A hipotalamusz paraventrikuláris magjában (PVN) elhelyezkedő tirotropin-releasing hormont (TRH) termelő idegsejtek TRH általi szabályozásának és a tanicitákkal létesített kapcsolatának elektrofiziológiai karakterizálása

Kovács, Balázs
A hipotalamusz paraventrikuláris magjában (PVN) elhelyezkedő tirotropin-releasing hormont (TRH) termelő idegsejtek TRH általi szabályozásának és a tanicitákkal létesített kapcsolatának elektrofiziológiai karakterizálása.
[Thesis]

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (2MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (387kB) | Preview

Abstract in Hungarian

A PVN hipofiziotróf TRH neuronjainak működése alapvető fontosságú a HHP tengely és ezen keresztül az anyagcsere szabályozásában, ezért e sejtek működésének és szabályzásának megértése kiemelt jelentőséggel bír. A hipofiziotróf TRH idegsejtek szabályozásában az idegi inputok mellett kiemelt jelentőségű a TRH idegsejtek és egy speciális gliasejt csoport, a taniciták, interakciója. Munkánk fő célkitűzése, a TRH peptidnek a TRH idegsejtek működésére kifejtett hatásának és a hipofiziotróf TRH axonok és a taniciták interakciójának megértése volt. A PVN TRH idegsejtjeinek dús TRH tartalmú beidegzése arra utalt, hogy e peptid fontos szerepet játszhat a TRH sejtek szabályozásában. A TRH-nak a PVN TRH sejtjeire kifejtett hatásának vizsgálatához patch clamp elektrofiziológiai vizsgálatokat végeztünk. Kimutattuk, hogy a TRH kezelés a PVN TRH neuronjainak felében szignifikánsan fokozta a sejtek tüzelési frekvenciáját és depolarizálta e neuronokat. A TRH MP-ra kifejtett hatását nem védte ki az akciós potenciálok kialakítását gátló TTX, ami arra utal, hogy a TRH közvetlenül hat a vizsgált TRH sejtekre. Feltételeztük, hogy a TRH kezelés által serkentett és a nem reagáló TRH idegsejt populációk megfelelhetnek a PVN két eltérő funkciójú TRH sejtcsoportjának, a hipofiziotróf és a nem hipofiziotróf TRH sejteknek. A hipofiziotróf TRH sejteket Fluoro-Gold retrográd jelölőanyag perifériás adagolásával megjelölve megállapítottuk, hogy a TRH kezelés a hipofiziotróf és a nem hipofiziotróf TRH sejtpopuláció neuronjainak is megközelítőleg felét serkentette. Ez arra utal, hogy a PVN TRH sejtjeinek hipofiziotróf és nem-hipofiziotróf alpopulációja sem egységes, TRH hatására eltérő módon reagáló alpopulációik vannak. A TRH kezelés befolyásolta a PVN TRH sejtjeit beidegző axonok aktivitását is. Habár a TRH kezelés nem befolyásolta a TRH idegsejtek gátló beidegzésének aktivitására utaló mIPSC paramétereket, a TRH idegsejtek felében a TRH kezelés fokozta az mEPSC-k frekvenciáját és csökkentette ezen áramok félszélességét. Ezzel ellentétben, a TRH idegsejtek körülbelül harmadában a TRH kezelés csökkentette az mEPSC frekvenciát, míg a fennmaradó sejtekben nem befolyásolta a serkentő