Hipocampo alterado en función sináptica selenoprotein P ratones deficientes

Selenio (Se) es una forma natural de micronutrientes que es esencial para varios conocidos principales vías metabólicas, incluyendo la hormona tiroidea metabolismo [1 - 3] y sistemas de defensa antioxidante [4, 5] en los seres humanos y roedores. Dietética de selenio puede existir como seleniometionina, selenocysteine, selenito o selenato [6] y se incorpora como selenocysteine en un subconjunto específico de selenio que dependen de las proteínas (selenoproteins) [7]. De particular interés son los selenoproteins implicados en el estrés oxidativo, como los enzimas glutation peroxidasa (GPX clásica-1, gastrointestinal GPX-2, plasma GPX-3, fosfolípidos Hidroperóxido de GPX-4) y la thioredoxin reductasa 1 y 2 (TR) [ 8, 9]. La ingesta de selenio tiene un delicado equilibrio entre los efectos nocivos del exceso de selenio conduce a la absorción de selenio toxicidad y los efectos perjudiciales sobre la función selenoprotein durante la deficiencia de selenio. Curiosamente, el SNC parece ser resistente a las fluctuaciones de selenio y pueden mantener niveles estables a pesar de agotamiento casi total de la dieta absorción de selenio [10]. Esto sugiere que el proceso de selenio de transporte necesarios para selenocysteine incorporación de proteínas es importante para la función normal CNS.

Aproximadamente el 60% de selenio en el plasma está presente como selenoprotein P [11]. Esta proteína se diferencia de otros selenoproteins en el sentido de que incorpora hasta 10 Se átomos por molécula en forma de selenocysteine en contraposición a la única selenocysteine incorporado en otros selenoproteins [12]. Selenoprotein P es abundante en todo el cuerpo lo que sugiere que una función es la de servir como principal transportista en la entrega de selenio sistémica [13, 14]. Esto es especialmente evidente en el SNC donde selenoprotein P niveles pueden mantenerse independientes de plasma de selenio [15]. Sin embargo, la ablación genética de selenoprotein P resultados en la reducción, pero no una disminución en CNS asociada a los niveles de selenio, lo que sugiere que el selenio otras proteínas para compensar la deficiencia de P selenoprotein y apoyar la hipótesis de que los niveles basales de selenio es esencial para el cerebro y tienen una prioridad de las ofertas de selenio [3, 16]. Sepp1 (-/-) ratones alimentados con una deficiencia de selenio dieta muestran graves disfunciones motoras asociadas con la degeneración de neuronas, que pueden evitarse con la administración de suplementos dietéticos de alto selenio [16 - 18].

La reducción de la dieta de selenio puede tener efectos significativos en los niveles de selenoproteins implicados en el estrés oxidativo, como el glutatión peroxidasas, thioredoxin reductases y metionina sulfóxido reductases [19, 20]. Selenio, a través de la incorporación en selenoproteins, prevé la protección de especies reactivas del oxígeno (ROS) inducida por daño celular [21]. Dado que el estrés oxidativo, y la posterior producción de ROS, que ha sido implicada en enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la distrofia muscular de Duchenne [22], también puede haber un papel para el selenio en estos trastornos. En el presente estudio se analizaron las consecuencias de selenoprotein P deficiencia en la capacidad cognitiva y la función sináptica con un enfoque en el hipocampo, un área de la CNS íntimamente implicada en el aprendizaje y la memoria de procesos. Sepp1 (-/-) ratones no demostrar abiertamente el comportamiento de fenotipo , Pero tenían un sutil perturbación en la adquisición de aprendizaje espacial y la memoria. Por el contrario, la transmisión sináptica está alterado y a corto y largo plazo plasticidad sináptica está gravemente perturbado en el área CA1 del hipocampo. Curiosamente, hemos encontrado que cuando Sepp1 (+/+) ratones fueron alimentados con una dieta baja Selenio (0 mg / kg), también exhibió alterado la transmisión sináptica y la plasticidad sináptica. Nuestras observaciones sugieren un papel importante para ambos selenoprotein P y selenio en la dieta global adecuada función sináptica.

Littermates obtenidos a partir de Sepp1 (+/-) cruces eran genotipo, tal como se describe anteriormente [16]. Esta línea se ha cruzado de nuevo-a C57BL6 / J diez veces. Los animales fueron alimentados con una levadura Torula a base de dieta suplementada con cualquiera de 0 mg Se / kg o 1 mg Se / kg en forma de selenito de sodio [18] y ubicado en un 10/14 horas luz / oscuridad ciclo. Los ratones utilizados para el comportamiento fueron alimentados con una dieta de 1 mg Se / kg. Comportamiento de ensayo se realizó con 3-5 meses de edad los hombres y las mujeres durante el ciclo de luz. No dependen de género se observaron diferencias en ninguno de los ensayos, por lo que los datos se combinaron para la presentación gráfica y análisis estadístico. Todos los ensayos con animales procedimientos fueron aprobados por el Cuidado de Animales institucional y el empleo Comisión de la Universidad de Vanderbilt y el NIH seguido las directrices para el cuidado y el uso de animales de laboratorio.

