Regulación del ciclo vesicular sináptico por las quinasas dependientes de GMPc en neuronas grabulares de cerebelo

Resumen

La comunicación entre las neuronas ocurre en regiones anatómicamente identificables denominadas sinapsis. Existen dos tipos de transmisión sináptica, las sinapsis químicas y las eléctricas, aunque predominan las sinapsis químicas. En este tipo de sinapsis, la comunicación neuronal ocurre en zonas especializadas de los axones, denominados terminales sinápticos, los cuales almacenan en su interior pequeñas vesículas que contienen neurotransmisor. Ante la llegada de un potencial de acción al terminal presináptico, el flujo de calcio, generado a través de la apertura de canales de calcio voltaje-dependientes, provoca la fusión de las vesículas con la membrana del terminal presináptico, y la liberación del neurotransmisor a la hendidura sináptica. La fusión vesicular tiene lugar en regiones de membrana del terminal presináptico, molecularmente especializadas para dicho evento exocitótico, denominadas Zonas Activas Este neurotransmisor liberado difunde por la hendidura sináptica y se une a receptores específicos ubicados en la membrana de la neurona postsináptica, propagándose así el impulso nervioso.Tras este evento exocitótico, que implica la fusión de multitud de vesículas, es necesario un proceso de endocitosis, que ocurre en las zonas perisinápticas, y que está encargado de recuperar las fracciones de membrana que formaban las vesículas sinápticas, con dos objetivos: 1. Impedir el aumento de la superficie de la zona activa, lo cual llevaría a su desestructuración, y 2. La formación de nuevas vesículas que se rellenen de neurotransmisor y puedan prepararse para una nueva ronda de exocitosis. La endocitosis que sigue a un estímulo moderado, está mediada por clatrina y reciclavesículas independientes preparadas para el rellenado con neurotransmisor. Tras estímulos intensos que provocan exocitosis de múltiples vesículas, la retirada de membrana ocurre a través de otro mecanismo más lento y menos eficaz, denominado endocitosis en masa, el cual recicla grandes fragmentos de membrana y acumulaestructuras endosomales en el interior del terminal, los cuales no siempre rinden vesículas funcionales inmediatamente.Por otro lado, existen cada vez más evidencias de una comunicación bidireccional en la sinapsis, donde mensajeros sintetizados en la postsinpasis difunden a la presinapsis para regular diferentes mecanismos presinápticos como el ciclo vesicular. En sinapsis glutamatérgicas, uno de estos mensajeros es el óxido nítrico, sintetizado en la postsinapsis por la óxido nítrico sintasa que se activada por el calcio que entra a través de receptores NMDA. En sinapsis hipocampales y en Calyx de Held, se ha demostrado que acelera la etapa endocitótica del reciclamiento vesicular, incrementando las concentraciones d PIP2 mediante la activación de la quinasa responsable de su síntesis, la PIP5K. En neuronas granulares de cerebelo, experimentos con la sonda FM1-43 mostraron que, la inhibición de la guanilato ciclasa soluble o el silenciamiento de esta proteína, producía un enlentecimiento muy significativo del reciclamiento vesicular en una población de botones. En la realización de esta Tesis Doctoral, se ha demostrado que tanto los antagonistas de los receptores NMDA, que previenen la síntesis de NO, como la inhibición de las quinasas de GMPc, o el silenciamiento de la cGKII, se traducen en un enlentecimiento del reciclamiento vesicular cuando las células son sometidas a un estímulo intenso. Además, se ha observado un enlentecimiento de la endocitosis en estas células con diferentes técnicas de imagen, empleo de la sonda FM1-43 o el reportero genético vGlut1-pH. Análisis ultraestructurales han evidenciado la presencia de estructuras endosomales tras el estímulo en subpoblaciones de botones, que ayudan a explicar el enlentecimiento del ciclo vesicular en éstos. Finalmente, estudios realizados con células procedentes de un ratón carente de cGKII también han mostrado alteraciones en el reciclamiento vesicular.