laacutesd a VII1 alfejezetben) addig az eCB szinteacutezise szaacutemos inger hataacutesaacutera
(IC eacutes EC kalcium-szint noumlvekedeacutesen keresztuumll egyaraacutent illetve metabotroacutep
receptorokon kalcium-fuumlggetlen uacutetvonalon is laacutesd a III42 alfejezetben) veacutegbemehet
Ha a kalciumfuumlggő eCB szinteacutezist vesszuumlk az oumlsszehasonliacutetaacutes alapjaacuteul akkor irodalmi
adatok alapjaacuten az eCB szinteacutezis 4 microM koumlruumlli intracellulaacuteris kalcium koncentraacutecioacute mellett
indul meg (Wang eacutes Zucker 2001) miacuteg az NO szinteacutezis kalciumigeacutenye ~05-1 microM
(Bredt eacutes Snyder 1990) vagyis sokkal kisebb ingeruumllet mellett is kialakul az NO
hataacutesa A szintetizaacuteloacute enzimek elhelyezkedeacutese is fontos kuumlloumlnbseacuteget mutat a DGLα
sosem talaacutelhatoacute a szinapszisban az mindig periszinaptikus miacuteg az nNOS szorosan
makromolekulaacuteris komplexbe van koumltve a teljes jelaacutetviteli apparaacutetussal a szinapszisban
iacutegy az nNOS szaacutemaacutera a kisebb NMDA receptor aktivaacutecioacute is lokaacutelisan elegendő
kalciumot biztosiacutet a szinteacutezishez NMDA receptor aktivaacutecioacuteval sejtkultuacuteraacuteban sikeruumllt
eCB szinteacutezist eacutes DSI-t (helyesebben NMDA-eCB-STD-t laacutesd a III422 alfejezetben)
kivaacuteltani a gaacutetloacute szinapszisokban de csak olyan magas NMDA koncetraacutecioacuteval ami
maximum egy glutamaacuteterg szinapszisban fordulhat elő alacsonyabb koncetraacutecioacuteval
pedig nem sikeruumllt DSI-t (NMDA-eCB-STD-t) kivaacuteltani (Ohno-Shosaku et al 2007) A
keacutet retrograacuted jel hatoacutetaacutevolsaacutega is meghataacuterozoacute Az eCB-ok 20 microm beluumll is keacutepesek meacuteg
szabaacutelyozni a koumlrnyezetuumlkben leacutevő szinapszisokat (hetroszinapsztikus modulaacutecioacute laacutesd a
119
III424 alfejezetben) miacuteg a NO hataacutesa szinapszis-specifikusnak tekinthető a
maximaacutelis 1-2 microm terjedeacutessel
Ezek alapjaacuten felteacutetelezhető hogy a keacutet jelpaacutelya maacutes funkcioacute ellaacutetaacutesaacutera
specializaacuteloacutedott a GABAerg szinapszisokban A eCB-CB1R jelaacutetvitel a preszinaptikus
GABAerg aktivitaacutestoacutel fuumlggetlenuumll a posztszinaptikus piramissejt aktivitaacutesaacutenak
megfelelően a depolarizaacutecioacute magas kalcium-szint eacutes az eCB heteroszinaptikus
terjedeacutese miatt toumlbb szinapszisban egyuumlttesen beindul (ami a faacutezis-előretoloacutedaacutes
kialakulaacutesaacutet eredmeacutenyezheti) Ezzel szemben az NMDA receptorok koincidencia
detektor tulajdonsaacutega miatt a NO rendszer aktivaacutelaacutesa csak a pre- eacutes posztszinaptikus
sejt vagy a haacuteloacutezati aktivitaacutesra reagaacuteloacute gliasejt eacutes posztszinaptikus sejt egyuumlttes
aktivaacutecioacuteja soraacuten lokaacutelis kalciumszint noumlvekedeacutessel eacutes szinapszis-specifikusan alakul
ki sokkal pontosabb szabaacutelyozaacutest teacuteve lehetőveacute a pre- eacutes posztszinaptikus sejt
kommunikaacutecioacutejaacuteban
120
VIII KOumlVETKEZTETEacuteSEK
Eacutertekezeacutesem koumlvetkezteteacutesei az alaacutebbiak
(1) a hippokampaacutelis piramissejtekben az nNOS asszociaacuteloacutedik a kuumlloumlnboumlző -mind PV
mind CCKvGluT3 kosaacutersejtek aacuteltal keacutepzett- GABAerg szinapszisok posztszinaptikus
aktiacutev zoacutenaacutejaacuteval
(2) a NO receptora az NOsGC megtalaacutelhatoacute az interneuronoknak mind a szomato-
dendritikus mind az axon terminaacutelis kompartmentjeacuteben
(3) NOsGC α1β1 kizaacuteroacutelag az interneuronokban fejeződik ki miacuteg α2β1 alegyseacuteg
kompoziacutecioacute piramissejtekben talaacutelhatoacute
(4) NMDA adagolaacutesa hataacuterozott cGMP noumlvekedeacutest okozott a GABAerg kosaacutersejt
terminaacutelisokban NMDAR- nNOS- eacutes NOsGC-fuumlggő moacutedon specifikusan a
hippokampusz CA1 eacutes CA3c reacutegioacutejaacuteban ezzel szemben a CA3ab eseteacuteben a cGMP
halmozoacutedaacutes NMDAR fuumlggetlen moacutedon toumlrteacutenik
(5) az NMDAR GluN1 GluN2A eacutes GluN2B alegyseacutegei felduacutesulaacutest mutattak a
GABAerg szinapszisokban eacutes kizaacuteroacutelag posztszinaptikusan helyezkedtek el
(6) a szomatikus GABAerg szinapszisok legalaacutebb keacutetharmada tartalmazott NMDA
receptort -mindhaacuterom vizsgaacutelt alegyseacuteget- tized akkora sűrűseacutegben mint a glutamaacuteterg
szinapszisok
(7) mind a PV mind a CCKvGluT3 tartalmuacute kosaacutersejt terminaacutelisok aacuteltal keacutepzett
szinapszisok tartalmaztak NMDA receptorokat
Eredmeacutenyeink tuumlkreacuteben a CA1 piramissejtek periszomatikus GABAerg
szinapszisaiban kifejeződő NMDA receptorok helyi aktivaacutecioacuteja keacutepes megfelelő
mennyiseacutegű kalciumot biztosiacutetani az nNOS aktivaacutelaacutesaacutehoz Koumlvetkezeacuteskeacuteppen az
NMDAR-nNOS-NO-NOsGC-cGMP jelpaacutelya hateacutekony aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozoacuteja
lehet ezen szinapszisok neurotranszmisszioacutejaacutenak
121
IX OumlSSZEFOGLALAacuteS
A nitrogeacuten monoxid (NO) fontos szerepet jaacutetszik a neuronok szinaptikus
plaszticitaacutesaacuteban eacutes a retrograacuted jelaacutetvitelben Szintetizaacuteloacute enzime az idegsejtekben a
neuronalis NO szintaacutez (nNOS) Receptora a NO szenzitiacutev guanilaacutet ciklaacutez (NOsGC) az
agyban keacutet funkcionaacutelis alegyseacutegoumlsszeteacutetellel van jelen α1β1 eacutes α2β1 heterodimerkeacutent
Első kiacuteseacuterletsorozatunkban vizsgaacuteltuk hogy a retrograacuted NO jelaacutetviteli uacutetvonal elemei
jelen lehetnek-e a glutamaacuteterg szinapszisokon kiacutevuumll a GABAergekben is Munkaacutenkban
