Glutamate receptors in NG2-glial cells: gene profiling and functional changes after ischemic brain injury

Abstract

Glutamát je hlavním excitačním neuropřenašečem v mozku savců a jeho přenos je zodpovědný za vyšší mozkové funkce, jako jsou učení, pamět či kognice. Účinek glutamátu je zprostředkován různými typy glutamátových receptorů, jejichž vlastnosti byly doposud studovány převážně v neuronech. Glutamátové receptory jsou ovšem exprimovány také v NG2 gliových buňkách, nicméně jejich role, jak ve zdravém tak i v poškozeném mozku, není zcela známá. Cílem této práce bylo objasnit složení a funkce těchto receptorů u NG2 gliových buněk za fyziologických podmínek a po fokální cerebrální ischemii. K tomuto účelu jsme použili transgenní myši, ve kterých jsou NG2 gliové buňky značeny pomocí fluorescenčního proteinu, což nám umožnilo jejich přesnou identifikaci. Analýza expresního profilu glutamátových receptorů v NG2 gliových buňkách byla provedena pomocí metody RT-qPCR na úrovni jedné buňky. Dále byla použita imunohistochemie a fluorescenční metoda zobrazování intracelulárních hladin vápenatých iontů (calcium imaging) pro detekci glutamátových receptorů na úrovni proteinu a charakterizaci jejich funkčních vlastností.

Glutamate is the main excitatory neurotransmitter in the mammalian brain and its transmission is responsible for higher brain functions, such as learning, memory and cognition. Glutamate action is mediated by a variety of glutamate receptors, though their properties were until now studied predominantly in neurons. Glutamate receptors are expressed also in NG2-glia, however their role under physiological conditions as well as in pathological states of the central nervous system is not fully understood. The aim of this work is to elucidate the presence, composition and function of these receptors in NG2-glia under physiological conditions and following focal cerebral ischemia. For this purpose we used transgenic mice, in which NG2-glia are labeled by a fluorescent protein for their precise identification. To analyze the expression pattern of glutamate receptors in NG2-glia we employed single-cell RT-qPCR. Furthermore, we used calcium imaging to characterize their functional properties.