Giải phóng glutamate và aspartate từ vỏ não thị giác của mèo sau khi kích thích các đường dẫn vào

Springer Science and Business Media LLC - Tập 80 - Trang 447-455 - 1990
H. Tamura1, T. P. Hicks1, Y. Hata1, T. Tsumoto1, A. Yamatodani2
1Department of Neurophysiology, Biomedical Research Center, Osaka, Japan
2Department of Pharmacology, Osaka University Medical School, Osaka, Japan

Tóm tắt

Để kiểm tra khả năng glutamate (Glu) và aspartate (Asp) là các chất truyền dẫn tại các synapse geniculo-cortical trong vỏ não thị giác của mèo, chúng tôi đã nghiên cứu sự giải phóng axit amin từ vỏ não sọ trong các điều kiện kích thích thị giác và điện đối với nhân geniculat dorsal (LGN) và đường dây thần kinh thị giác, sử dụng ống cannula push-pull. Chúng tôi đã tưới một khu vực cụ thể bao gồm lớp IV của vỏ não bằng dịch não tủy nhân tạo (aCSF) và phân tích hàm lượng axit amin trong các mẫu dịch tưới này bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Sự tăng đáng kể chỉ được ghi nhận đối với Glu và Asp trong tổng số 17 axit amin được đo, ngoại trừ axit gamma-aminobutyric (GABA), trong suốt quá trình kích thích điện của các đường dẫn vào. Kích thích thị giác bằng các đợt ánh sáng nhấp nháy khuếch tán đã làm tăng mức Glu được giải phóng, nhưng không làm thay đổi đáng kể Asp. Mức GABA được giải phóng không thay đổi trong suốt quá trình kích thích bằng ánh sáng nhấp nháy khuếch tán, cho thấy rằng sự gia tăng Glu không xuất phát từ các nơ-ron vỏ não. Sự gia tăng giải phóng Glu/Asp không được ghi nhận khi môi trường tưới được thay thế bằng một dung dịch không chứa Ca2+, có nồng độ Mg2+ cao. Sự giải phóng Glu/Asp cơ bản (tĩnh) trong điều kiện không có kích thích cũng bị giảm trong quá trình tưới bằng dung dịch không chứa Ca2+/Mg2+ cao. Các tiêm nội nhãn của một chất ngăn kênh natri, tetrodotoxin (TTX), đã dẫn đến một sự giảm đáng kể trong sự giải phóng Glu cơ bản. Những kết quả này gợi ý rằng Glu được giải phóng như một chất truyền dẫn synaptic kích thích ít nhất từ các đầu tận của các thụ thể geniculo-cortical và Asp từ các trục của một loại nơ-ron thị giác cụ thể trong vỏ não.

Từ khóa

#Glutamate #Aspartate #vỏ não thị giác #mèo #kích thích điện #sản xuất axit amin #synapse geniculo-cortical.

