The role of link proteins in the stabilization of the brain extracellular matrix and in formation and maintaining of the perineuronal nets

Abstract

Extracelulární prostor vyplňují specifické makromolekuly vytvářející extracelulární matrix, která díky obsaženým negativním nábojům může ovlivňovat difuzi vody, iontů a molekul. V určitých oblastech mozku, vytváří molekuly extracelulární matrix komplexní, síťovitou struktury tzv. perineurální sítě, které se poprvé objevují s koncem kritické periody, stabilizují synapse a snižují synaptickou plasticitu. Úlohu Bral2 proteinu v stabilizaci perineurálních sítí jsme studovali pomocí měření difuzních parametrů iontoforetickou TMA+ metodou v reálném čase a pomocí imunohistochemické analýzy GFAP pozitivních buněk a kvantifikace exprese specifických molekul extracelulární matrix u kontrol a Bral2 deficientních myší. Dále byly porovnány změny vzniklé delecí spojovacího proteinu Bral2 se změnami, které nastaly po enzymatickém natrávení extracelulární matrix. U Bral2 deficientních myší jsme ve srovnání s kontrolou nalezli signifikantní snížení tortuosity v jádře trapézovitého tělesa. Tato změna se projevuje až v důsledku stárnutí a u mladých myší nebyla prokázána. Imunohistochemická analýza ukázala, že inferior colliculus neobsahuje perineurální sítě založené na Bral2 a brevikanu a použili jsme ho proto jako negativní kontrolu. V obou jádrech však byli viditelné perineurální sítě založené na Crtl1 a agrekanu....

The brain extracellular space (ECS) contains specified macromolecules forming the extracellular matrix (ECM), containing a high amount of negative charges that could bind water or other soluble ions and molecules diffusing within the ECS. In specific brain areas, the ECM molecules form a condensed, reticular-like structure of perineuronal nets (PNNs). It has been found that PNNs appear at the end of the critical period, when they stabilize the synapses and terminate their plasticity and may have also neuroprotective function. To study the role of brain link protein 2 (Bral2) in stabilizing the ECM complexes, we employed the real-time iontophoretic method and immunohistochemical analysis to show the difference in the ECS diffusion parameters and level of expression of the ECM molecules between the wild type and Bral2-deficient mice. We also compared changes in the ECS diffusion parameters induced by Bral2 deficiency with those appeared after enzymatic destruction of the ECM by the chondroitinase ABC (chABC). In the Bral2-deficient mice, we discovered significantly decreased values of tortuosity in the trapezoid body. This difference was age related and did not manifest itself in young mice. Immunohistochemical analysis showed that inferior colliculus does not contain Bral2-brevican based...