CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Emídio, Inês Filipa Dinis
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/54278
Resumo: Tese de Mestrado em Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 2021
id RCAP_7a7b78d5e13b7ce171c749007889f239
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/54278
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens coreRecetores Canabinóides do tipo 1Recetores AMPARecetores NMDACore do Nucleus AccumbensEletrofisiologiaTeses de mestrado - 2021Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências QuímicasTese de Mestrado em Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 2021A Canábis tem sido utilizada pelas populações ao longo dos milénios, tanto para fins medicinais, como para fins recreativos. Apesar da nossa relação de longa data com a planta, os seus efeitos fisiológicos e mecanismos moleculares só foram estudados nas últimas décadas, havendo ainda muito por desvendar. A primeira grande descoberta neste campo foi na década de 1930 com o isolamento de Canabinol (o primeiro derivado da planta), que despoletou o aumento do interesse da comunidade científica pelo potencial medicinal da Canábis. Nos anos noventa, descobriram-se recetores canabinóides do tipo 1 em humanos e pouco depois, o tipo 2 foi também caracterizado. Durante a primeira década dos anos dois mil, a descoberta do primeiro antagonista seletivo do CB1 (Rimonabant) e a produção de ratinhos CB1 knock-out permitiram-nos começar a entender alguns dos efeitos e mecanismos destes recetores. Hoje, sabe-se que ambos os recetores canabinóides podem estar patologicamente expressos em variadíssimos tipos de doenças, como neurológicas (Alzheimer e Esclerose múltipla), psiquiátricas (depressão e esquizofrenia), cardiovascular (Arteriosclerose) e também gastrointestinal (cirrose). Tanto o facto do sistema endocanabinóide estar relacionado com inúmeras patologias, como a descriminalização da Canábis ajudaram a atenuar alguma desconfiança na planta e consequentemente, descobriu-se um novo mundo de possíveis terapias associadas a canabinóides. O sistema endocanabinóide é composto por endocanabinóides, proteínas recetoras e enzimas para a síntese e degradação de endocanabinóides. No cérebro, a sinalização endocanabinóide implica a ativação de CB1, que exerce um importante papel em funções neuronais relacionadas com memória e aprendizagem, controlo motor, sono, entre outros. Em neurónios, CB1 estão acoplados a proteínas Gi/o e encontram-se maioritariamente expressos em membranas pré-sinápticas, particularmente de sinapses Glutamatérgicas. Nestas, a ativação de CB1 e Gi/o medeiam a sinalização retrógrada de endocanabinóides, através da supressão da atividade da enzima Adenil Ciclase que por consequência leva não só à diminuição de cAMP mas como também à inativação de PKA. Desta forma, ocorre o influxo pré-sináptico de Ca2+ e a inibição da libertação de neurotransmissores. Para além da sua expressão em neurónios, os CB1 também estão expressos em astrócitos, onde se encontram acoplados a Gq. A sua ativação leva à cascata MAPK/ERK e regula a excitabilidade neuronal, a transmissão sináptica e plasticidade, ao estimular a libertação de Glutamato. Apesar do mecanismo pré-sináptico da sinalização de endocanabinóides já ter sido extensivamente estudado, alterações pós-sinápticas também podem ocorrer, já que os CB1 conseguem modular a transmissão sináptica mediada através de recetores AMPA e NMDA. É de interesse perceber a relação entre recetores AMPA, NMDA e CB1 pois são essenciais, não só para a transmissão sináptica mas também na plasticidade sináptica. Os recetores AMPA são recetores ionótrópicos de glutamato e estão localizados em terminais pós sinápticos, mais especificamente na densidade pós-sináptica. Quando ativos, contribuem para a abertura de canais iónicos, induzindo assim a despolarização membranar e sendo por isso essenciais para a plasticidade sináptica, aprendizagem e memória. AMPARs são tetraméricos, estando organizados em dois dímeros, cujas subunidades podem variar entre GluA1 – GluA4. Para além de serem permeáveis a Na+, AMPARs sem a subunidade GluA2 são permeáveis a Ca2+, o que possibilita a ativação de cascatas dependentes de Ca2+. Estas cascatas de eventos levam ao trafficking de AMPARs nas membranas pós-sinápticas, processo essencial para a plasticidade sináptica. O aumento de Ca2+ pode também contribuir para a ativação de NMDARs e