elsőkeacutent mutattuk ki hogy a nNOS megtalaacutelhatoacute a piramissejteken veacutegződő GABAerg
terminaacutelisok szinapszisaiban is Leiacutertuk hogy az NOsGC α1-alegyseacutegeacutet csak
interneuronok fejezik ki piramissejtek nem iacutegy feltehetően az előbbiek α1β1- miacuteg
utoacutebbiak α2β1-alegyseacuteg-oumlsszeteacutetelű NO-receptort hasznaacutelnak Kombinaacutelt immunarany-
immunperoxidaacutez moacutedszerrel azt talaacuteltuk hogy a PV eacutes CCK pozitiacutev sejtek
terminaacutelisaiban is jelen van az α1 alegyseacuteg Az eredmeacutenyeink igazoljaacutek hogy a
piramissejtekre eacuterkező GABAerg szinapszisok rendelkeznek a retrogaacuted NO jelaacutetviteli
uacutetvonal molekulaacuteris elemeivel
Az NO termelődeacuteseacutehez posztszinaptikus kalcium-jelre van szuumlkseacuteg mely a
glutamaacuteterg szinapszisokban NMDAR-aktivaacutecioacute uacutetjaacuten joumln leacutetre Maacutesodik
kiacuteseacuterletsorozatunkban arra kerestuumlk a vaacutelaszt vajon a GABAerg szinapszisokban
beindiacutethatja-e az NMDAR aktivaacutecioacuteja az nNOS műkoumldeacuteseacutet eacutes megtaacutelalhatoacuteak-e ezen
receptorok a GABAerg szinapszisokban is Hippokampaacutelis tuacuteleacutelő szeletben NMDA
adagolaacutesra jelentős cGMP termeleacutest figyeltuumlnk meg a GABAerg terminaacutelisokban ami
eltűnt a NO rendszer blokkoloacuteival eacutes hiaacutenyzott az nNOS geacutenkiuumltoumltt egeacuterből Fagyasztva
toumlreacuteses replika immunarany technikaacuteval eacutes beaacutegyazaacutes-utaacuteni immunhisztokeacutemiaacuteval
kimutattuk hogy a szomatikus GABAerg szinapszisok 23-a tartalmaz NMDAR-okat a
posztszinaptikus aktiacutev zoacutenaacuteban eacutes ezekben a szinapszisokban koumlzel 10-szer kisebb
NMDA-R sűrűseacuteget talaacuteltunk a serkentő szinapszisokhoz keacutepest
Koumlvetkezeacuteskeacuteppen a hippokampaacutelis kosaacutersejt terminaacutelisok szinapszisaiban jelen
vannak az NMDAR-ok eacutes aktivaacutecioacutejuk NO koumlzvetiacutetette cGMP termeleacuteshez vezet a
ezekben terminaacutelisokban Az aacuteltalunk leiacutert jelaacutetviteli uacutetvonal szerepet jaacutetszhat a
piramissejtek GABAerg bemeneteacutenek aktivitaacutes-fuumlggő szabaacutelyozaacutesaacuteban
122
SUMMARY
Nitric oxide (NO) plays an important role in synaptic plasticity and retrograde
signaling In neurons the synthetizing enzyme of NO is the neuronal nitric oxide
synthase (nNOS) Its receptor the NO-sensitive guanylate cyclase (NOsGC) is present
in the brain with two functional subunit composition as α1β1 and α2β1 heterodimers
In the first series of experiments we examined whether the molecular elements
of the retrograde NO signaling pathway are present not only in glutamatergic but also
in GABAergic synapses We showed for the first time that nNOS is also present in
GABAerg synapses on pyramidal cells We described that the α1-subunit of NOsGC is
present only in interneurons but not in pyramidal cells suggesting that the former
express α1β1 NO receptors while pyramidal cells express α2β1 subunits Using the
combined immunogold-immunoperoxidase technique we found that both PV and CCK
positive boutons express NO receptors Our results prove that GABAergic synapses on
pyramidal cells possess the molecular machinery for retrograde nitric-oxide signaling
The release of NO requires postsynaptic calcium elevation that is achieved via
NMDA receptors in glutamatergic synapses In the second series of experiments we
investigated whether activation of NMDA receptors could lead to the production of NO
in GABAergic synapses as well and whether NMDA receptors are also present in these
synapses We observed a significant cGMP production in GABAergic terminals after
NMDA application in in vitro hippocampal slice preparations that was absent when co-
applied with NO-system blockers or in slices from nNOS knockout animals Using
freeze-fracture replica labeling and postembedding immunogold labeling we found that
23 of somatic GABAergic synapses express NMDA receptors in the postsynaptic
active zone and the density of these receptors in these synapses was one order of
magnitude smaller than in the glutamatergic synapses
In conclusion the synapses of hippocampal basket terminals express NMDA
receptors postsynaptically the activation of which leads to presynaptic cGMP
production via the synthesis of NO This retrograde signaling pathway could play an
important role in the activity-dependent regulation of GABAergic input of pyramidal
cells
123
X IRODALOMJEGYZEacuteK
Abe M M Fukaya T Yagi M Mishina M Watanabe and K Sakimura 2004
NMDA receptor GluRepsilonNR2 subunits are essential for postsynaptic
localization and protein stability of GluRzeta1NR1 subunit J Neurosci v 24
p 7292-304
Abercrombie M 1946 Estimation of nuclear population from microtome sections
Anat Rec v 94 p 239-47
Acsaacutedy L A Kamondi A Siacutek T Freund and G Buzsaacuteki 1998 GABAergic cells are
the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus J
Neurosci v 18 p 3386-403
Acsaacutedy L and S Kaacuteli 2007 Models structure function the transformation of cortical
signals in the dentate gyrus Prog Brain Res v 163 p 577-99
Akashi K T Kakizaki H Kamiya M Fukaya M Yamasaki M Abe R Natsume
M Watanabe and K Sakimura 2009 NMDA receptor GluN2B (GluR epsilon
2NR2B) subunit is crucial for channel function postsynaptic macromolecular
organization and actin cytoskeleton at hippocampal CA3 synapses J Neurosci
v 29 p 10869-82
Alagarsamy S G Lonart and K M Johnson 1994 Regulation of nitric oxide
synthase activity in cortical slices by excitatory amino acids and calcium J
Neurosci Res v 38 p 648-53
Alderton W K C E Cooper and R G Knowles 2001 Nitric oxide synthases
structure function and inhibition Biochem J v 357 p 593-615
Amaral DG Witter MP Hippocampal formation In Paxinos G szerkesztő The rat
