Adaptasiyanın və öyrənmənin əsasında olan sinir plastikliyi sinir dairələrinin sabitliyini və cavab qabiliyyətini qorumaq üçün müvafiq homeostatik mexanizmlər tələb edir. Əvvəlki işlər sinaptik homeostazinin bir neçə formasını təsvir etmişdir1, lakin fəaliyyətdəki dəyişiklikləri aşkar edən və bunları dəyişmiş nevrotransmisiyaya çevirən mexanizmlər hələ də az başa düşülmüşdür. Burada göstəririk ki, yüksək tezlik stimullaşdırması, postsinaptik reseptorlardan müstəqil olaraq homeostazin presynaptik bir formasını verəcək olaraq, nörotransmitter buraxılışının sonrakı xüsusiyyətlərini dəyişdirir. Mexanizm, Neyrotransmitterlərin buraxılmasını azaldaraq Ca2+ -nin xüsusi olaraq P/Q- tipli presinaptik Ca2+ kanalları vasitəsilə daxil olmasını maneə edən vesikula SNARE proteini (v- SNARE) VAMP7 (vesikula ilə əlaqəli membran proteini 7) əhatə edir. Əvvəlki işlər Ca2+ kanallarının inhibitionində hədəf SNARE proteinləri (t-SNARE) ilə əlaqəli olub2, lakin aydın fizyoloji əsaslanmayıb. Biz göstəririk ki, VAMP7 vasitəsilə aktivliyə bağlı buraxılışın tənzimlənməsi t- SNARE sintaksinini tələb edir. VAMP7 P/ Q tipli kanalları inhibir etmək üçün plazma membranında fəaliyyət göstərsə də, əsasən adaptor proteini-3 (AP-3) tərəfindən hazırlanan sinaptik pəncərələrin alt dəstinə yerləşir və xüsusi olaraq yüksək tezlik stimulyasiyasına cavab verir3,4. VAMP7- in AP-3-dən alınan sinaptik pəncərələrə yerləşdirilməsi, buna görə də VAMP7- in aktivliyə bağlı olaraq plazma membranına çatdırılması mexanizmi təmin edir, burada P/ Q- tipli Ca2+ kanallarını və ötürücü buraxılışını inhibir etmək üçün sintaksi ilə əlaqələndirilir. Bu homeostatik metaplastikanın formaları bir çox həyəcanlı sinapslarda fəaliyyət göstərir və onun olmaması halında FOS+ nöronlarının hissəsi bir neçə dəfə artır, bu da sinir bağlarının zəifliyini saxlaya biləcək həyəcanlı nörotransmitsiyanın ümumi xüsusiyyətini ortaya qoyur.
Homeostatik sinaptik plastiklik pre və ya post-sinaptik mexanizmləri əhatə edə bilər. Aktivliyin qlobal dəyişikliyinə cavab olaraq, məməli mərkəzi nevronları glutamat reseptyorlarının ifadəsi dəyişir1,5,6,7. Buna müqayisədə, homeostazin presinaptik bir forması nevromuskulyar birləşmədə baş verir. İlk dəfə Drosophila melanogasterdə aşkar edilmiş bu, pozğun postsinaptik reseptor funksiyasına cavab olaraq glutamatin daha çox buraxılmasını əhatə edir8, 9. Neyrotransmitterlərin buraxılması üzərində aktivliyin mərkəzi sinapslarda təsirləri də qeydə alınıb10,11,12,13,14,15,16,17,18. Əvvəlki işlər homeostatik plastikliyin müxtəlif formaları üçün tələb olunan bir neçə element müəyyən etsə də, bu mexanizmlər hələ də az başa düşülür.
