Cambios en la expresión y función del receptor de glicina en el Núcleo Accumbens durante el envejecimiento.

Abstract

El Núcleo accumbens (nAc) es una estructura cerebral clave en el sistema de recompensa. El nAc recibe e integra señalización aferente principalmente excitatoria originada desde diversas regiones del cerebro. El control inhibitorio es mediado por los receptores de ácido gama aminobutírico (GABAA) y los receptores de Glicina (GlyR). Reportes de nuestro laboratorio demostraron la presencia de corrientes sinápticas glicinérgicas, provenientes de una región cerebral no identificada aún. Este proyecto tuvo como objetivo general determinar los cambios en la transmisión glicinérgica en el nAc durante el envejecimiento; donde se plantearon dos objetivos específicos: OS1: Caracterizar la expresión temporal y sub-celular de los GlyRs en el nAc de ratones adultos y envejecidos. OS2: Caracterizar la presencia y funcionalidad de la(s) aferencias glicinérgicas que llegan hasta el nAc de ratones adultos y envejecidos. Se encontró, usando Western blot, que los animales envejecidos de 12 y 18 meses muestran una reducción significativa en la subunidad β del GlyR, la cual permite al receptor anclarse a la sinapsis y una disminución en el ARNm de la subunidad α2 y α3 usando PCR cuantitativa. La expresión de un virus retrógrado dependiente de la recombinasa Cre en el nAc de ratones GlyT2::Cre permitió determinar que la inervación glicinérgica que recibe el nAc proviene de la sustancia gris periacueductal lateral (lPAG). Esta inervación mostró ser discreta y no se vio sustancialmente afectada a nivel estructural durante el envejecimiento. Ya que la lPAG tiene un rol en comportamientos defensivos y respuestas gratificantes al alcohol, indujimos la ablación neuronal glicinérgica sitio específica en la lPAG y evaluamos el consumo de etanol. Los animales con ablación glicinérgica exhibieron una disminución significativa en el consumo de etanol, sugiriendo que las neuronas glicinérgicas de la lPAG que inervan al nAc podrían participar en la inhibición / modulación requerida para generar recompensa y/o búsqueda, en respuesta al etanol, posiblemente mediado por la aversión al sabor. El marcaje retrógrado nos permitió, además, evidenciar que la IPAG también provee de inervación glicinérgica al VTA. La comunicación lPAG-VTA-amígdala-nAc podría dar cuenta de un nuevo circuito neuronal que responde a comportamientos defensivos, aversivos y estímulos recompensantes relacionados con el sistema mesolímbico canónico. En conclusión, este trabajo de tesis da cuenta de que los GlyRs son susceptibles al envejecimiento y da cuenta de la existencia de nuevas proyecciones glicinérgicas de largo alcance que conectan el lPAG con el nAc. Estos hallazgos sugieren un papel hasta ahora desconocido de la inhibición glicinérgica y abre paso a nuevos estudios que permitan entender de manera acabada el rol de la transmisión glicinérgica en las regiones supraespinales del SNC.

The nucleus accumbens (nAc) is a key brain structure in the reward system. The nAc receives and integrates afferent signaling fr om several brain regions. Inhibitory control is mediated by gamma aminobutyric acid receptors (GABA A ) and glycine receptors (GlyR). Reports from our laboratory demonstrated the presence of glycinergic synaptic currents, coming from a brain region not yet identified. This project aimed to determine the changes in glycinergic transmission in the nAc during aging. Two specific objectives were set: SO1: Characterize the temporary and sub cellular expression of GlyRs in the nAc of adult and aged mice, and SO2: Characterize the presence and functionality of the glycinergic input(s) that reach the nAc of adult a nd aged mice. Using Western blot, animals aged 12 and 18 months were found to show a significant reduction in the β subunit of GlyR, which allows the receptor to anchor to the synapse, and a decrease in α2 and α3 subunit mRNA using quantitative PCR. The ex pression of a Cre recombinase dependent retrograde virus in the nAc of GlyT2::Cre mice allowed us to determine that the glycinergic innervation received by the nAc comes from the lateral periaqueductal gray ( l PAG). This innervation was shown to be discrete and was not substantially affected at the structural level during aging. Since l PAG has a role in defensive behaviors and rewarding responses to alcohol, we induced site specific glycinergic neuronal ablation in the l PAG and assessed ethanol consumption. Animals with glycinergic ablation exhibited a significant decrease in ethanol consumption, suggesting that l PAG glycinergic neurons innervating the nAc might participate in the inhibition/modulation required to generate reward and/or seeking in response to ethanol, possibly mediated due to taste aversion. Retrograde labeling also showed that the l PAG provides glycinergic innervation to the VTA. The l PAG VTA amygdala nAc communication could account for a new neural circuit that responds to defensive, aversiv e behaviors and rewarding stimuli related to the canonical mesolimbic system. In conclusion, this thesis work shows that GlyRs are susceptible to aging and shows the existence of new long range glycinergic projections that connect the l PAG with the nAc. Th ese findings suggest a hitherto unknown role of glycinergic inhibition and pave the way for new studies that will allow us to fully understand the role of glycinergic transmission in the supraspinal regions of the CNS.