nervous system 2 kiadaacutes San Diego Academic Press 1995433-495
Armstrong C E Krook-Magnuson and I Soltesz 2012 Neurogliaform and Ivy Cells
A Major Family of nNOS Expressing GABAergic Neurons Front Neural
Circuits v 6 p 23
Auld D S and R Robitaille 2003 Glial cells and neurotransmission an inclusive
view of synaptic function Neuron v 40 p 389-400
124
Bang M L and S Owczarek 2013 A matter of balance role of neurexin and
neuroligin at the synapse Neurochem Res v 38 p 1174-89
Bellamy T C J Wood D A Goodwin and J Garthwaite 2000 Rapid
desensitization of the nitric oxide receptor soluble guanylyl cyclase underlies
diversity of cellular cGMP responses Proc Natl Acad Sci U S A v 97 p 2928-
33
Bergmann O and J Friseacuten 2013 Neuroscience Why adults need new brain cells
Science v 340 p 695-6
Blackshaw S M J Eliasson A Sawa C C Watkins D Krug A Gupta T Arai R
J Ferrante and S H Snyder 2003 Species strain and developmental variations
in hippocampal neuronal and endothelial nitric oxide synthase clarify
discrepancies in nitric oxide-dependent synaptic plasticity Neuroscience v 119
p 979-90
Blahos J and R J Wenthold 1996 Relationship between N-methyl-D-aspartate
receptor NR1 splice variants and NR2 subunits J Biol Chem v 271 p 15669-
74
Blottner D 1999 Nitric oxide and target-organ control in the autonomic nervous
system anatomical distribution spatiotemporal signaling and neuroeffector
maintenance J Neurosci Res v 58 p 139-51
Blundell J C A Blaiss M R Etherton F Espinosa K Tabuchi C Walz M F
Bolliger T C Suumldhof and C M Powell 2010 Neuroligin-1 deletion results in
impaired spatial memory and increased repetitive behavior J Neurosci v 30 p
2115-29
Blundell J K Tabuchi M F Bolliger C A Blaiss N Brose X Liu T C Suumldhof
and C M Powell 2009 Increased anxiety-like behavior in mice lacking the
inhibitory synapse cell adhesion molecule neuroligin 2 Genes Brain Behav v
8 p 114-26
Bon C L and J Garthwaite 2003 On the role of nitric oxide in hippocampal long-
term potentiation J Neurosci v 23 p 1941-8
Bottos A A Rissone F Bussolino and M Arese 2011 Neurexins and neuroligins
synapses look out of the nervous system Cell Mol Life Sci v 68 p 2655-66
125
Boulton C L A J Irving E Southam B Potier J Garthwaite and G L
Collingridge 1994 The nitric oxide--cyclic GMP pathway and synaptic
depression in rat hippocampal slices Eur J Neurosci v 6 p 1528-35
Bredt D and S Snyder 1990 Isolation of nitric oxide synthetase a calmodulin-
requiring enzyme Proc Natl Acad Sci U S A v 87 p 682-5
Brenman J and D Bredt 1997 Synaptic signaling by nitric oxide Curr Opin
Neurobiol v 7 p 374-8
Brenman J E D S Chao S H Gee A W McGee S E Craven D R Santillano Z
Wu F Huang H Xia M F Peters S C Froehner and D S Bredt 1996
Interaction of nitric oxide synthase with the postsynaptic density protein PSD-95
and alpha1-syntrophin mediated by PDZ domains Cell v 84 p 757-67
Budreck E C O B Kwon J H Jung S Baudouin A Thommen H S Kim Y
Fukazawa H Harada K Tabuchi R Shigemoto P Scheiffele and J H Kim
2013 Neuroligin-1 controls synaptic abundance of NMDA-type glutamate
receptors through extracellular coupling Proc Natl Acad Sci U S A v 110 p
725-30
Burette A U Zabel R J Weinberg H H Schmidt and J G Valtschanoff 2002b
Synaptic localization of nitric oxide synthase and soluble guanylyl cyclase in the
hippocampus J Neurosci v 22 p 8961-70
Burgunder J M and P T Cheung 1994 Expression of soluble guanylyl cyclase gene
in adult rat brain Eur J Neurosci v 6 p 211-7
Buzsaacuteki G 1986 Hippocampal sharp waves their origin and significance Brain Res
v 398 p 242-52
Buzsaacuteki G 1989 Two-stage model of memory trace formation a role for noisy
brain states Neuroscience v 31 p 551-70
Chang Y and D Gottlieb 1988 Characterization of the proteins purified with
monoclonal antibodies to glutamic acid decarboxylase J Neurosci v 8 p
2123-30
Charych E I W Yu R Li D R Serwanski C P Miralles X Li B Y Yang N
Pinal R Walikonis and A L De Blas 2004 A four PDZ domain-containing
splice variant form of GRIP1 is localized in GABAergic and glutamatergic
synapses in the brain J Biol Chem v 279 p 38978-90
126
Chazot P L and F A Stephenson 1997 Molecular dissection of native mammalian
forebrain NMDA receptors containing the NR1 C2 exon direct demonstration
of NMDA receptors comprising NR1 NR2A and NR2B subunits within the
same complex J Neurochem v 69 p 2138-44
Chevaleyre V and P E Castillo 2003 Heterosynaptic LTD of hippocampal
GABAergic synapses a novel role of endocannabinoids in regulating
excitability Neuron v 38 p 461-72
Csicsvari J B Jamieson K D Wise and G Buzsaacuteki 2003 Mechanisms of gamma
oscillations in the hippocampus of the behaving rat Neuron v 37 p 311-22
Daff S 2010 NO synthase structures and mechanisms Nitric Oxide v 23 p 1-11
de Vente J E Asan S Gambaryan M Markerink-van Ittersum H Axer K Gallatz
S M Lohmann and M Palkovits 2001 Localization of cGMP-dependent
protein kinase type II in rat brain Neuroscience v 108 p 27-49
de Vente J and H Steinbusch 1992 On the stimulation of soluble and particulate
guanylate cyclase in the rat brain and the involvement of nitric oxide as studied
by cGMP immunocytochemistry Acta Histochem v 92 p 13-38
de Vente J H Steinbusch and J Schipper 1987 A new approach to
immunocytochemistry of 35-cyclic guanosine monophosphate preparation
specificity and initial application of a new antiserum against formaldehyde-
fixed 35-cyclic guanosine monophosphate Neuroscience v 22 p 361-73
Ding J D A Burette P I Nedvetsky H H Schmidt and R J Weinberg 2004
Distribution of soluble guanylyl cyclase in the rat brain J Comp Neurol v 472
p 437-48
Dingledine R K Borges D Bowie and S F Traynelis 1999 The glutamate receptor
ion channels Pharmacol Rev v 51 p 7-61