Pre-sinaptik homeostatik plastiklik inkişaf edən vaxtın keçidini müəyyən etmək üçün, demək olar ki, tamamilə glutamaterji nevronları olan əsas siçan hipokampal mədəniyyətlərini müalicə edərək şəbəkə fəaliyyətini basdırdıq (Gecirilmiş məlumatlar rəqəm. 1a, b), glutamat reseptor antagonistləri olan 6- ciano-7- nitrokinoxalin-2,3- dion (CNQX) və 3- ((2- karboksiperazin-4- il) propil-1-fosfon turşusu (adətən APV kimi tanınır) ilə. Transmitter buraxılışında nəticəli dəyişiklikləri pH-a həssas olan GFP variantının ekliptik pH-fluorininin VGLUT1 (VGLUT1pH) vesiküler glutamat transporterin işıqlı döngüsünə birləşməsi ilə izlədik. Sinaptik pərəstlərin (SV) aşağı pH-da söndürülən pH-luor əsaslı reporter eksozitozda daha yüksək xarici pH-ya məruz qalanda parlaqlaşır; endokitozla birlikdə olan yenidən kəskinləşmə yenidən kəskinləşməyə səbəb olur. Şəkil 1a, b-də göstərilmişdir ki, CNQX və APV ilə səssizləşdirmə həm VGLUT1+ SV ekzozitozunun dərəcəsini, həm də miqyasını artırır. Endokitoz ilə birlikdə olan yenidən kəskinləşmə də yavaşlayır (s. 1a, b), lakin V- növ H+- ATPase inhibitoru bafilomycinin mövcudluğunda stimullaşdırılması, SV-nin yenidən kəskinləşməsini bloklamaq üçün endokitozdakı hər hansı bir dəyişikliyin müstəqil olaraq buraxılması üçün mövcud olan VGLUT1+ SV-lərin nisbətinin artmasına səbəb olur (Şəkil. 1c) SV-lərin və aktiv zonanın punkat dağılmasında heç bir dəyişiklik aşkarlanmır (Gecirilmiş məlumatlar Fig. 1c) İlkin buraxılış ehtimalını qiymətləndirmək üçün glutamat sensoru iGluSnFR (ref. 19) Aşağı tezlikdə (0,2 Hz) stimullaşdırmaqla mədəniyyətlərin susduğunu görərik ki, glutamat buraxılan sinapsların nisbəti artır (Fig. 1d və genişləndirilmiş məlumatlar Fig. 1d) Çıxış ehtimalı dəyişməsi, buraxılışın tetiklənməsini təşkil edən presynaptik Ca2+ girişindəki dəyişikliyi əks etdirə biləcəyi üçün, biz aşağı nisbətli Ca2+ boya Fluo5F ilə presynaptik Ca2+ nəzarət etdik. Şəkil 1e, f göstərir ki, mədəniyyətlərin səssizləşdirilməsi həm 5-Hz, həm də 25-Hz stimul qatarlarına presynaptik Ca2+ cavabını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Ca2+ girişinin bu böyük artması, müşahidə olunan ikiqatlıqdan daha çox buraxılış ehtimalını artıracaqdır, amma biz iGluSnFR-i yalnız buraxılışın baş verdiyini göstərmək üçün istifadə etdik və bu ikili tədbir buraxılış ehtimalının faktiki artmasını azaldır. Bundan əlavə, 1 Hz və 5 Hz həddində stimullaşdırma Ca2+ girişini bütün presinaptik boutonlarda 100% etibarlılıqla tetikləyir (Gecirilmiş məlumatlar Fig. 2) Beləliklə, səssizləşdirmə sinir terminalının hərəkət potensial istilasına təsirləri istisna olmaqla, cavab verən bütonların nisbətini artırmaq mümkün deyil. Beləliklə, davam edən sinir fəaliyyəti, presinaptik Ca2+ girişini basaraq glutamat buraxılmasını azaldır.
Aktivlik səssizliyin təsirini əks edə biləcəyini müəyyən etmək üçün nevronları 25 Hz təkrarlamalarla stimullaşdırdıq. Biz iki-üç atışın səssizləşmiş nöronlarda Ca2+ girişini başlanğıc xəttinə qaytardığını gördük. 1f). Təsvir edilmə təsirlərini qiymətləndirmək üçün VGLUT1pH- ni şəkilləşdirdik. 25 Hz-də stimullaşdırma, səssizləşmə səbəbindən azad edilmə dərəcəsinin və miqyasının artmasını, səssizləşməyən nevronlara heç bir təsir etmədən əks etdirir (Şəkil. 1 g). Beləliklə, aktivlik ötürücülərin buraxılışının homeostatik artımını kəskin şəkildə əks etdirə bilər. Stimulyasiya glutamat reseptor antagonistlərinin davamlı mövcudluğuna baxmayaraq, səssizliyin təsirlərini əks etdirir, bu da mexanizmin postsinaptik reseptorların aktivləşməsini tələb etmədiyini və beləliklə presinaptiyin doğurulmasını göstərir.
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
