Muscarinic, adenosine and tropomyosin-related kinase B receptors modulate the neuromuscular developmental synapse elimination process

Abstract

El desenvolupament del sistema nerviós perifèric implica una inicial exuberant producció de neurones i, una posterior reducció dependent de l'activitat del nombre de sinapsis de les unions neuromusculars (NMJ). Aquest procés s’anomena eliminació sinàptica. Al final de la primera setmana postnatal, cada fibra muscular està innervada per una sola motoneurona. Els receptors muscarínics d’acetilcolina (mAChR), els receptors d’adenosina (AR) i el receptor cinasa de tropomiosina B (TrkB) podrien permetre la competició entre terminals nerviosos durant el procés d’eliminació sinàptica mitjançant la modulació de l’alliberament d’acetilcolina. En aquesta tesi s’ha investigat, mitjançant microscòpia confocal i un anàlisi morfològic quantitatiu, el paper dels receptors mAChRs (M1, M2 i M4), dels AR (A1 i A2A) i del receptor TrkB en el procés d’eliminació en el desenvolupament de la NMJ. Els resultats mostren que els receptors mAChRs, AR i el receptor TrkB promouen una desconnexió axonal al principi de la segona setmana postnatal independentment de la maduració dels receptors d’acetilcolina postsinàptics. En resum, els receptors mAChRs, AR i el receptor TrkB endarrereixen el procés d’eliminació sinàptica a P7 però l’acceleren a P9. Pel que fa la cooperació d’aquests receptors, M4 produeix un efecte oclusiu sobre M1 i un efecte additiu sobre a P7. La cooperació entre els receptors M1, A1 i A2A promou la pèrdua axonal a P9, mentre que, l’efecte de M2 és independent dels altres receptors. El M1 i TrkB treballen junts per incrementar la pèrdua axonal a P9 independentment dels receptors M2 i TrkB. En conclusió, l’eliminació sinàptica postnatal és regulada per un mecanisme que depèn de varis receptors, involucrant la cooperació dels diferents subtipus de receptors muscarínics, d’adenosina i el receptor TrkB, els quals garanteixen la monoinnervació de les sinapsis neuromusculars al final del procés.

El desarrollo del sistema nervioso periférico implica una inicial exuberante producción de neuronas y, una posterior reducción dependiente de actividad del número de sinapsis en las uniones neuromusculares (NMJ). Este proceso se denomina eliminación sináptica. Al final de la segunda semana postnatal, cada fibra muscular esta inervadas por una solo motoneurona. Los receptores muscarínicos de acetilcolina (mAChR), los receptores de adenosina (AR) y el receptor quinasa de tropomiosina B (TrkB) podrían permitir la competición entre los terminales nerviosos durante el proceso de eliminación sináptica mediante la modulación en la liberación de acetilcolina. En esta tesis se ha investigado, mediante microscopía confocal y un análisis morfológico cuantitativo, el papel de los receptores mAChRs (M1, M2 y M4), de los receptores de adenosina (A1 y A2A) y del receptor TrkB en el del proceso de eliminación en el desarrollo de la NMJ. Los resultados muestran que los receptores mAChRs, AR y el receptor TrkB promueven una desconexión axonal al inicio de la segunda semana postnatal independientemente de la maduración de los receptores de acetilcolina postsinápticos. En resumen, los receptores mAChRs, AR y el receptor TrkB retrasan el proceso de eliminación sináptica en P7 pero lo aceleran en P9. En la cooperación de estos receptores, se ha demostrado que M4 produce un efecto oclusivo sobre M1 y aditivo sobre A1 en P7. La cooperación entre M1, A1 y A2A promueve la pérdida axonal en P9, mientras que M2 es independiente de los otros receptores. M1 y TrkB cooperan para incrementar la pérdida axonal en P9 independientemente de M2 y TrkB. En conclusión, la eliminación sináptica postnatal está regulada por un mecanismo que depende de varios receptores, involucrando la cooperación de diferentes subtipos de receptores muscarínicos, de adenosina y el receptor TrkB, los cuales garantizan la monoinnervación de las sinapsis neuromusculares al final del proceso. saludable.

The development of the peripheral nervous system involves an initially exuberant production of neurons and a subsequent activity-dependent reduction in the number of synapses at the neuromuscular junctions (NMJ). This process is called synaptic elimination. At the end of the first postnatal week, each muscle fiber is innervated by a single motoneuron. Muscarinic acetylcholine receptors (mAChR), adenosine receptors (AR) and the tropomyosin-related kinase B (TrkB) receptor may allow the direct competition between nerve endings during synapse elimination through the modulation of acetylcholine release. Here, it has been investigated by confocal microscopy and quantitative morphological analysis the involvement of the individual and synergic or oclusive effect of M1-, M2- and M4-subtypes of mAChRs, A1 and A2A of ARs and TrkB in the control of the axonal elimination in developing NMJ. The results show that mAChRs, ARs and TrkB promote axonal disconnection at the beginning of the second postnatal week without affecting the postsynaptic maturation of the nicotinic receptor cluster. In summary, mAChRs, ARs and TrkB delay axonal loss at P7 but accelerate it at P9. In terms of receptor cooperation, M4 produces some occlusion of the M1 pathway and some addition to the A1 pathway at P7. The cooperation between M1, A1 and A2A receptors promotes axonal loss at P9, whereas the effect of M2 is independent of the other receptors. M1 and TrkB receptors work together to increase axonal loss rate at P9 but the effect of M2 is largely independent of the TrkB receptor. In conclusion, postnatal synapse elimination is a regulated multireceptor mechanism involving the cooperation of several muscarinic, adenosine and TrkB receptor subtypes that guarantees the monoinnervation of the neuromuscular synapses in the end of the process.