Synaptinen plastisuus. AMPA-R (Strandberg J)

LÄHDE: Strandberg Joakim. Developmental plasticity of the glutamate synapse: roles of low frequency stimulation, Hebbian induction and the NMDA receptor. ISBN: 978-91-628-7882-5.

• Kaikkein perustavin ja yleisin stimuloiva (excitatorinen) hermovälitys aivoissa tapahtuu välittäjäaineella glutamaatilla AMPA-reseptoriin (AMPA-R).

Kun postsynaptinen AMPA-reseptori aktivoituu glutamaatista ( glutamiinihaposta, joka on aminohappo), se muuttuu natriumjoneja (Na+) ja kaliumjoneja (K+) läpäiseväksi. Tästä salliutuu suuri natriumjonien sisäänvirtaus ja samalla tapahtuu DEPOLARISAATIO postsynaptisessa neuronikalvossa ja syntyy excitatorinen postsynaptinen potentiaali (EPSP).

• Minkälainen on AMPA-reseptorin rakenne?

Se on tetrameeri, jolla on alayksikköjä ( subunits ) GluRA-D tai GluR1-4. Näille reseptoreille on kuitenkin luotu uusi terminologia ( Collingridge et al. 2009) ja nyt nimetään näitä alayksikköjä yleisnimellä GluA ja niitä on GluA1- A4
Alayksikköjen rakenteessa on myös erotettavissa kaksi ryhmää sen perusteella, miten pitkä on C-terminaali.
C-terminaali on pitkä alayksiköillä GluA1, GluA4.
C-terminaali on lyhyt alayksiköillä GluA2 ja GluA3.

• AMPA-reseptorissa voi olla alayksikköjä erilaisissa kombinaatioissa ja eri kombinaatioilla on erilaisia funktionaalisia piirteitä.

ESIM. Sellainen AMPA-R, jossa on lyhyitä alayksiköitä ( kuten GluA2A3), saattaa liikkua konstitutiivisesti kalvoon sisälle ja kalvosta ulos.
Mutta sellainen AMPAR, jsosa on pitkiä C-terminaaleja( kuten GluA1A2) ei pysty tekemään niin muuten kuin vain aktiviteetista riippuvalla tavalla.

Sellainen AMPAR, josta puuttuu GluA2 alayksikkö, sallii natriumin (Na+) ja kaliumin (K+) lisäksi myös kalsiumin läpimenon(Ca++).
Lisäksi voi olla alayksiköistä erilaisia variantteja, "splice variants", koska jokainen alayksikkö voi ilmentää "flip" tai "flop" isoformia. "Flip"-variantti reseptorialayksiköstä ei desensitoidu ( muutu epäherkäksi) niin nopeasti eikä niin paljon kuin "flop"variantti.
Lisäksi tunnetaantaan sellainenkin GluA2long "splice variant", variantti, jossa on pitempi C-terminaali, jolloin se käyttäytyy samoin kuin GluA1 ja GluA4 alayksiköt.

GluA4 ilmenee piikkinä melko pian syntymän jälkeen ja jonkin ajan kuluttua häviää kokonaan.
GluA1- GluA3 ilmenemä lisääntyy parin ensimmäisen syntymän jälkeisen viikon aikana.

"Flip"variantteja ilmenee sikiökehityksen alkuaikoina, kun taas "flop"variantteja alkaa ilmetä merkitseviä määriä hieman syntymän jälkeen.
GluA2long tekee piikin syntymän jälkeen ja sitten vähenee.

• Hippokampin neuronien aikuisempi AMPA-alayksikkömalli on hallitsevasti GLuA1 ja GLuA2.

Aivan syntymän jälkeen esiintynyt GluA2 oli 80%:sti GluA1A2 heteromeeriä ja
alle 20% GluA2A3 heteromeeriä. Siis tähän aikaan puuttuu CA1-pyramidaalisoluista AMPA-R GluA2, josta puuttuu kalsiumpermeabiliteetti.

• AMPA-reseptoriin ja muihin apuyksikköihin sitoutuminen saattaa muuntaa johtuvuutta ( the conductance), reseptorin epäherkkyyttä ( desensitization), jonikanavan inaktivisuutta (deactivation of the channels), reseptorien farmakologiaa.

Tällaisia apu-alayksiköitä on TRAP ( transmembrane AMPA-R regulatory proteins), cornichon proteins.
TRAP on myös mukana AMPA-reseptorien liikehtimisessä synapsiin ja synapsista poispäin.

• HIPPOCAMPUS:

http://www.mpg.de/bilderBerichteDokumente/dokumentation/jahrbuch/2004/neurobiologie/forschungsSchwerpunkt/Web.jpeg

• AMPAR voi esiintyä presynaptisesti, mutta ei CA3-CA1 synapsissa.

niinpä presynaptista AMPA-R voi löytyä mossy fiber (mf)-CA3 synapsista ja siinä se voi säätää glutamiinihapon(Glu) vapautumista natriumin( Na+) sisäänvirtauksella ( influx) sekä metabotrooppisten prosessien kautta.