Domek-Łopacińska K and J B Strosznajder 2005 Cyclic GMP metabolism and its
role in brain physiology J Physiol Pharmacol v 56 Suppl 2 p 15-34
Doyle C C Houmllscher M J Rowan and R Anwyl 1996 The selective neuronal NO
synthase inhibitor 7-nitro-indazole blocks both long-term potentiation and
depotentiation of field EPSPs in rat hippocampal CA1 in vivo J Neurosci v 16
p 418-24
Drachman D A 2005 Do we have brain to spare Neurology v 64 p 2004-5
127
East S and J Garthwaite 1991 NMDA receptor activation in rat hippocampus
induces cyclic GMP formation through the L-arginine-nitric oxide pathway
Neurosci Lett v 123 p 17-9
Edwards T M and N S Rickard 2007 New perspectives on the mechanisms through
which nitric oxide may affect learning and memory processes Neurosci
Biobehav Rev v 31 p 413-25
El-Husseini A E E Schnell D M Chetkovich R A Nicoll and D S Bredt 2000
PSD-95 involvement in maturation of excitatory synapses Science v 290 p
1364-8
Etherton M C Foumlldy M Sharma K Tabuchi X Liu M Shamloo R C Malenka
and T C Suumldhof 2011 Autism-linked neuroligin-3 R451C mutation
differentially alters hippocampal and cortical synaptic function Proc Natl Acad
Sci U S A v 108 p 13764-9
Feil S P Zimmermann A Knorn S Brummer J Schlossmann F Hofmann and R
Feil 2005 Distribution of cGMP-dependent protein kinase type I and its
isoforms in the mouse brain and retina Neuroscience v 135 p 863-8
Fellin T O Pascual S Gobbo T Pozzan P G Haydon and G Carmignoto 2004
Neuronal synchrony mediated by astrocytic glutamate through activation of
extrasynaptic NMDA receptors Neuron v 43 p 729-43
Freund J A M Brandmaier L Lewejohann I Kirste M Kritzler A Kruumlger N
Sachser U Lindenberger and G Kempermann 2013 Emergence of
individuality in genetically identical mice Science v 340 p 756-9
Freund T F 2003 Interneuron Diversity series Rhythm and mood in perisomatic
inhibition Trends Neurosci v 26 p 489-95
Freund T F and M Antal 1988 GABA-containing neurons in the septum control
inhibitory interneurons in the hippocampus Nature v 336 p 170-3
Freund T F and G Buzsaacuteki 1996 Interneurons of the hippocampus Hippocampus v
6 p 347-470
Freund T F and A I Gulyaacutes 1997 Inhibitory control of GABAergic interneurons in
the hippocampus Can J Physiol Pharmacol v 75 p 479-87
Freund T F and I Katona 2007 Perisomatic inhibition Neuron v 56 p 33-42
128
Friebe A E Mergia O Dangel A Lange and D Koesling 2007 Fatal
gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking nitric oxide-
sensitive guanylyl cyclase Proc Natl Acad Sci U S A v 104 p 7699-704
Fuentealba P R Begum M Capogna S Jinno L F Maacuterton J Csicsvari A
Thomson P Somogyi and T Klausberger 2008 Ivy cells a population of
nitric-oxide-producing slow-spiking GABAergic neurons and their involvement
in hippocampal network activity Neuron v 57 p 917-29
Fukaya M A Kato C Lovett S Tonegawa and M Watanabe 2003 Retention of
NMDA receptor NR2 subunits in the lumen of endoplasmic reticulum in
targeted NR1 knockout mice Proc Natl Acad Sci U S A v 100 p 4855-60
Foumlrstermann U H H Schmidt J S Pollock H Sheng J A Mitchell T D Warner
M Nakane and F Murad 1991 Isoforms of nitric oxide synthase
Characterization and purification from different cell types Biochem Pharmacol
v 42 p 1849-57
Garthwaite J 2008 Concepts of neural nitric oxide-mediated transmission Eur J
Neurosci v 27 p 2783-802
Garthwaite J G Garthwaite R Palmer and S Moncada 1989 NMDA receptor
activation induces nitric oxide synthesis from arginine in rat brain slices Eur J
Pharmacol v 172 p 413-6
Gibb B J and J Garthwaite 2001 Subunits of the nitric oxide receptor soluble
guanylyl cyclase expressed in rat brain Eur J Neurosci v 13 p 539-44
Goebel-Goody S M K D Davies R M Alvestad Linger R K Freund and M D
Browning 2009 Phospho-regulation of synaptic and extrasynaptic N-methyl-d-
aspartate receptors in adult hippocampal slices Neuroscience v 158 p 1446-
59
Gulyaacutes A I R Miles A Siacutek K Toacuteth N Tamamaki and T F Freund 1993
Hippocampal pyramidal cells excite inhibitory neurons through a single release
site Nature v 366 p 683-7
Gundersen V A Holten and J Storm-Mathisen 2004 GABAergic synapses in
hippocampus exocytose aspartate on to NMDA receptors quantitative
immunogold evidence for co-transmission Mol Cell Neurosci v 26 p 156-65
129
Hall C and J Garthwaite 2009 What is the real physiological NO concentration in
vivo Nitric Oxide v 21 p 92-103
Hardingham G E and H Bading 2003 The Yin and Yang of NMDA receptor
signalling Trends Neurosci v 26 p 81-9
Harris A Z and D L Pettit 2007 Extrasynaptic and synaptic NMDA receptors form
stable and uniform pools in rat hippocampal slices J Physiol v 584 p 509-19
Hawkins R D H Son and O Arancio 1998 Nitric oxide as a retrograde messenger
during long-term potentiation in hippocampus Prog Brain Res v 118 p 155-
72
Hirao K Y Hata N Ide M Takeuchi M Irie I Yao M Deguchi A Toyoda T
Sudhof and Y Takai 1998 A novel multiple PDZ domain-containing molecule
interacting with N-methyl-D-aspartate receptors and neuronal cell adhesion
proteins J Biol Chem v 273 p 21105-10
Hu J and E E el-Fakahany 1993 Role of intercellular and intracellular
communication by nitric oxide in coupling of muscarinic receptors to activation
of guanylate cyclase in neuronal cells J Neurochem v 61 p 578-85
Hunt D L and P E Castillo 2012 Synaptic plasticity of NMDA receptors
mechanisms and functional implications Curr Opin Neurobiol v 22 p 496-
508
Haacutejos N I Katona S S Naiem K MacKie C Ledent I Mody and T F Freund
2000 Cannabinoids inhibit hippocampal GABAergic transmission and network
oscillations Eur J Neurosci v 12 p 3239-49
Haacutejos N J Paacutelhalmi E O Mann B Neacutemeth O Paulsen and T F Freund 2004
Spike timing of distinct types of GABAergic interneuron during hippocampal
gamma oscillations in vitro J Neurosci v 24 p 9127-37