Sepp1 (-/-) y Sepp1 (+/+) ratones alimentados con 1 mg Se / kg y Sepp1 (+/+) ratones alimentados con 0 mg Se / kg, fueron anestesiados por isofluorane y transcardially perfundidos con helado limpieza de solución (0,1 M - fosfato tamponado solución salina), seguido por el 4% de paraformaldehído (PFA) en 0,1 M tampón fosfato. Brains fueron disecados, incubados en la noche a la mañana del 4% PFA a 4 ° C y cryoprotected con 30% de sacarosa. 40 μ m coronal se cortaron secciones usando un criostato (Leica CM 3050S) y montado en gelatina revestido con diapositivas. Tejidos se tiñen con el 0,1% toludine azul para visualizar la estructura celular del hipocampo.

A partir de la velocidad de la varilla comenzó a las 4 rpm y el aumento a 40 revoluciones por minuto durante un período de 5 min. Latencia a caída fue registrada como el momento en que el ratón cayó de la barra o no seguir caminando en la vara después de dos revoluciones. Los ratones se les dio cuatro juicios por día con un juicio entre el intervalo de 1 hora durante dos días consecutivos. Los datos representan la media ± SEM. Student's t test fue utilizado para el análisis estadístico con una p <0,05 como significación criterios.

Total distancia recorrida en la cámara de campo abierto (27 × 27 cm) durante 15 minutos en condiciones normales de habitación condiciones de iluminación fue ensayada. Mouse actividad se midió en un 16 fotorreceptor vigas de todas las partes de la cámara conectada a un programa Activity Monitor (Med Associates, Inc). Zona análisis se realizó para determinar el tiempo de permanencia en el centro de la cámara (mediante la designación de un 8 cm x 8 cm región) en comparación con el perímetro. Los datos representan la media ± SEM. Student's t test fue utilizado para el análisis estadístico con una p <0,05 como significación criterios.

La más elevada laberinto aparato consta de dos brazos abiertos (30 cm × 5 cm) y dos privadas de armas (30 cm × 5 cm × 15 cm) conectados por una plaza central y la posición de plataforma de 40 cm por encima del suelo. Los ratones fueron colocados en los brazos abiertos frente a la privada de armas al comienzo del período de sesiones 5 min. Los datos representan el tiempo total gastado en los distintos lugares ± SEM. Student's t test fue utilizado para el análisis estadístico con una p <0,05 como significación criterios.

La formación para el contextuales y cued miedo acondicionado consistía en un 2 min período de exploración, seguida por dos estímulo condicionado (CS)-estímulo incondicionado (EE.UU.) parejas separadas por 90 segundos (tono: 85 dB de ruido blanco, 30 s de duración; pie intensidad de choque: 0,5 mA, 2 s de duración). Contexto pruebas se realizaron en la cámara acondicionado 2 horas, 24 horas, y 1 semana post entrenamiento. Cue pruebas se realizaron en una cámara de 2 disímiles y 24 horas después de la formación; congelación de referencia fue monitorizada antes de la presentación del tono (85 dB de ruido blanco, 3 min de duración). La congelación se define como la ausencia de movimiento durante 2 segundos y medir objetivamente por una moción programa de monitoreo (Med Associates, Inc). Los datos representan la media ± SEM. Student's t test fue utilizado para el análisis estadístico con una p <0,05 como significación criterios.

La formación de la plataforma escondida versión del laberinto de agua Morris constaba de cuatro ensayos (60 s máximo; inter-ensayo intervalo de tiempo, 60 min) cada día con el cambio de ubicación de inicio de cada ensayo, para evitar el sesgo cuadrante. En los días 5, 7 y 10, una sonda de prueba se administró antes de la formación mediante la eliminación de la plataforma y la vigilancia de los animales trayectoria de más de 60 seg. La plataforma de prueba visible se realizó 2 horas después de la última sesión de entrenamiento en el día 10. Una nueva plataforma se colocó en el cuadrante opuesto de donde fueron entrenados. Por encima de la plataforma sumergida es una gran bandera roja. Los ratones fueron colocados en el cuadrante opuesto y las latencias para encontrar la nueva plataforma se registraron. Animal nadar caminos se registran objetivamente con un sistema de seguimiento de video (HVS Análisis de Imagen VP-200). Los datos representan la media ± SEM. Student's t test de regresión lineal y χ ² pruebas se utilizaron para el análisis estadístico con una p <0,05 como significación criterios.

