Role of the 5-HT2B receptor in the regulation of serotonergic neurons activity

De nombreuses maladies psychiatriques, notamment la dépression ou la schizophrénie, sont associées à un dysfonctionnement de la signalisation sérotoninergique. Il a été précédemment montré que le récepteur 5-HT2B est exprimé par certains neurones sérotoninergiques et est nécessaire aux effets comportementaux et neurogéniques des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine et à la MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine). De plus, l'activation des récepteurs 5-HT2B contrecarre les effets de l'activation des récepteurs 5-HT1A. L'objectif de la première étude est de comprendre comment le récepteur 5-HT2B interagit avec le récepteur 5-HT1A et l'impact de cette association sur leurs voies de signalisation respectives. Avec différents outils expérimentaux, nous avons démontré que les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B peuvent former des hétérodimères. De plus, l'expression du récepteur 5-HT2B empêche l'internalisation du récepteur 5-HT1A par sa propre stimulation, tandis que la présence du récepteur 5-HT1A imite l'effet de la stimulation sur l'expression à la surface du récepteur 5-HT2B. Ces données soutiennent un cross-talk différentiel entre les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B. Dans une deuxième étude, nous avons découvert que CIPP, une protéine d'échafaudage, interagit avec le récepteur 5-HT2B via son domaine PDZ et augmente la libération de calcium dendritique dépendante de la stimulation du récepteur 5-HT2B. CIPP favorise aussi l'augmentation de la densité et la maturation des épines dendritiques et réduit la colocalisation des récepteurs NMDA avec les récepteurs 5-HT2B. Par conséquent, ces données soutiennent le rôle du récepteur 5-HT2B dans la plasticité neuronale.Many psychiatric diseases including depression or schizophrenia have been associated with serotonin signaling dysfunction. It was previously shown that the 5-HT2B receptor is expressed by some serotonergic neurons and is required for selective serotonin reuptake inhibitors and MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine) behavioral and neurogenic effects. Moreover, activation of the 5-HT2B receptor counteracts the effects of 5-HT1A receptor activation. The aim of the first study was to understand how the 5-HT2B receptor interacts with the 5-HT1A receptor and the impact on their respective signaling pathways. With different experimental tools, we demonstrated that 5-HT1A and 5-HT2B receptors can form heterodimers. Furthermore, the 5-HT2B receptor expression prevents the 5-HT1A receptor internalization by its own stimulation, whereas the presence of 5-HT1A receptors mimics the effect of stimulation on the 5-HT2B receptor surface expression. These data support a differential cross-talk between 5-HT1A and 5-HT2B receptors. In a second study, we discovered that CIPP, a scaffold protein, interacts with the 5-HT2B receptor via its PDZ domain and increases dendritic calcium release dependent on 5-HT2B receptor stimulation. CIPP also promotes spine density increase and maturation and reduces the clustering of NMDA receptors with 5-HT2B receptors. Therefore, these data support the role of the 5-HT2B receptor in neuronal plasticity

Rôle du récepteur 5-HT2B dans la régulation de l'activité des neurones sérotoninergiques

