Efectos de la proteína SPARC sobre la maduración de las sinapsis autápticas colinérgicas

Abstract

Las sinapsis son un elemento clave para el funcionamiento del sistema nervioso y la formación de las sinapsis es un proceso decisivo a lo largo de la vida. El establecimiento de los contactos sinápticos ocurre tanto en el sistema nervioso en desarrollo como en el cerebro adulto. Durante todo este proceso las neuronas y las células gliales se encuentran íntimamente acopladas por todo el sistema nervioso. Las investigaciones de las últimas décadas han evidenciado que las células gliales poseen un rol que va más allá del clásicamente atribuido, demostrando que la glía posee una función relevante en la formación y en el funcionamiento de las sinapsis mediante la secreción de diversas moléculas, las cuales han sido caracterizadas principalmente desde un punto de vista postsináptico. Para el estudio de la interacción neurona-glía, el laboratorio de Neurobiología ha implementado microcultivos de neuronas aisladas del ganglio cervical superior, sistema en el cual una neurona individual crece sobre una gota de colágeno haciendo contacto consigo misma. Los microcultivos establecidos rutinariamente en el laboratorio, consisten en una sola neurona que crece en ausencia de otros tipos celulares, denominados SCM; y una sola neurona que crece en presencia de células gliales o GM. Con este sistema, estudios previos realizados en el laboratorio demostraron que las células gliales incrementan la frecuencia de la neurotransmisión espontánea y modifica la plasticidad a corto plazo. Durante el desarrollo de esta tesis doctoral, se estableció que la glía periférica inmadura in vitro e in vivo secretan la proteína matricelular SPARC, proteína que se expresa ampliamente en el sistema nervioso en desarrollo y en áreas sinaptogénicas, a pesar de lo cual se desconoce la función que tiene en el desarrollo y en la plasticidad. En este trabajo se caracterizan las funciones de SPARC sobre la neurotransmisión y la maduración de las sinapsis colinérgicas autápticas, observándose que concentraciones nanomolares de SPARC durante el desarrollo sináptico aumentan la frecuencia de la neurotransmisión espontánea e incrementan la depresión a corto plazo. La secreción local de SPARC sobre neuronas maduras durante 24-36 horas, incrementa solamente la depresión a corto plazo. Finalmente, mediante electrofisiológica y microscopía electrónica correlativa, demostramos que los terminales presinápticos desarrollados en presencia de concentraciones nanomolares de SPARC, presentan dos a tres veces menos vesículas sinápticas totales y vesículas sinápticas ancladas a las zonas activas. Las evidencias experimentales obtenidas en este trabajo señalan que la proteína matricelular SPARC retiene las sinapsis autápticas colinérgicas en un estado inmaduro.

The synapses are a key element for the Nervous system functions. They are established mainly during the nervous system development, but they can be formed in the adult nervous system as well. Neurons and glial cells are intimately coupled during all these processes. During the last decade it has been described that glial cells participate in the synapses establishment and information processing, they do so secreting factors. To study the neuron-glía interaction, our laboratory has set up neuronal microcultures, where a single neuron grows in a drop of collagen, a permissive substracte, surrounded by agarose, a non permissive substrate, forcing the neuron to develop inside the collagen drop, forcing it to have contact only with itself. These kind of synapses are called autapses. During this PhD thesis, we found that immature glial cells secrete SPARC in vitro and in vivo. We proved that SPARC has an effect over the neurotransmission and the presynaptic terminal maturations in cholinergic autapses; nanomolar concentration of SPARC applied during the neuronal development enhances the spontaneous neurotransmission and the short-term plasticity. We have also characterized that nanomolar concentration of SPARC decreases the total vesicular number and the docked vesicles number in presynaptic terminal. These experimental results obtained during the thesis lead us to propose that SPARC arrest the synapses in an immature stage.