Der Einfluss von NMDA-Rezeptoruntereinheiten auf synaptische Plastizität in der lateralen Amygdala

Abstract

Der laterale Kern der Amygdala, als zentrale Schaltstelle für thalamische und kortikale Eingänge, hat eine zentrale Rolle bei der Furchtkonditionierung sowie des emotionalen und sozialen Verhaltens inne. Zur Beschreibung der synaptischen Plastizität, die Lernvorgängen zu Grunde liegt, sind Langzeitpotenzierung (LTP) und Langzeitdepression (LTD) verbreitete experimentelle Modelle. Die Beteiligung von NMDA-Rezeptoren (NMDAR) an lang anhaltenden synaptischen Veränderungen ist eine wesentliche Voraussetzung für die Vermittlung von LTP und LTD. Diese Rezeptoren sind aus NR1- und NR2-Untereinheiten aufgebaut, wobei sich die NR2-Einheit unter anderem weiter aus der NR2A- und der NR2B-Untereinheit zusammensetzt. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der NR2A- und der NR2B-Untereinheit auf LTP und LTD an 400 µm dicken horizontalen Hirnschnitten adulter Mäuse (8-10 Wochen) mittels der Messung von extrazellulären Feldpotentialen untersucht. Diese Untersuchungen betrafen die kortikalen Afferenzen durch Reizung der externen Kapsel, aber auch intraamygdaläre Afferenzen durch intranukläre Stimulation. Als Reizprotokolle dienten zur LTP-Induktion die Hochfrequenzreizung (HFS) und zur LTD-Induktion zum einen die niedrigfrequente Stimulation (LFS), und erstmalig im Bereich der Amygdala, auch die niedrigfrequente Doppelpulsstimulation (PP-LFS). Zur Blockade der NR2A-Untereinheit wurde NVP AAM077 in den Konzentrationen 0,05 µM, 0,1 µM und 0,4 µM verwendet. Als spezifische NR2B-Antagonisten dienten Co 101244 in einer Konzentration von 1 µM und Ro 04-5595 mit 10 µM. Zusammengefasst zeigen die vorliegenden Ergebnisse, dass beide, NR2A- und NR2B-Untereinheit, für die Ausbildung von LTP und LTD in der lateralen Amygdala notwendig sind. Die durch die Antagonisten verminderte synaptische Plastizität beruht möglicherweise auf einem geringeren Kalziumeinstrom durch die NMDARs. Auch konnte, dem Stand der aktuellen Literatur nach, erstmalig gezeigt werden, dass sich durch die niedrigfrequente Doppelpulsstimulation mit einem Interstimulusintervall von 40 ms im Bereich der externen Kapsel eine stabile Langzeitdepression initiieren lässt. Die synaptische Plastizität im Bereich der Amygdala scheint weniger von bestimmten NMDA-Rezeptoruntereinheiten allein als von Stimulationsmustern und den jeweiligen gereizten Afferenzen abhängig zu sein.

Due to the linking of thalamic and cortical inputs the lateral nucleus of the amygdala appears to play an important role in fear conditioning as well as in emotional and social behavior. Long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD) are widely accepted experimental models for describing synaptic plasticity in regard to learning activity. The recruitment of NMDA- Receptors (NMDAR) during long lasting synaptic alterations is a major condition for mediation of LTP and LTD. These receptors consist of NR1 and NR2 subunits, while each of the NR2 subunits is composed of the NR2A or the NR2B subtype. In the current study the contribution of the NR2A and the NR2B subtype on LTP and LTD induction has been assessed in adult mouse brain slices of 400 µm by measuring extracellular field potentials. These experiments were carried out by using different inputs to LA neurons, either cortical inputs through the external capsule (EC) or fibers within the lateral nucleus through intranuclear stimulation (IN). High frequency stimulation (HFS) was used for LTP induction, while LTD was triggered through low frequency stimulation (LFS) and, for the first time in the lateral amygdala, through double pulse low frequency stimulation (PP-LFS). The selective NR2A antagonist NVP AAM 077 was used in concentrations of 0,05 µM, 0,1 µM and 0,4 µM, while the specific NR2B antagonists were used at 1 µM (Co 101244) and 10 µM (Ro 04-5595). In general, our results indicate that both NR2A and NR2B subunits are required for the formation of LTP and LTD in the lateral nucleus of the amygdala. The abolishment or reduction of plasticity changes by these compounds could be due to the reduction in calcium influx via NMDARs. For the first time it has been shown that paired pulse (interstimulus interval: 40 ms) low frequency stimulation causes stable LA-LTD through fibers running within the external capsule. Rather than resulting from exclusive roles of the NMDAR subtypes, the synaptic plasticity response in the amygdala appears to be directed by the pattern of synaptic activation and the inputs utilized.