Many psychiatric diseases including depression or schizophrenia have been associated with serotonin signaling dysfunction. It was previously shown that the 5-HT2B receptor is expressed by some serotonergic neurons and is required for selective serotonin reuptake inhibitors and MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine) behavioral and neurogenic effects. Moreover, activation of the 5-HT2B receptor counteracts the effects of 5-HT1A receptor activation. The aim of the first study was to understand how the 5-HT2B receptor interacts with the 5-HT1A receptor and the impact on their respective signaling pathways. With different experimental tools, we demonstrated that 5-HT1A and 5-HT2B receptors can form heterodimers. Furthermore, the 5-HT2B receptor expression prevents the 5-HT1A receptor internalization by its own stimulation, whereas the presence of 5-HT1A receptors mimics the effect of stimulation on the 5-HT2B receptor surface expression. These data support a differential cross-talk between 5-HT1A and 5-HT2B receptors. In a second study, we discovered that CIPP, a scaffold protein, interacts with the 5-HT2B receptor via its PDZ domain and increases dendritic calcium release dependent on 5-HT2B receptor stimulation. CIPP also promotes spine density increase and maturation and reduces the clustering of NMDA receptors with 5-HT2B receptors. Therefore, these data support the role of the 5-HT2B receptor in neuronal plasticity.De nombreuses maladies psychiatriques, notamment la dépression ou la schizophrénie, sont associées à un dysfonctionnement de la signalisation sérotoninergique. Il a été précédemment montré que le récepteur 5-HT2B est exprimé par certains neurones sérotoninergiques et est nécessaire aux effets comportementaux et neurogéniques des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine et à la MDMA (3,4-méthylènedioxy-N-méthylamphétamine). De plus, l'activation des récepteurs 5-HT2B contrecarre les effets de l'activation des récepteurs 5-HT1A. L'objectif de la première étude est de comprendre comment le récepteur 5-HT2B interagit avec le récepteur 5-HT1A et l'impact de cette association sur leurs voies de signalisation respectives. Avec différents outils expérimentaux, nous avons démontré que les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B peuvent former des hétérodimères. De plus, l'expression du récepteur 5-HT2B empêche l'internalisation du récepteur 5-HT1A par sa propre stimulation, tandis que la présence du récepteur 5-HT1A imite l'effet de la stimulation sur l'expression à la surface du récepteur 5-HT2B. Ces données soutiennent un cross-talk différentiel entre les récepteurs 5-HT1A et 5-HT2B. Dans une deuxième étude, nous avons découvert que CIPP, une protéine d'échafaudage, interagit avec le récepteur 5-HT2B via son domaine PDZ et augmente la libération de calcium dendritique dépendante de la stimulation du récepteur 5-HT2B. CIPP favorise aussi l'augmentation de la densité et la maturation des épines dendritiques et réduit la colocalisation des récepteurs NMDA avec les récepteurs 5-HT2B. Par conséquent, ces données soutiennent le rôle du récepteur 5-HT2B dans la plasticité neuronale

Serotonin 2B Receptor by Interacting with NMDA Receptor and CIPP Protein Complex May Control Structural Plasticity at Glutamatergic Synapses

International audienceThe serotonin 2B (5-HT2B) receptor coupled to Gq-protein contributes to the control of neuronal excitability and is implicated in various psychiatric disorders. The mechanisms underlying its brain function are not fully described. Using peptide affinity chromatography combined with mass spectrometry, we found that the PDZ binding motif of the 5-HT2B receptor located at its C-terminal end interacts with the scaffolding protein channel interacting PDZ protein (CIPP). We then showed, in COS-7 cells, that the association of the 5-HT2B receptor to CIPP enhanced receptor-operated inositol phosphate (IP) production without affecting its cell surface and intracellular levels. Co-immunoprecipitation experiments revealed that CIPP, the 5-HT2B receptor, and the NR1 subunit of the NMDA receptor form a macromolecular complex. CIPP increased 5-HT2B receptor clustering at the surface of primary cultured hippocampal neurons and prevented receptor dispersion following agonist stimulation, thus potentiating IP production and intracellular calcium mobilization in dendrites. CIPP or 5-HT2B receptor stimulation in turn dispersed NR1 clusters colocalized with 5-HT2B receptors and increased the density and maturation of dendritic spines. Collectively, our results suggest that the 5-HT2B receptor, the NMDA receptor, and CIPP may form a signaling platform by which serotonin can influence structural plasticity of excitatory glutamatergic synapses

5-HT1A and 5-HT2B receptor interaction and co-clustering regulate serotonergic neuron excitability

Summary: Many psychiatric diseases have been associated with serotonin (5-HT) neuron dysfunction. The firing of 5-HT neurons is known to be under 5-HT1A receptor-mediated autoinhibition, but functional consequences of coexpressed receptors are unknown. Using co-immunoprecipitation, BRET, confocal, and super-resolution microscopy in hippocampal and 5-HT neurons, we present evidence that 5-HT1A and 5-HT2B receptors can form heterodimers and co-cluster at the plasma membrane of dendrites. Selective agonist stimulation of coexpressed 5-HT1A and 5-HT2B receptors prevents 5-HT1A receptor internalization and increases 5-HT2B receptor membrane clustering. Current clamp recordings of 5-HT neurons revealed that 5-HT1A receptor stimulation of acute slices from mice lacking 5-HT2B receptors in 5-HT neurons increased their firing activity trough Ca2+-activated potassium channel inhibition compared to 5-HT neurons from control mice. This work supports the hypothesis that the relative expression of 5-HT1A and 5-HT2B receptors tunes the neuronal excitability of serotonergic neurons through potassium channel regulation