Iino M 2006 Ca2+-dependent inositol 145-trisphosphate and nitric oxide signaling
in cerebellar neurons J Pharmacol Sci v 100 p 538-44
Ito I K Futai H Katagiri M Watanabe K Sakimura M Mishina and H Sugiyama
1997 Synapse-selective impairment of NMDA receptor functions in mice
lacking NMDA receptor epsilon 1 or epsilon 2 subunit J Physiol v 500 ( Pt 2)
p 401-8
130
Iwasato T A Datwani A Wolf H Nishiyama Y Taguchi S Tonegawa T Knoumlpfel
R Erzurumlu and S Itohara 2000 Cortex-restricted disruption of NMDAR1
impairs neuronal patterns in the barrel cortex Nature v 406 p 726-31
Jinno S and T Kosaka 2000 Colocalization of parvalbumin and somatostatin-like
immunoreactivity in the mouse hippocampus quantitative analysis with optical
dissector J Comp Neurol v 428 p 377-88
Jinno S and T Kosaka 2002 Patterns of expression of calcium binding proteins and
neuronal nitric oxide synthase in different populations of hippocampal
GABAergic neurons in mice J Comp Neurol v 449 p 1-25
Jinno S and T Kosaka 2004 Patterns of colocalization of neuronal nitric oxide
synthase and somatostatin-like immunoreactivity in the mouse hippocampus
quantitative analysis with optical disector Neuroscience v 124 p 797-808
Jinno S and T Kosaka 2006 Cellular architecture of the mouse hippocampus a
quantitative aspect of chemically defined GABAergic neurons with stereology
Neurosci Res v 56 p 229-45
Kaacuteli Sz eacutes Acsaacutedy L A hippocampuszfuumlggő memoacuteria neurobioloacutegiai alapjai In Pleacuteh
Cs-Kovaacutecs Gy-Gulyaacutes B (szerk) Kognitiacutev Igedtudomaacuteny Osiris Kiadoacute
Budapest 2003 360-384
Kang J L Jiang S Goldman and M Nedergaard 1998 Astrocyte-mediated
potentiation of inhibitory synaptic transmission Nat Neurosci v 1 p 683-92
Kano M T Ohno-Shosaku Y Hashimotodani M Uchigashima and M Watanabe
2009 Endocannabinoid-mediated control of synaptic transmission Physiol Rev
v 89 p 309-80
Kasugai Y J D Swinny J D B Roberts Y Dalezios Y Fukazawa W Sieghart R
Shigemoto and P Somogyi 2010 Quantitative localisation of synaptic and
extrasynaptic GABAA receptor subunits on hippocampal pyramidal cells by
freeze-fracture replica immunolabelling European Journal of Neuroscience
Katona I and T F Freund 2008 Endocannabinoid signaling as a synaptic circuit
breaker in neurological disease Nat Med v 14 p 923-30
Katona I B Sperlaacutegh A Siacutek A Kaumlfalvi E S Vizi K Mackie and T F Freund
1999 Presynaptically located CB1 cannabinoid receptors regulate GABA
131
release from axon terminals of specific hippocampal interneurons J Neurosci v
19 p 4544-58
Katona I G M Urbaacuten M Wallace C Ledent K M Jung D Piomelli K Mackie
and T F Freund 2006 Molecular composition of the endocannabinoid system
at glutamatergic synapses J Neurosci v 26 p 5628-37
Kennedy M B 2000 Signal-processing machines at the postsynaptic density Science
v 290 p 750-4
Kingston P A F Zufall and C J Barnstable 1996 Rat hippocampal neurons express
genes for both rod retinal and olfactory cyclic nucleotide-gated channels novel
targets for cAMPcGMP function Proc Natl Acad Sci U S A v 93 p 10440-5
Kittler J T I L Arancibia-Carcamo and S J Moss 2004 Association of GRIP1 with
a GABA(A) receptor associated protein suggests a role for GRIP1 at inhibitory
synapses Biochem Pharmacol v 68 p 1649-54
Klausberger T L F Marton J ONeill J H Huck Y Dalezios P Fuentealba W Y
Suen E Papp T Kaneko M Watanabe J Csicsvari and P Somogyi 2005
Complementary roles of cholecystokinin- and parvalbumin-expressing
GABAergic neurons in hippocampal network oscillations J Neurosci v 25 p
9782-93
Klausberger T and P Somogyi 2008 Neuronal diversity and temporal dynamics the
unity of hippocampal circuit operations Science v 321 p 53-7
Kleppisch T A Pfeifer P Klatt P Ruth A Montkowski R Faumlssler and F
Hofmann 1999 Long-term potentiation in the hippocampal CA1 region of mice
lacking cGMP-dependent kinases is normal and susceptible to inhibition of
nitric oxide synthase J Neurosci v 19 p 48-55
Klyachko V A G P Ahern and M B Jackson 2001 cGMP-mediated facilitation in
nerve terminals by enhancement of the spike afterhyperpolarization Neuron v
31 p 1015-25
Kobiałka M and W A Gorczyca 2000 Particulate guanylyl cyclases multiple
mechanisms of activation Acta Biochim Pol v 47 p 517-28
Koesling D M Russwurm E Mergia F Mullershausen and A Friebe 2004 Nitric
oxide-sensitive guanylyl cyclase structure and regulation Neurochem Int v 45
p 813-9
132
Kosaka T K Kosaka K Tateishi Y Hamaoka N Yanaihara J Y Wu and K
Hama 1985 GABAergic neurons containing CCK-8-like andor VIP-like
immunoreactivities in the rat hippocampus and dentate gyrus J Comp Neurol v
239 p 420-30
Kraus M M and H Prast 2002 Involvement of nitric oxide cyclic GMP and
phosphodiesterase 5 in excitatory amino acid and GABA release in the nucleus
accumbens evoked by activation of the hippocampal fimbria Neuroscience v
112 p 331-43
Krumenacker J S K A Hanafy and F Murad 2004 Regulation of nitric oxide and
soluble guanylyl cyclase Brain Res Bull v 62 p 505-15
Kaacuteli S and T F Freund 2005 Distinct properties of two major excitatory inputs to
hippocampal pyramidal cells a computational study Eur J Neurosci v 22 p
2027-48
Koumlhr G 2006 NMDA receptor function subunit composition versus spatial
distribution Cell Tissue Res v 326 p 439-46
Lau C G and R S Zukin 2007 NMDA receptor trafficking in synaptic plasticity and
neuropsychiatric disorders Nat Rev Neurosci v 8 p 413-26
Laube B J Kuhse and H Betz 1998 Evidence for a tetrameric structure of
recombinant NMDA receptors J Neurosci v 18 p 2954-61
Lauri S E Z A Bortolotto D Bleakman P L Ornstein D Lodge J T Isaac and G
L Collingridge 2001 A critical role of a facilitatory presynaptic kainate
receptor in mossy fiber LTP Neuron v 32 p 697-709