inputokat. Mivel a vizsgált sejtekbe intracellulárisan adagolt G-protein gátló GDP-ß-S teljes mértékben kivédte a TRH mEPSC frekvenciára gyakorolt hatását, feltételeztük, hogy a TRH a vizsgált sejtekre hatva retrográd transmitter felszabadulást okoz, ami befolyásolja a TRH idegsejteket beidegző glutamáterg axonok aktivitását. Kimutattuk, hogy a TrkB gátlása teljes mértékben kivédte a TRH mEPSC frekvenciát fokozó hatását, de nem befolyásolta az mEPSC frekvenciát gátló hatását. Ez az eredmény arra utalt, hogy a PVN TRH sejtjeinek körülbelül fele a TrkB-n ható BDNF termelésén keresztül serkenti ezen neuronokat beidegző glutamáterg axonok aktivitását. Igazoltuk továbbá, hogy a CB1 gátlása jelentősen csökkentette a TRH mEPSC frekvenciát gátló hatását. Ezen adatok együttesen arra utalnak, hogy a PVN TRH sejtjei a BDNF illetve az endokannabinoidok termelésével közvetítik a TRH-nak az ezen sejtek serkentő inputjaira gyakorolt hatását. Mivel a PVN-ben csak egyféle TRH receptor, a TRH-R1, termelődik, további vizsgálatok szükségesek annak eldöntésére, hogy a TRH sejtek milyen tulajdonságai szabják meg e sejtek TRH-ra adott válaszát. A TRH axonok és a β2-taniciták kapcsolatát vizsgáló kutatásaink kimutatták, hogy az egéragy EM-jában található β2-taniciták glutamát hatására jelentős mértékben depolarizálódnak. A glutamáthoz hasonlóan az AMPA és kainát is depolarizálta a β2-tanicitákat összhangban e taniciták AMPA és kainát receptor termelésével. Azonban e két receptor antagonistája csak részben védte ki a taniciták glutamát kiváltotta depolarizációját. Mivel NMDA és metabotróp glutamát receptor agonisták nem depolarizálták a tanicitákat feltételeztük, hogy a glutamát transzport is hozzájárulhat a taniciták depolarizációjához. Feltételezésünkkel összhangban az AMPA és kainát receptorok és a glutamát transzport egyidejű gátlása teljes mértékben kivédte a a glutamát tanicitákra kifejtett hatását. Tehát a glutamátnak a β2-taniciták MP-jára gyakorolt hatását az AMPA és kainát receptorok aktivációja és a glutamát transzport együttesen közvetíti. A TRH axonok optogenetikai ingerlésének segítségével vizsgáltuk, hogy a TRH axonokból ürülő glutamát hat e a tanicitákra. A TRH axonok aktivációjának hatására a β2-taniciták elnyújtott, kétfázisú depolarizációja volt megfigyelhető. E depolarizáció első fázisát kivédte az AMPA és kainát receptor antagonista DNQX és a glutamát transzport gátló TBOA együttes alkalmazása igazolva, hogy a TRH axonokból felszabaduló glutamát depolarizálja a tanicitákat. Ezen antagonisták nem befolyásolták a depolarizáció második, elnyújtott fázisát. A TRH axonok aktivációjának hatására kialakuló tanicita depolarizáció második fázisát kiváltó transzmitter(ek) feltárása további vizsgálatokat igényel, azonban kísérleteink kizárják, hogy a hipofiziotróf axonok