cascatas MAPK/ERK. Os recetores de NMDA são ionotrópicos e ativados por Glutamato, sendo essenciais para a neurotransmissão excitatória rápida. Tal como AMPARs, as funções de NMDARs nas sinapses são extremamente complexas e diferem entre áreas do cérebro. Esta complexidade é o que permite mecanismos de plasticidade sináptica, não só a iniciação mas também a sua manutenção. NMDARs são tetrâmeros que contêm obrigatoriamente duas subunidades GluN1 e duas subunidades reguladoras, GluN2 ou GluN3. Para além de serem permeáveis a Na+, NMDARs com a subunidade GluN2A têm alta sensibilidade a bloqueios por Mg2+, o que contribui para o influxo de Ca2+. Para além disto, esta subunidade é responsável por controlar os estados aberto/fechado dos canais de NMDAR, o que induz cascatas de CamKII. Estas têm a capacidade de regular o tráfego de NMDARs nas membranas, contribuindo também para a iniciação de cascatas MAPK/ERK. O NAc é um dos principais componentes da via mesocorticolímbica, sendo constituído por duas partes que diferem em morfologia e função – um core e uma shell. Esta zona é responsável não só por emoções como desejo e motivação, mas também emoções associadas ao prazer, como a felicidade e a euforia. Mais especificamente, o core do NAc é responsável pelo processamento cognitivo de funções motoras relacionadas com reforço e recompensa, sendo também responsável pelo vício de Anfetaminas e Cocaína. Para além disto, o NAc está também envolvido em doenças psiquiátricas como a esquizofrenia e a depressão. O NAc é composto por 90% de medium spiny neurons GABAérgicos e o restante corresponde a medium spiny neurons Glutamatérgicos e interneurónios Colinérgicos. Recebe inputs glutamatérgicos do Córtex Pré-frontal, do Hipocampo e da Área Tegmental Ventral, enquanto que os neurónios do output enviam projeções axonais para a Área Tegmental Ventral, a Hipocampo, o Córtex Pré-frontal, entre outros. Os circuitos e neurotransmissores do NAc já foram extensivamente estudados, contudo ainda existem muitas questões quanto à influência do CB1, recetor que já mostrou ser abundante nesta região, particularmente em terminais glutamatérgicos de corpos celulares GABAérgicos. Para além disto, já foi mostrado que a ativação farmacológica de CB1 diminui a transmissão glutamatérgica evocada, sugerindo que estes têm um papel fisiológico fundamental na excitabilidade do NAc. Os mecanismos pré-sinápticos já foram estudados, contudo, alterações pós-sinápticas também são possíveis já que os CB1 podem modular AMPARs e NMDARs. É importante perceber a relação entre CB1, AMPARs e NMDARs já que estes recetores são essenciais para a transmissão e plasticidade sináptica, afetando os outcomes comportamentais. De forma a investigar se a ausência crónica de CB1 afeta a transmissão glutamatérgica no núcleo do NAc, foi utilizada eletrofisiologia whole-cell patch clamp ex vivo combinada com farmacologia e linhas de ratinho transgénicas. Primeiro, verificou-se que a deleção total de CB1 afeta a transmissão sináptica espontânea ao aumentar a frequência de eventos sinápticos. Estes resultados sugerem que CB1 são essencias para controlar a libertação e clearence de Glutamato. De seguida, verificou-se que os endocanabinóides não são tónicamente libertados no core do NAc, sugerindo que os resultados anteriormente são causados pela falta crónica de CB1. Em terceiro, verificamos que não existem alterações no ratio de AMPA/NMDA, sugerindo que podem existir alterações nas subunidades de recetores AMPA e NMDA. Depois, verificou-se que a deleção total de CB1 prejudica a atividade de AMPARs permeáveis a Ca2+ em medium spiny neurons no core do NAc, sugerindo que os mecanismos de tráfego podem estar afetados. Por último verificou-se que a deleção total de CB1 aumenta a presença da subunidade GluN2A em NMDARs no core do NAc, sugerindo que pode estar a compensar a falta de CB1. Para além disto, pode também haver um aumento crónico de PKA, PKC ou CaMkII. Com este projeto podemos então concluir que a ausência de CB1 induz alterações na atividade sináptica que permitem o aumento da libertação de glutamato. A ausência de CB1 também causa alterações pós-sinápticas ao modificar o tipo de subunidades presente nos recetores AMPA e NMDA. Seria interessante perceber se estas alterações são diretamente causadas pela ausência de CB1 ou por outro mecanismo. Para além disto, devemos também tentar perceber como é que estas alterações afetam a maturação