Gerincvelői neuronhálózatok szerveződése, pre- és posztnatális fejlődése, és plasztikus változásai neuropátiás és gyulladásos fájdalom modellekben = Organization, pre- and postnatal development of spinal neural circuits, and their plasticity in neuropathic and inflammatory pain states

A pályázat célul tűzte ki a gerincvelői nociceptív ingerületfeldolgozást végző és a gerincvelői szintű motoros működéseket irányító neuronhálózatok szerveződésének, kémiai tulajdonságainak, és fájdalom modellekben mutatott plaszticitásának vizsgálatát. Ennek megfelelően vizsgáltuk a nociceptív primer afferensek és a gerincvelői hátsó szarvi másodlagos érző neuronok közötti szinaptikus kapcsolatok molekuláris anatómiáját; a gerincvelő hátsó szarvi propriospinalis neuronok szinaptikus kapcsolatait, fiziológiai és neurokémiai tulajdonságait; a gerincvelő hátsó szarvi neuronhálózatok plaszticitását gyulladásos fájdalom modellben; és a gerincvelői motoros működések szabályozásában résztvevő premotor interneuronok neurokémiai tulajdoságait. Eredményeink jelentős mértékben hozzájárultak a gerincvelői neuronok morfológia, fiziológiai és neurokémiai tulajdonságainak pontosabb megértéséhez, és ezen keresztül ahhoz, hogy pontosabb képet alkothassunk a gerincvelői neuronoknak a nociceptív és motoros feladatok kivitelezésében betöltött szerepéről. Eredményeink hozzájárultak a fájdalomérzet kiváltásában szerepet játszó gerincvelői szintű szenzoros ingerület feldolgozási folyamatok pontosabb megértéséhez. Rávilágítottuk a figyelmet olyan molekulákra, amelyek eddig nem kaptak megfelelő figyelmet a fájdalomkutatásban. Eredeti megfigyeléseink kiindulópontul szolgálhatnak újabb, az eddigieknél hatékonyabb és kevésbe addiktív fájdalomcsillapító eljárások kidolgozásához. | The aim of the project was to investigate the organization and neurochemical properties of spinal neural circuits underlying nociceptive information processing and motor control. In addition, we also intended to study the plasticity of sensory neural microcircuits of the superficial spinal dorsal horn evoked by inflammatory chronic pain. Thus, we investigated the molecular anatomy of synaptic contacts between axon terminals of nociceptive primary afferents and secondary sensory spinal neurons; synaptic interconnectivity, physiological and neurochemical properties of propriospinal neuron in the superficial spinal dorsal horn; plasticity of spinal neural microcircuits evoked by chronic subcutaneous inflammation; and the chemical properties of premotor interneurons participating in the coordination of spinal motor activities. Our results provided a substantial contribution to the understanding of the morphological, physiological and neurochemical properties of spinal neurons, and also enabled us to obtain a better understanding about nociceptive and motor activities at the level of the spinal cord. We provided new insights into the organization of pain processing spinal microcircuits, fundamental mechanisms of activity-evoked neural plasticity. We have described molecular mechanisms that have not received enough attention in pain research till now. Our original observations may assist in developing effective therapeutic strategies for chronic pain syndromes

Augmentation of Ca2+ signaling in astrocytic endfeet in the latent phase of temporal lobe epilepsy

Astrocytic endfeet are specialized cell compartments whose important homeostatic roles depend on their enrichment of water and ion channels anchored by the dystrophin associated protein complex (DAPC). This protein complex is known to disassemble in patients with mesial temporal lobe epilepsy and in the latent phase of experimental epilepsies. The mechanistic underpinning of this disassembly is an obvious target of future therapies, but remains unresolved. Here we show in a kainate model of temporal lobe epilepsy that astrocytic endfeet display an enhanced stimulation-evoked Ca(2+) signal that outlast the Ca(2+) signal in the cell bodies. While the amplitude of this Ca(2+) signal is reduced following group I/II metabotropic receptor (mGluR) blockade, the duration is sustained. Based on previous studies it has been hypothesized that the molecular disassembly in astrocytic endfeet is caused by dystrophin cleavage mediated by Ca(2+) dependent proteases. Using a newly developed genetically encoded Ca(2+) sensor, the present study bolsters this hypothesis by demonstrating long-lasting, enhanced stimulation-evoked Ca(2+) signals in astrocytic endfeet