Abstract in foreign language

The function of the hypophysiotropic TRH neurons of the PVN is essential in the regulation of the hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axis and through this effect, these neurons are also crucial in the regulation of energy homeostasis, therefore, understanding the function and regulation of hypophysiotropic TRH neurons is highly important. In addition to the role of neural inputs, the interaction of the hypophysiotropic TRH neurons with a special type of glial cells, the tanycytes, are also crucial in the regulation of the HPT axis. The main objective of our work was to understand the effect of TRH peptide on the function of the TRH neurons in the PVN and explore the interaction between the hypophysiotropic TRH axons and tanycytes. The abundant TRH containing innervation of the TRH neurons in the PVN suggested that this peptide may play an important role in the regulation of TRH neurons. To investigate the effect of TRH on the PVN TRH neurons, patch clamp electrophysiology studies were performed. We have shown that TRH treatment significantly increased the firing frequency of approximately half of the TRH neurons in the PVN and also depolarized these neurons. The effect of TRH on the MP of TRH neurons was not inhibited by TTX, an inhibitor that blocks the action potentials, suggesting that the effect of TRH is exerted directly on the examined TRH neurons. We hypothesized that the groups of TRH neurons that are stimulated by TRH treatment or non-responsive to TRH may correspond to the functionally distinct hypophysiotropic and non-hypophysiotropic TRH neurons of the PVN. The hypophysiotropic TRH neurons were labeled by peripheral administration of the retrograde tracer Fluoro-Gold. We found that TRH treatment stimulated approximately half of the neurons in both the hypophysiotropic and non-hypophysiotropic TRH cell populations. This suggests that both the hypophysiotropic and non-hypophysiotropic groups of PVN TRH neurons have subpopulations that respond differently to TRH administration. TRH treatment also affected the activity of axons innervating the TRH neurons in the PVN. Although TRH treatment did not influence the parameters of the mIPSCs of TRH neurons a marker of the activity of the inhibitory inputs of these cells, in half of the TRH neurons, TRH treatment increased the frequency of mEPSCs and reduced the half-width of these currents. In contrast, in about one-third of TRH neurons, TRH treatment reduced the mEPSC frequency, while in the remaining cells, it did not influence the excitatory inputs. As the intracellularly administered G-protein inhibitor GDP-ß-S completely prevented the effect of TRH on the mEPSC frequency of studied cells, we hypothesized that direct effect of TRH on the studied cells causes retrograde transmitter release, that influences the activity of the glutamatergic inputs of TRH neurons. We showed that inhibition of TrkB completely prevented the facilitatory effect of TRH on the mEPSC frequency, but did not affect the inhibitory effect of TRH on the mEPSC frequency. This result suggested that approximately half of the TRH cells in the PVN stimulate the activity of their glutamatergic inputs through the production of BDNF in response to TRH treatment. We further demonstrated that inhibition of CB1 significantly reduced the frequency of the inhibitory effect of TRH on the mEPSCs. Taken together, these data suggest that PVN TRH cells mediate the effect of TRH on their excitatory inputs by producing BDNF and endocannabinoids, respectively. Since only one type of TRH receptor, TRH-R1, is produced in PVN, further studies are needed to investigate which properties of TRH cells determine their response to TRH. Our research focusing on the interaction of the axons of the hypophysiotropic TRH neurons and the β2-tanycytes has shown that β2-tanycytes in the EM of mouse brain are markedly depolarized by glutamate. Similarly to glutamate, AMPA and kainate also depolarized the β2-tanycytes in line with the AMPA and kainate receptor production of these tanycytes. However, antagonists of these two receptors only partially inhibited the glutamate induced depolarization of tanycytes. Since NMDA and metabotropic glutamate receptor agonists did not depolarize the tanycytes, we hypothesized that glutamate transport may also contribute to the glutamate induced depolarization of tanycytes. Consistent with our hypothesis, simultaneous inhibition of AMPA and kainate receptors and glutamate transport completely abolished the effect of glutamate on tanycytes. Thus, the effect of glutamate on the MP of β2- tanycytes is mediated by both activation of AMPA and kainate receptors and glutamate transport. Using optogenetic stimulation of TRH axons, we investigated whether glutamate released from the hypophysiotropic TRH axons can influence the tanycytes. Activation of TRH axons induced long-lasting biphasic depolarization of β2-tanycytes. The first phase of this depolarization was prevented by the simul

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Kovács, Balázs
Hungarian title label: A hipotalamusz paraventrikuláris magjában (PVN) elhelyezkedő tirotropin-releasing hormont (TRH) termelő idegsejtek TRH általi szabályozásának és a tanicitákkal létesített kapcsolatának elektrofiziológiai karakterizálása
Title of the thesis in foreign language: Electrophysiological examination of the role of thyrotropin releasing hormone (TRH) in the regulation of TRH neurons of the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN) and the interaction of tanycytes and the hypophysiotropic TRH axons in the median eminence
Subjects: 01. Natural sciences > 01.06. Biological sciences
03. Medical and health sciences > 03.01. Basic medicine
Divisions: Doctoral School of Biology
Discipline label: Natural Sciences > Biology
Language label: Hungarian
Item ID: 11042
Date Deposited: 2021. Oct . 04. 09:04
Last Modified: 2021. Oct . 04. 09:04
URI: https://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/11042
Defence/Citable status: Not Defended.

Actions (login required)

View Item View Item