Localización de las isoformas 2 y 3 del receptor de ryanodina en espinas dendríticas de neuronas de cultivos primarios de hipocampo de rata

Abstract

El hipocampo es una región del cerebro implicada en la plasticidad sináptica y la formación de la memoria; ambos procesos requieren señales neuronales de Ca2+ generadas por la entrada de Ca2+ a través de canales de Ca2+ de la membrana plasmática y la liberación de Ca2+ del retículo endoplásmico (RE). Mediante la liberación de Ca2+ inducida por Ca2+, el receptor de ryanodina (RyR), un canal de Ca2+ residente en el RE, amplifica y propaga las señales de entrada de Ca2+, lo que conduce a la activación de las vías de señalización citoplasmáticas y nucleares dependientes de Ca2+ necesarias para los procesos de plasticidad sináptica y memoria. Trabajos anteriores han demostrado que el hipocampo de roedores expresa principalmente la isoforma RyR2, con niveles de expresión más bajos de la isoforma RyR3 y niveles casi indetectables de la isoforma RyR1; tanto la isoforma RyR2 como la RyR3 tienen papeles centrales en la plasticidad sináptica y en los procesos de memoria dependientes del hipocampo. Aquí describimos que las espinas dendríticas de las neuronas primarias del hipocampo expresan la isoforma RyR3 del canal, que también se expresa en el cuerpo neuronal y en las neuritas. Por el contrario, la isoforma RyR2, que se expresa ampliamente en el cuerpo neuronal y en las neuritas de las neuronas primarias del hipocampo, está ausente de las espinas dendríticas. Proponemos que esta distribución asimétrica es relevante para la función neuronal del hipocampo. Sugerimos que la isoforma RyR3 amplifica las señales de entrada de Ca2+ generadas por la actividad neuronal en las espinas dendríticas postsinápticas, desde donde se propagan a la dendrita y activan principalmente la liberación de Ca2+ mediada por la isoforma RyR2, lo que conduce a la propagación de señales de Ca2+ al soma y al núcleo, donde activan la expresión de genes que median la plasticidad sináptica y la memoria.

The hippocampus is a brain region implicated in synaptic plasticity and memory formation; both processes require neuronal Ca2+ signals generated by Ca2+ entry via plasma membrane Ca2+ channels and Ca2+ release from the endoplasmic reticulum (ER). Through Ca2+-induced Ca2+ release, the ER-resident ryanodine receptor (RyR) Ca2+ channels amplify and propagate Ca2+ entry signals, leading to the activation of cytoplasmic and nuclear Ca2+dependent signaling pathways required for synaptic plasticity and memory processes. Earlier reports have shown that the rodent hippocampus expresses mainly the RyR2 isoform, with lower expression levels of the RyR3 isoform and almost undetectable levels of the RyR1 isoform; both the RyR2 and RyR3 isoforms have central roles in synaptic plasticity and hippocampal-dependent memory processes. Here, we describe that dendritic spines of primary hippocampal neurons express the RyR3 channel isoform, which is also expressed in the neuronal body and neurites. In contrast, the RyR2 isoform, which is widely expressed in the neuronal body and neurites of primary hippocampal neurons, is absent from the dendritic spines. We propose that this asymmetric distribution is of relevance for hippocampal neuronal function. We suggest that the RyR3 isoform amplifies activitygenerated Ca2+ entry signals at postsynaptic dendritic spines, from where they propagate to the dendrite and activate primarily RyR2-mediated Ca2+ release, leading to Ca2+ signal propagation into the soma and the nucleus, where they activate the expression of genes that mediate synaptic plasticity and memory.