Tài liệu tham khảo

Baughman RW, Gilbert CD (1981) Aspartate and glutamate as possible neurotransmitters in the visual cortex. J. Neurosci 1: 427–439 Bayon A, Drucker-Colin R (1985) In vivo perfusion and release of neuroactive substances: methods and strategies. Academic Press, Orlando Bradford HF, Richards CD (1976) Specific release of endogenous glutamate from pyriform cortex stimulated in vitro. Brain Res 105: 168–172 Clark RM, Collins GGS (1976) The release of endogenous amino acids from the rat visual cortex. J Physiol (Lond) 262: 383–400 Conti F, Fabri M, Manzoni T (1988) Glutamate-positive corticocortical neurons in the somatic sensory areas 1 and 2 of cats. J. Neurosci 8: 2984–2960 Creutzfeldt O, Rosina A, Ito M, Probst W (1969) Visual evoked response of single cells and of EEG, in primary visual area of the cat. J Neurophysiol 32: 127–137 Curtis DR, Duggan AW, Felix D, Johnston GAR, Tebecis AK, Watkins JC (1972) Excitation of mammalian central neurones by acidic amino acids. Brain Res 41: 283–301 ffrench-Mullen JMH, Koller KJ, Zaczek R, Coyle JT, Hori N, Carpenter DO (1985) N-acetyl-aspartyl-glutamate: possible role as the neurotransmitter of the lateral olfactory tract. Proc Natl Acad Sci USA 82: 3897–3900 Fonnum F (1984) Glutamate: a neurotransmitter in mammalian brain. J Neurochem 42: 1–11 Gilbert CD (1977) Laminar differences in receptive field properties of cells in cat primary visual cortex. J Physiol (Lond) 268: 391–421 Giuffrida R, Rustioni A (1989) Glutamate and aspartate immunoreactivity in cortico-cortical neurons of the sensorimotor cortex of rats. Exp Brain Res 74: 41–46 Glen JB (1973) The use of ketamine (CI-581) in feline anesthetic practice. Vet Rec 92: 65–68 Hagihara K, Tsumoto T, Sato H, Hata Y (1988) Actions of excitatory amino acid antagonists on geniculo-cortical transmission in the cat's visual cortex. Exp Brain Res 69: 407–416 Hayashi T (1954) Effects of sodium glutamate on the nervous system. Keio J Med 302: 507–534 Henderson Z, Salt TE (1988) The effects of N-acetylaspartylglutamate and distribution of N-acetylaspartylglutamate-like immunoreactivity in the rat somatosensory thalamus. Neuroscience 25: 899–906 Hicks TP (1987) Excitatory amino acid pathways in cerebral cortex. In: Hicks TP, Lodge D, McLennan H (eds) Excitatory amino acid transmission. Alan R Liss Inc, New York, pp 373–380 Hicks TP, Guedes RCA (1983) Neuropharmacological properties of electrophysiologically identified, visually responsive neurones of the posterior lateral suprasylvian area: a microiontophoretic study. Exp Brain Res 49: 157–173 Hicks TP, Kaneko T, Metherate R, Oka J-I, Stark CA (1988) Excitatory amino acids as transmitters in thalamo-cortical systems of the cat's somatosensory pathways. In: Cavalhiero EA, Lehmann J, Turski L (eds) Frontiers in excitatory amino acid research. Alan R Liss Inc, New York, pp 463–470 Hicks TP, Ruwe WD, Veale WL, Veenhuizen J (1985) Aspartate and glutamate as synaptic transmitters of parallel visual cortical pathways. Exp Brain Res 58: 421–425 Hicks TP, Ruwe WD, Veale WL (1986) Release of gamma-aminobutyric acid from the visual cortex of young kittens. Dev Brain Res 24: 299–304 Hubel DH, Wiesel TN (1962) Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat's visual cortex. J Physiol (Lond) 160: 106–154 Jasper HH, Koyama I (1969) Rate of release of amino acids from the cerebral cortex as affected by brain stem and thalamic stimulation. Can J Physiol Pharmacol 47: 889–905 Kaneko T, Mizuno N (1988) Immunohistochemical study of glutaminase-containing neurons in the cerebral cortex and thalamus of the rat. J Comp Neurol 267: 590–602 Kawagoe R, Onodera K, Takeuchi A (1986) The release of endogenous glutamate from the newborn rat spinal cord induced by dorsal root stimulation and substance. P. Biomed Res 7: 253–259 Kisvárday ZF, Cowey A, Smith D, Somogyi P (1989) Interlaminar and lateral excitatory amino acid connections in the striate cortex of monkey. J Neurosci 9: 667–682 Kleinschmidt A, Bear MF, Singer W (1987) Blockade of “NMDA” receptors disrupts experience-dependent plasticity of kitten striate cortex. Science 238: 355–358 Koller KJ, Zaczek R, Coyle JT (1984) N-acetyl-aspartyl-glutamate: regional levels in rat brain and the effects of brain lesions as determined by a new HPLC method. J Neurosci 43: 1136–1142 Krnjevic K, Phillis JW (1963) Iontophoretic studies of neurones in the mammalian cerebral cortex. J