Ledo A J Frade R Barbosa and J Laranjinha 2004 Nitric oxide in brain diffusion
targets and concentration dynamics in hippocampal subregions Mol Aspects
Med v 25 p 75-89
Lee S and J Stull 1998 Calmodulin-dependent regulation of inducible and neuronal
nitric-oxide synthase J Biol Chem v 273 p 27430-7
Levey A I 1996 Muscarinic acetylcholine receptor expression in memory circuits
implications for treatment of Alzheimer disease Proc Natl Acad Sci U S A v
93 p 13541-6
Levey A I S M Edmunds V Koliatsos R G Wiley and C J Heilman 1995
Expression of m1-m4 muscarinic acetylcholine receptor proteins in rat
133
hippocampus and regulation by cholinergic innervation J Neurosci v 15 p
4077-92
Li D P S R Chen T F Finnegan and H L Pan 2004 Signalling pathway of nitric
oxide in synaptic GABA release in the rat paraventricular nucleus J Physiol v
554 p 100-10
Lorente de Noacute R (1934) Studies on the structure of the cerebral cortex ndash II
Continuation of the study of the ammonic system J Psychol Neurol 46113-177
Lourenccedilo J A Cannich M Carta F Coussen C Mulle and G Marsicano 2010
Synaptic activation of kainate receptors gates presynaptic CB(1) signaling at
GABAergic synapses Nat Neurosci v 13 p 197-204
Lovick T L Brown and B Key 1999 Neurovascular relationships in hippocampal
slices physiological and anatomical studies of mechanisms underlying flow-
metabolism coupling in intraparenchymal microvessels Neuroscience v 92 p
47-60
Lujaacuten R J D Roberts R Shigemoto H Ohishi and P Somogyi 1997 Differential
plasma membrane distribution of metabotropic glutamate receptors mGluR1
alpha mGluR2 and mGluR5 relative to neurotransmitter release sites J Chem
Neuroanat v 13 p 219-41
Loumlrincz A T Notomi G Tamaacutes R Shigemoto and Z Nusser 2002 Polarized and
compartment-dependent distribution of HCN1 in pyramidal cell dendrites Nat
Neurosci v 5 p 1185-93
Maccaferri G and C J McBain 1996 The hyperpolarization-activated current (Ih)
and its contribution to pacemaker activity in rat CA1 hippocampal stratum
oriens-alveus interneurones J Physiol v 497 ( Pt 1) p 119-30
Magee J D Hoffman C Colbert and D Johnston 1998 Electrical and calcium
signaling in dendrites of hippocampal pyramidal neurons Annu Rev Physiol v
60 p 327-46
Makara J I Katona G Nyiacuteri B Neacutemeth C Ledent M Watanabe J de Vente T
Freund and N Haacutejos 2007 Involvement of nitric oxide in depolarization-
induced suppression of inhibition in hippocampal pyramidal cells during
activation of cholinergic receptors J Neurosci v 27 p 10211-22
134
Makhinson M P Opazo H J Carlisle B Godsil S G Grant and T J ODell 2006
A novel role for cyclic guanosine 35monophosphate signaling in synaptic
plasticity a selective suppressor of protein kinase A-dependent forms of long-
term potentiation Neuroscience v 140 p 415-31
Mathes C and S H Thompson 1996 The nitric oxidecGMP pathway couples
muscarinic receptors to the activation of Ca2+ influx J Neurosci v 16 p 1702-
9
Megiacuteas M Z Emri T F Freund and A I Gulyaacutes 2001 Total number and
distribution of inhibitory and excitatory synapses on hippocampal CA1
pyramidal cells Neuroscience v 102 p 527-40
Mergia E A Friebe O Dangel M Russwurm and D Koesling 2006 Spare guanylyl
cyclase NO receptors ensure high NO sensitivity in the vascular system J Clin
Invest v 116 p 1731-7
Miyaji T N Echigo M Hiasa S Senoh H Omote and Y Moriyama 2008
Identification of a vesicular aspartate transporter Proc Natl Acad Sci U S A v
105 p 11720-4
Monaghan D and C Cotman 1985 Distribution of N-methyl-D-aspartate-sensitive L-
[3H]glutamate-binding sites in rat brain J Neurosci v 5 p 2909-19
Monfort P M D Muntildeoz E Kosenko and V Felipo 2002 Long-term potentiation in
hippocampus involves sequential activation of soluble guanylate cyclase
cGMP-dependent protein kinase and cGMP-degrading phosphodiesterase J
Neurosci v 22 p 10116-22
Monyer H R Sprengel R Schoepfer A Herb M Higuchi H Lomeli N Burnashev
B Sakmann and P Seeburg 1992 Heteromeric NMDA receptors molecular
and functional distinction of subtypes Science v 256 p 1217-21
Muir J I L Arancibia-Carcamo A F MacAskill K R Smith L D Griffin and J T
Kittler 2010 NMDA receptors regulate GABAA receptor lateral mobility and
clustering at inhibitory synapses through serine 327 on the γ2 subunit Proc Natl
Acad Sci U S A v 107 p 16679-84
Muumlller B M U Kistner R W Veh C Cases-Langhoff B Becker E D
Gundelfinger and C C Garner 1995 Molecular characterization and spatial
distribution of SAP97 a novel presynaptic protein homologous to SAP90 and
135
the Drosophila discs-large tumor suppressor protein J Neurosci v 15 p 2354-
66
Namiki S S Kakizawa K Hirose and M Iino 2005 NO signalling decodes
frequency of neuronal activity and generates synapse-specific plasticity in
mouse cerebellum J Physiol v 566 p 849-63
Nicoll R A and K W Roche 2013 Long-term potentiation Peeling the onion
Neuropharmacology
Noh J R Seal J Garver R Edwards and K Kandler 2010 Glutamate co-release at
GABAglycinergic synapses is crucial for the refinement of an inhibitory map
Nat Neurosci v 13 p 232-8
Nyilas R B Dudok G M Urbaacuten K Mackie M Watanabe B F Cravatt T F
Freund and I Katona 2008 Enzymatic machinery for endocannabinoid
biosynthesis associated with calcium stores in glutamatergic axon terminals J
Neurosci v 28 p 1058-63
Nyiacuteri G C Csereacutep E Szabadits K Mackie and T Freund 2005 CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience v 136 p 811-22
Nyiacuteri G T Freund and P Somogyi 2001 Input-dependent synaptic targeting of
alpha(2)-subunit-containing GABA(A) receptors in synapses of hippocampal
pyramidal cells of the rat Eur J Neurosci v 13 p 428-42
Ohno-Shosaku T Y Hashimotodani M Ano S Takeda H Tsubokawa and M
Kano 2007 Endocannabinoid signalling triggered by NMDA receptor-mediated
calcium entry into rat hippocampal neurons J Physiol v 584 p 407-18
