Pikkuaivot, Bergmannin gliasolut ja niiden glutamaatin kuljettajat EAAT1 ja EAAT2

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17663137

Glutamaatin kuljettajilla on tärkeä tehtävä pitää matalana solun ulkoisen glutamaatin määrää, mikä  suojelee neuroneita excitotoksisilta vaurioilta.  Näiden kuljettajien aktiivisuus  rajoittaa myös  stimuloivien postsynaptisten virtojen (EPSC)  amplitudia ja kestoa glutamaattiergisissä synapseissa.
Keskushermostosta tiedetään viisi erillistä glutamaatin kulejttajaa (EAAT 1-5) ja ne on kloonattu.
Gliiasolujen glutamaatin kuljettajat EAAT1 eli GLAST ja EAAT2 eli GLT-1 ilmenevät Bergmannin gliasolujen ulokkeiden  pinnoilla pikkuaivoissa  ja nämä gliasolut  kietoutuvat  Purkinjen solujen dendriittien stimuloivien ( excitatoristen) synapsien ympärille   estäen glutamaatin turhaa leviämistä  synapsikohdasta kauemmaksi  ja täten täsmentäen  synaptista johtumista).

• Abstract

• Glutamate transporters play critical roles in the maintenance of low extracellular concentrations of glutamate, which protects neurons from excitotoxic injury. The activity of these transporters also restricts the amplitude and duration of excitatory postsynaptic currents (EPSCs) in glutamatergic synapses. In the CNS, five distinct glutamate transporters (GLAST/EAAT1, GLT-1/EAAT2, EAAC1/EAAT3, EAAT4 and EAAT5) have been cloned. Glial glutamate transporters, GLAST and GLT-1, are expressed on surface membranes of processes of Bergmann glia (BG) wrapping excitatory synapses on dendritic spines of Purkinje cells (PCs) in the cerebellum.

 GLAST eli EAAT1  on hallitseva glutamaatinkuljettaja pikkuaivojen Bergmanin gliasoluissa ja sitä ilmenee 6 kertaa enemmän kuin EAAT2- kuljettajaa (GLT-1). Tässä artikkelin työssä tutkijat kartoittivat  Bergamnin solusta  näiden glutamaatin kuljettajien  tehtäviä  ja analysoivat nousevin säikein  ja paralleelisäikein  kulkevia EPSC virtoja.
He tulivat johtopäätökseen että gliaaliset glutamaatin kuljettajat  Bergmannin gliasoluissa  estvät yksittäisestä  nousevasta säikeestä (CF)  vapautuvan glutamaatin  läikkymistä yli toiseen Purkinjen soluun, joka ei   toiminut k. o.  synapsin muodostuksessa . Näin   sillä oli essentiellinen merkitys pitämässä yllä funktionaalista yhden suhde yhteen  liittymään nousevan säikeen ja Purkinjen solun kesken. Artikkelissa pohditaan myös     gliaalisten ja neuronaalisten kuljettajien  erilaisia rooleja  Purkinjen solun synapseissa.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Gray706.png

https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/images/e/ea/Neural_Circuit_in_the_Cerebellum.jpg

•  GLAST is a dominant glutamate transporter in BG, being expressed 6-fold more abundantly than GLT-1. To clarify roles of the transporters in BG, we analyzed the properties of climbing fiber- and parallel fiber-mediated EPSCs (CF-EPSCs and PF-EPSCs) in PCs of GLAST-deficient mice. We also used a novel antagonist of glutamate transporters, (2S,3S)-3-[3-(4-methoxybenzoylamino) benzyloxy] aspartate (PMB-TBOA) that specifically blocks GLAST and GLT-1 at extremely low concentrations. In the GLAST-deficient mice, the application of cyclothiazide (CTZ) that reduces desensitization of AMPA receptors increased the peak amplitude of the EPSCs and prolonged their decays more markedly than in wild-type mice, indicating that GLAST contributes to the uptake of glutamate that floods out of the synaptic cleft. Furthermore, multiple discrete steps of CF-EPSCs composed of a conventional fast-rising CF-EPSC and small, slow-rising EPSCs occurred in 80% of PCs tested in GLAST-deficient mice. These multiple discrete steps of CF-EPSCs were also induced in wild-type mice by the application of PMB-TBOA.

•  This indicates that the glial transporters in BG prevent glutamate released from a single CF from spilling over to neighboring PCs other than the synaptically connected PC, and thus play an essential role in the maintenance of the functional one-to-one relationship between CFs and PCs. Differential roles of the glial and neuronal glutamate transporters in PC synapses are also discussed.