Physiol (Lond) 165: 274–304 Kuhnt U, Creutzfeldt OD (1971) Decreased post-synaptic inhibition in the visual cortex during flicker stimulation. Electroenceph Clin Neurophysiol 30: 79–82 Lenda K, Svenneby G (1980) Rapid high-performance liquid Chromatographic determination of amino acids in synaptosomal extracts. J. Chromatogr 198: 516–519 Logan WJ, Snyder SH (1971) Unique high affinity uptake systems for glycine, glutamic and aspartic acids in central nervous tissue of the rat. Nature 234: 297–299 Lund-Karlsen R, Fonnum F (1978) Evidence for glutamate as a neurotransmitter in the corticofugal fibers to the dorsal lateral geniculate body and the superior colliculus in rats. Brain Res 151: 457–467 Levick WR, Williams WO (1964) Maintained activity of lateral geniculate nucleus in darkness. J. Physiol (Lond) 170: 582–597 Marsden CA (1984) Measurement of neurotransmitter release in vivo. IBRO handbook series: methods in the neurosciences, Vol 6. John Wiley, Chichester Miyamoto E, Kakimoto Y, Sano I (1966) Identification of N-acetylalpha-aspartylglutamic acid in the bovine brain. J Neurochem 13: 999–1003 Mayer ML, Westbrook GL (1987) The physiology of excitatory amino acids in the vertebrate central nervous system. Prog Neurobiol 28: 197–276 Myers RD (1971) Methods for chemical stimulation of the brain. In: RD Myers (ed) Methods in psychobiology, Vol 1. Academic Press, New York, pp 247–280 Ottersen OP, Storm-Mathisen J (1984) Glutamate and GABA-containing neurons in the mouse and rat brain, as demonstrated with a new immunocytochemical technique. J Comp Neurol 229: 374–392 Richards CD, Sercombe R (1970) Calcium, magnesium and the electrical activity of guinea-pig olfactory cortex in vitro. J. Physiol (Lond) 211: 571–584 Ruwe WD, Naylor AM, Bauce L, Veale WL (1985) Determination of the endogenous and evoked release of catecholamines from the hypothalamus and caudate nucleus of the conscious and unrestrained rat. Life Sci 37: 1749–1756 Sekiguchi M, Okamoto K, Sakai Y (1987) Excitatory action of Nacetylaspartylglutamate on Purkinje cells in guinea pig cerebellar slices: an intrasomatic study. Brain Res 423: 23–33 Shirokawa T, Nishigori A, Kimura F, Tsumoto T (1989) Actions of excitatory amino acid antagonists on synaptic potentials of layer II/III neurons of the cat's visual cortex. Exp Brain Res 78: 489–500 Sillito AM (1975) The effectiveness of bicuculline as an antagonist of GABA and visually evoked inhibition in the cat's striate cortex. J Physiol (Lond) 250: 287–304 Somogyi P, Freund TF, Wu J-W, Smith AD (1983) The section-Golgi impregnation procedure. 2. Immunocytochemical demonstration of glutamate decarboxylase in Golgi-impregnated neurons and in their afferent synaptic boutons in the visual cortex of the cat. Neuroscience 9: 475–490 Spehlmann R, Daniels JC, Smathers Jr CC (1971) Acetylcholine and the synaptic transmission of specific impulses to the visual cortex. Brain 94: 125–138 Streit P (1982) Glutamate and aspartate as transmitter candidates for systems of the cerebral cortex. In: EG Jones, A Peters (eds) Cerebral cortex, Vol 2. Plenum Press, New York, pp 119–143 Stryker MP, Harris WA (1986) Binocular impulse blockade prevents formation of ocular dominance columns in the cat's visual cortex. J Neurosci 6: 2117–2133 Tieman SB, Cangro CB, Neale JH (1987) N-acetylaspartylglutamate immunoreactivity in neurons of the cat's visual system. Brain Res 420: 188–193 Tsumoto T, Creutzfeldt OD, Legendy CR (1978) Functional organization of the corticofugal system from visual cortex to lateral geniculate nucleus in the cat (with an appendix on geniculocortical monosynaptic connections). Exp Brain Res 32: 345–364 Tsumoto T, Eckart W, Creutzfeldt OD (1979) Modification of orientation sensitivity of cat visual cortical neurons by removal of GABA-mediated inhibition. Exp Brain Res 34: 323–332. Tsumoto T, Suda K (1982) Laminar differences in development of afferent innervation to striate cortex neurons in kittens. Exp Brain Res 45: 433–446 Tsumoto T, Masui H, Sato H (1986) Excitatory amino acid transmitters in neuronal circuits of the cat visual cortex. J Neurophysiol 55: 469–483 Tsumoto T, Hagihara K, Sato H, Hata Y (1987) NMDA receptors in the visual cortex of young kittens are more effective than those of adult cats. Nature 327: 513–514 Werman R (1966) Criteria for identification of a central nervous system transmitter. Comp Biochem Physiol 18: 745–766