Ohno-Shosaku T S Sawada and M Kano 2000 Heterosynaptic expression of
depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) in rat hippocampal
cultures Neurosci Res v 36 p 67-71
Ozaki M I Shibuya N Kabashima T Isse J Noguchi Y Ueta Y Inoue A
Shigematsu and H Yamashita 2000 Preferential potentiation by nitric oxide of
spontaneous inhibitory postsynaptic currents in rat supraoptic neurones J
Neuroendocrinol v 12 p 273-81
Paoletti P 2011 Molecular basis of NMDA receptor functional diversity Eur J
Neurosci v 33 p 1351-65
136
Papadia S and G E Hardingham 2007 The dichotomy of NMDA receptor signaling
Neuroscientist v 13 p 572-9
Pifarreacute P A Garciacutea and G Mengod 2007 Species differences in the localization of
soluble guanylyl cyclase subunits in monkey and rat brain J Comp Neurol v
500 p 942-57
Prast H and A Philippu 2001 Nitric oxide as modulator of neuronal function Prog
Neurobiol v 64 p 51-68
Peacuterez-Otantildeo I and M D Ehlers 2004 Learning from NMDA receptor trafficking
clues to the development and maturation of glutamatergic synapses
Neurosignals v 13 p 175-89
OrsquoKeefe J Nadel L The Hippocampus as a Cognitive Map Oxford University Press
1978103-140
Racca C F Stephenson P Streit J Roberts and P Somogyi 2000 NMDA receptor
content of synapses in stratum radiatum of the hippocampal CA1 area J
Neurosci v 20 p 2512-22
Ramoacuten y Cajal S (1893) Estructura del asta de Ammon y fascia dentata Ann Soc Esp
Hist Nat 22
Ramoacuten y Cajal S (1911) Histologie de systeme nerveux de IrsquoHomme et des vertebres
tomme II Paris Malonie
Riou M D Stroebel J M Edwardson and P Paoletti 2012 An alternating GluN1-2-
1-2 subunit arrangement in mature NMDA receptors PLoS One v 7 p e35134
Rozen S and H Skaletsky 2000 Primer3 on the WWW for general users and for
biologist programmers Methods Mol Biol v 132 p 365-86
Roumlhlich Paacutel Szoumlvettan Semmelweis Kiadoacute 2006
Russwurm M S Behrends C Harteneck and D Koesling 1998 Functional
properties of a naturally occurring isoform of soluble guanylyl cyclase Biochem
J v 335 ( Pt 1) p 125-30
Russwurm M and D Koesling 2002 Isoforms of NO-sensitive guanylyl cyclase Mol
Cell Biochem v 230 p 159-64
Russwurm M N Wittau and D Koesling 2001 Guanylyl cyclasePSD-95
interaction targeting of the nitric oxide-sensitive alpha2beta1 guanylyl cyclase
to synaptic membranes J Biol Chem v 276 p 44647-52
137
Ryan T J R D Emes S G Grant and N H Komiyama 2008 Evolution of NMDA
receptor cytoplasmic interaction domains implications for organisation of
synaptic signalling complexes BMC Neurosci v 9 p 6
Schelshorn D W A Schneider W Kuschinsky D Weber C Kruumlger T Dittgen H
F Buumlrgers F Sabouri N Gassler A Bach and M H Maurer 2009
Expression of hemoglobin in rodent neurons J Cereb Blood Flow Metab v 29
p 585-95
Schlossmann J and F Hofmann 2005 cGMP-dependent protein kinases in drug
discovery Drug Discov Today v 10 p 627-34
Schnell S A W A Staines and M W Wessendorf 1999 Reduction of lipofuscin-
like autofluorescence in fluorescently labeled tissue J Histochem Cytochem v
47 p 719-30
Seress L H Abrahaacutem A Hajnal H Lin and S Totterdell 2005 NOS-positive local
circuit neurons are exclusively axo-dendritic cells both in the neo- and archi-
cortex of the rat brain Brain Res v 1056 p 183-90
Sik A M Penttonen A Ylinen and G Buzsaacuteki 1995 Hippocampal CA1
interneurons an in vivo intracellular labeling study J Neurosci v 15 p 6651-
65
Sik A A Ylinen M Penttonen and G Buzsaacuteki 1994 Inhibitory CA1-CA3-hilar
region feedback in the hippocampus Science v 265 p 1722-4
Sobolevsky A I M P Rosconi and E Gouaux 2009 X-ray structure symmetry and
mechanism of an AMPA-subtype glutamate receptor Nature v 462 p 745-56
Somogyi J A Baude Y Omori H Shimizu S El Mestikawy M Fukaya R
Shigemoto M Watanabe and P Somogyi 2004 GABAergic basket cells
expressing cholecystokinin contain vesicular glutamate transporter type 3
(VGLUT3) in their synaptic terminals in hippocampus and isocortex of the rat
Eur J Neurosci v 19 p 552-69
Standaert D G G B Landwehrmeyer J A Kerner J B Penney and A B Young
1996 Expression of NMDAR2D glutamate receptor subunit mRNA in
neurochemically identified interneurons in the rat neostriatum neocortex and
hippocampus Brain Res Mol Brain Res v 42 p 89-102
138
Stuehr D J Santolini Z Wang C Wei and S Adak 2004 Update on mechanism
and catalytic regulation in the NO synthases J Biol Chem v 279 p 36167-70
Sumita K Y Sato J Iida A Kawata M Hamano S Hirabayashi K Ohno E Peles
and Y Hata 2007 Synaptic scaffolding molecule (S-SCAM) membrane-
associated guanylate kinase with inverted organization (MAGI)-2 is associated
with cell adhesion molecules at inhibitory synapses in rat hippocampal neurons
J Neurochem v 100 p 154-66
Swanwick C M Shapiro Z Yi K Chang and R Wenthold 2009 NMDA receptors
interact with flotillin-1 and -2 lipid raft-associated proteins FEBS Lett v 583
p 1226-30
Tabuchi K J Blundell M R Etherton R E Hammer X Liu C M Powell and T
C Suumldhof 2007 A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases
inhibitory synaptic transmission in mice Science v 318 p 71-6
Takahashi H and J Magee 2009 Pathway interactions and synaptic plasticity in the
dendritic tuft regions of CA1 pyramidal neurons Neuron v 62 p 102-11
Tamaacutes G A Lorincz A Simon and J Szabadics 2003 Identified sources and targets
of slow inhibition in the neocortex Science v 299 p 1902-5
Tanaka J M Markerink-van Ittersum H Steinbusch and J De Vente 1997 Nitric
oxide-mediated cGMP synthesis in oligodendrocytes in the developing rat
brain Glia v 19 p 286-97
Tao H W and M Poo 2001 Retrograde signaling at central synapses Proc Natl Acad
Sci U S A v 98 p 11009-15
Taqatqeh F E Mergia A Neitz U Eysel D Koesling and T Mittmann 2009 More
