Células NG2 : propiedades intrínsecas de membrana y actividad sináptica gabaérgica

Abstract

Las células NG2, consideradas una de las cuatro principales células gliales en el cerebro postnatal, reciben contactos funcionales desde neuronas GABAérgicas y Glutamatérgicas. En el presente trabajo, las células NG2 fueron registradas con la técnica de Patch-Clamp con el fin de analizar sus propiedades intrínsecas de membrana y su actividad sináptica durante el desarrollo postnatal en rebanadas de corteza somatosensorial de ratón transgénico NG2-DsRed. Demostramos que tanto las propiedades intrínsecas de membrana incluyendo las corrientes de potasio y sodio son modificadas durante el desarrollo. En la segunda semana postnatal (PN), las células NG2 se caracterizaron en cuanto a sus propiedades pasivas observándose una resistencia de membrana de 107.2 MΩ y un potencial de reposo de membrana hiperpolarizado (-80.4 mV). Las conductancias de potasio mostraron una relación I-V con una rectificación en la corriente de salida. Las corrientes de sodio fueron de gran amplitud y en la mayoría de los casos dieron origen a un pequeño e inmaduro potencial de acción. Sin embargo, a la cuarta semana PN, las células NG2 sufrieron importantes cambios: un aumento en el potencial de membrana de reposo; una disminución tanto en la resistencia de membrana como en la amplitud de las corrientes de sodio; un aumento en el componente persistente de las corrientes de potasio de salida y una relación lineal en su curva I-V. Por otro lado, se ha sugerido que las células NG2 corticales parecen estar principalmente conectadas por sinapsis provenientes de interneuronas GABAérgicas. De este modo, estudiamos la transmisión GABAérgica de las células NG2 durante el desarrollo. Encontramos que la actividad sináptica disminuyó durante la cuarta semana PN, probablemente por una reducción en el número de sinapsis. De hecho, en presencia del potente secretagogo rojo de rutenio, las corrientes postsinápticas miniatura fueron raramente observadas en la cuarta semana PN. Por otro lado, la morfología del cuerpo celular y procesos de estas células fue analizada con biocitina, en donde esta no parece cambiar durante el desarrollo postnatal. Finalmente, a nivel postsináptico, las células NG2 expresaron el mismo número de receptores GABAA funcionales durante el desarrollo PN, lo cual sugiere que la activación de estos receptores, en el estado de desarrollo de cuatro semanas PN, depende de GABA que difunde desde sinapsis neuronales distantes. Nuestros resultados sugieren que el rol de las células NG2 en etapas tardías de desarrollo no es el mismo que el desempeñado en etapas tempranas, sin embargo queda por esclarecer cual es su real función dentro del circuito neuronal.

NG2 cells, considered as a fourth major type of glia in the postnatal brain, receive functional glutamatergic and GABAergic synaptic contacts from neurons. In the present work, by using patch-clamp recordings we analysed both the membrane intrinsic properties and synaptic activity of NG2 cells in acute slices of the barrel cortex of NG2-DsRed transgenic mice during postnatal development. We demonstrated that the membrane intrinsic properties including the expression of sodium and outward potassium currents of NG2 cells are modified during development. At the second postnatal (PN) week, NG2 cells showed a membrane resistance of 107.2 MΩ and a highly hyperpolarized membrane resting potential (-80. 4 mV). The potassium conductances showed an outward rectifying I-V relationship. The sodium currents were large and in most of the cases, give rise to a small immature action potential. However, at the fourth postnatal week, NG2 cells underwent important changes: an increase in the membrane resting potential; a decrease in the membrane resistance as well as the sodium current amplitude; an increase in the sustained outward potassium current and a linear shape of the I-V curves. Besides, neocortical NG2 cells seem to be mainly connected by synapses from GABAergic interneurons. We thus studied the GABAergic synaptic transmission of NG2 cells during development. We found that synaptic activity decreases at the fourth PN week, probably by a reduction in the number of synapses contacting these cells. Indeed, very few miniature postsynaptic currents were observed in the presence of the potent secretagogue ruthenium red, compared to those of NG2 cells at the second PN week. Also, the morphology of the cellular body and processes of these cells was analyzed with biocytin and does not seem to change during postnatal development. Finally, in a postsynaptic level, NG2 cells express the same number of functional GABAA receptors during postnatal development, suggesting that the activation of these receptors, at the fourth PN week it is depending on GABA liberated from distant neuronal synapses. Our results suggest that the role played by NG2 cells in later stages of development are not the same of that played in younger stages, but it remains unclear their real function in neuronal circuits.