sináptica e os mecanismos de plasticidade.The Endocannabinoid System (ECS) is mainly composed by endocannabinoids (eCBs) and cannabinoid receptor proteins. The endocannabinoid signaling plays a major role in neural functions, regulating emotional and motivational states mostly through the activation of Cannabinoid type-1 receptors (CB1), the main effectors of the ECS in the brain. The Nucleus Accumbens (NAc) is a major component of the Mesocorticolimbic pathway, being a key structure in mediating emotional and motivation processing, modulating reward and also pleasure. The NAc core receives glutamatergic inputs and as CB1 have been shown to be essential to maintain evoked glutamatergic transmission, it suggests that they play a relevant physiological role for the NAc core excitability. Moreover, manipulation of CB1 signaling within this brain region triggers robust emotional/ motivational alterations related to drug addiction and other psychiatric disorders (CB1 expressing neurons in the Nac, 2012). Although the associated presynaptic mechanism of endocannabinoid signaling has already been studied, postsynaptic changes may occur, as CB1 are able to modulate AMPAR and NMDARmediated synaptic transmission. It is of interest to understand the relationship between AMPA, NMDA and CB1 receptors in the NAc because they are essential not only to synaptic transmission but also plasticity, which can affect certain behaviors. Using ex vivo whole-cell patch clamp electrophysiology combined with pharmacology and transgenic mouse lines, we aimed at investigating whether the chronic lack of CB1 affects spontaneous and evoked glutamatergic transmission in the NAc core. Our results show that full CB1 knock-out mice (CB1 -/- ) have an increased frequency of miniature synaptic events without changes in their amplitude, while blocking CB1 with the antagonist Rimonabant shows no effect. Moreover, CB1 -/- lack Calcium-permeable AMPARs and have an increase in GluN2A-containing NMDARs. Our results confirm the CB1 presynaptic mechanism of action but also suggest a complementary postsynaptic mechanism. Altogether these results show that the chronic lack of CB1 is able to induce postsynaptic changes in medium spiny neurons (MSNs) from the NAc core, specifically in AMPAR and NMDAR subunit composition.Marsicano, GiovanniGomes, Claúdio M.Repositório da Universidade de LisboaEmídio, Inês Filipa Dinis2022-09-01T14:30:20Z202120212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/54278enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:42Zoai:repositorio.ul.pt:10451/54278Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:05:11.226827Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
title CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
spellingShingle CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
Emídio, Inês Filipa Dinis
Recetores Canabinóides do tipo 1
Recetores AMPA
Recetores NMDA
Core do Nucleus Accumbens
Eletrofisiologia
Teses de mestrado - 2021
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Químicas
title_short CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
title_full CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
title_fullStr CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
title_full_unstemmed CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
title_sort CB1-dependent neuromodulation in the nucleus accumbens core
author Emídio, Inês Filipa Dinis
author_facet Emídio, Inês Filipa Dinis
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Marsicano, Giovanni
Gomes, Claúdio M.
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Emídio, Inês Filipa Dinis
dc.subject.por.fl_str_mv Recetores Canabinóides do tipo 1
Recetores AMPA
Recetores NMDA
Core do Nucleus Accumbens
Eletrofisiologia
Teses de mestrado - 2021
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Químicas
topic Recetores Canabinóides do tipo 1
Recetores AMPA
Recetores NMDA
Core do Nucleus Accumbens
Eletrofisiologia
Teses de mestrado - 2021
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Químicas
description Tese de Mestrado em Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 2021
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2021
2021-01-01T00:00:00Z
2022-09-01T14:30:20Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/54278
url http://hdl.handle.net/10451/54278
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134603431116800

Registros relacionados