than a retrograde messenger nitric oxide needs two cGMP pathways to induce
hippocampal long-term potentiation J Neurosci v 29 p 9344-50
Teunissen C H Steinbusch M Markerink-van Ittersum D Koesling and J de Vente
2001 Presence of soluble and particulate guanylyl cyclase in the same
hippocampal astrocytes Brain Res v 891 p 206-12
Tochio H Y K Mok Q Zhang H M Kan D S Bredt and M Zhang 2000
Formation of nNOSPSD-95 PDZ dimer requires a preformed beta-finger
structure from the nNOS PDZ domain J Mol Biol v 303 p 359-70
139
Toth K G Suares J J Lawrence E Philips-Tansey and C J McBain 2000
Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse J
Neurosci v 20 p 8279-89
Tovar K and G Westbrook 2002 Mobile NMDA receptors at hippocampal
synapses Neuron v 34 p 255-64
Toacuteth K Z Borhegyi and T F Freund 1993 Postsynaptic targets of GABAergic
hippocampal neurons in the medial septum-diagonal band of broca complex J
Neurosci v 13 p 3712-24
Valtschanoff J G and R J Weinberg 2001 Laminar organization of the NMDA
receptor complex within the postsynaptic density J Neurosci v 21 p 1211-7
Van Staveren W C H W Steinbusch M Markerink-Van Ittersum D R Repaske
M F Goy J Kotera K Omori J A Beavo and J De Vente 2003 mRNA
expression patterns of the cGMP-hydrolyzing phosphodiesterases types 2 5 and
9 during development of the rat brain J Comp Neurol v 467 p 566-80
Vruwink M H H Schmidt R J Weinberg and A Burette 2001 Substance P and
nitric oxide signaling in cerebral cortex anatomical evidence for reciprocal
signaling between two classes of interneurons J Comp Neurol v 441 p 288-
301
Wang J and R S Zucker 2001 Photolysis-induced suppression of inhibition in rat
hippocampal CA1 pyramidal neurons J Physiol v 533 p 757-63
Watanabe M M Fukaya K Sakimura T Manabe M Mishina and Y Inoue 1998
Selective scarcity of NMDA receptor channel subunits in the stratum lucidum
(mossy fibre-recipient layer) of the mouse hippocampal CA3 subfield Eur J
Neurosci v 10 p 478-87
Watanabe M Y Inoue K Sakimura and M Mishina 1993 Distinct distributions of
five N-methyl-D-aspartate receptor channel subunit mRNAs in the forebrain J
Comp Neurol v 338 p 377-90
Wendland B F E Schweizer T A Ryan M Nakane F Murad R H Scheller and
R W Tsien 1994 Existence of nitric oxide synthase in rat hippocampal
pyramidal cells Proc Natl Acad Sci U S A v 91 p 2151-5
Wilson R I and R A Nicoll 2001 Endogenous cannabinoids mediate retrograde
signalling at hippocampal synapses Nature v 410 p 588-92
140
Wood K C A M Batchelor K Bartus K L Harris G Garthwaite J Vernon and J
Garthwaite 2011 Picomolar nitric oxide signals from central neurons recorded
using ultrasensitive detector cells J Biol Chem v 286 p 43172-81
Xu J R Chen J Zhang and C Chen 2010 Endocannabinoids differentially modulate
synaptic plasticity in rat hippocampal CA1 pyramidal neurons PLoS One v 5
p e10306
Yamasaki M M Matsui and M Watanabe 2010 Preferential localization of
muscarinic M1 receptor on dendritic shaft and spine of cortical pyramidal cells
and its anatomical evidence for volume transmission J Neurosci v 30 p 4408-
18
Zhang X L Z Y Zhou J Winterer W Muumlller and P K Stanton 2006 NMDA-
dependent but not group I metabotropic glutamate receptor-dependent long-
term depression at Schaffer collateral-CA1 synapses is associated with long-
term reduction of release from the rapidly recycling presynaptic vesicle pool J
Neurosci v 26 p 10270-80
141
XI SAJAacuteT KOumlZLEMEacuteNYEK JEGYZEacuteKE
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent első szerzős koumlzlemeacutenyek
Szabadits E Csereacutep C Szőnyi A Fukazawa Y Shigemoto R Watanabe M Itohara
S Freund TF and Nyiri G (2011) NMDA receptors in hippocampal
GABAergic synapses and their role in nitric oxide signaling J Neurosci
31(16)5893-5904
Szabadits E Csereacutep C Ludaacutenyi A Katona I Gracia-Llanes J Freund TF Nyiacuteri G
(2007) Hippocampal GABAergic synapses possess the molecular machinery for
retrograde nitric oxide signaling J Neurosci 27(30)8101-11 Megosztott
elsőszerzőseacuteg
Az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent nem első szerzős koumlzlemeacutenyek
Csereacutep C Szabadits E Szőnyi A Watanabe M Freund TF Nyiri G (2012) NMDA
Receptors in GABAergic Synapses during Postnatal Development PLoS ONE
7(5)e37753
Csereacutep C Szőnyi A Veres JM Neacutemeth B Szabadits E de Vente J Haacutejos N Freund
TF and Nyiri G (2011) Nitric oxide signaling modulates synaptic transmission
during early postnatal development Cerebral Cortex 212065-2074
Egyeacuteb ndash nem az eacutertekezeacutes teacutemaacutejaacuteban megjelent ndash koumlzlemeacutenyek
Nyiri G Cserep C Szabadits E Mackie K Freund TF (2005) CB1 cannabinoid
receptors are enriched in the perisynaptic annulus and on preterminal segments
of hippocampal GABAergic axons Neuroscience 136(3)811-22
Nyiri G Szabadits E Cserep C Mackie K Shigemoto R Freund TF (2005) GABA(B)
and CB1 cannabinoid receptor expression identifies two types of septal
cholinergic neurons Eur J Neurosci 213034-3042
142
XII KOumlSZOumlNETNYILVAacuteNIacuteTAacuteS
Szeretneacutem megkoumlszoumlnni a kitartoacute taacutemogataacutest eacutes a segiacutetseacuteget eacutedesanyaacutemnak
nagymamaacutemnak eacutes feacuterjemnek mert neacutelkuumlluumlk nem joumlhetett volna leacutetre ez az eacutertekezeacutes
A tudomaacutenyos munkaacuteval kapcsolatos szemleacuteletbeli eacutes moraacutelis neveleacutest eacutes hasznos
tudomaacutenyos tanaacutecsaikat nagyon koumlszoumlnoumlm Prof Freund Tamaacutes laborvezetőnek eacutes Dr
Nyiri Gaacutebor teacutemavezetőmnek Ezenkiacutevuumll szeretneacutem megkoumlszoumlnni az Agykeacutereg
kutatoacutecsoport minden tagjaacutenak a sok eacuteves segiacutetseacuteget eacutes hogy emberileg is olyan
koumlrnyezetben dolgozhattam ami azt gondolom paacuteratlan