400 μ m Hippocampus rebanadas se prepararon con un vibratome de 3-5 meses de edad ratones, tal como se describe anteriormente [23]. En pocas palabras, los animales fueron sacrificados y cerebros fueron rápidamente colocados en frío de alta solución de sacarosa de corte (en mm: 110 sacarosa, 6 NaCl, KCl 3, 26 NaHCO _3, 1,25 NaH ₂ PO _4, 7 MgCl _2, 0,5 CaCl _2, 0,6 de sodio ascorbato y 10 de glucosa, pH 7.3-7.4) y oxigenada con un 95% O ₂ / 5% CO _2. El hipocampo fue disecada y dejarse que a RT 1:1 en una solución de corte solución artificial y líquido cefalorraquídeo (ACSF: que contiene en mm: 125 NaCl, KCl 2,5, 1,25 NaH ₂ PO _4, 26 NaHCO _3, 1,2 MgCl _2, 2,0 CaCl _2, y 10 de glucosa, pH 7,3-7,4) antes de recuperarse en ACSF oxigenada a 30 ° C en la interfaz de grabación de la cámara. Todas las rebanadas se permite un mínimo de 1 hora el tiempo de recuperación sináptica antes de la grabación. Norma técnicas que se informó anteriormente [24] se utilizaron para obtener extracelular grabaciones de campo y la entrega de pares de impulsos y estímulos de 100 Hz. Debido a la elevada mortalidad de Sepp1 (-/-) selenio alimentadas con una dieta deficiente-[18], Sepp1 (-/-) ratones utilizados para electrofisiología se mantuvieron en alta (1 mg Se / kg), selenio dieta.

La generación y caracterización metabólica de la Sepp1 (-/-) ratones se ha descrito anteriormente [16]. Los siguientes experimentos se centran en hipocampo que dependen de aprendizaje y la memoria, así como la medición directa de la transmisión sináptica y la plasticidad en el área CA1 del hipocampo. Por lo tanto se les practicó un examen morfológico bruto de la CNS en general, y específicamente hipocampo, con el fin de identificar las posibles diferencias debidas a alteraciones del desarrollo. Nos parece que Sepp1 (+/+) y Sepp1 (-/-) alimentados Se 1 mg / kg y Sepp1 (+/+) alimentados con una 0 mg Se / kg alimento no altera la morfología bruto de la CNS en general (datos no se muestra) o el tamaño y la organización del hipocampo (Figura 1]. Además, el agotamiento crónico de selenio de la dieta de los adolescentes ratones no da lugar a graves cambios morfológicos en el hipocampo. Estas observaciones sugieren también que cualquier hipocampo que dependen de la conducta o electrofisiológicos fenotipos que observamos no son probablemente el resultado de graves anomalías morfológicas en el hipocampo, sino más bien alterado Sepp-o selenio-dependiente del metabolismo o los procesos de señalización.

Porque se ha demostrado que selenoprotein P desempeña un papel en el mantenimiento de los niveles de selenio en el cerebro y que puede estar relacionado con ciertas enfermedades neurodegenerativas, se examinaron posibles Sepp1 (-/-) de comportamiento en varios fenotipos bien caracterizado paradigmas de comportamiento. Estas pruebas también sirven como controles necesarios cuando dilucidar el papel de selenoprotein P en los procesos cognitivos. Tanto Hill et al (2004) y Schweizer et al (2004) realizó rotorod experimentos para probar la función global del aparato locomotor en Sepp1 ratones deficientes-y encontró la coordinación motora reducida [18, 22]. Se realizó una versión modificada de su protocolo que incluya el aprendizaje motor a través del tiempo. Para ambos días de entrenamiento, se observó que los ratones Sepp1 (-/-) había latencias más cortas se caen a la aceleración de rotorod que sus littermate los controles (Figura 2A]. También se encontró un aumento estadísticamente significativo en las latencias durante los dos días para ambos genotipos. De acuerdo con informes anteriores, encontramos la coordinación motora se ve comprometida en Sepp1 (-/-) ratones y extender los resultados a fin de incluir el aprendizaje motor que se conserva en ausencia de selenoprotein p.

Investigaciones anteriores de la deficiencia de selenio en ratones reveló reducción de actividad en campo abierto y que los ratones gastado menos tiempo en el centro del campo que indica el aumento de la ansiedad-al igual que el comportamiento [25]. Por lo tanto, hemos realizado la misma prueba de campo abierto al ensayo general de actividad locomotora y la ansiedad. Al comparar el total de distancia recorrida durante un 15 minutos de exposición a la cámara no se encontraron diferencias estadísticas entre los Sepp1 (-/-) ratones y Sepp1 (+/+) (Figura 2B]. Zona análisis reveló que ambos genotipos gastado los importes equivalentes de tiempo en el centro de la cámara y la mayor cantidad de tiempo en las zonas circundantes, más cercana a las paredes de la cámara (Figura 2C]. Estos resultados indican que, a diferencia de la dieta deficiencia de selenio, el Sepp1 (-/-) ratones normales exploratorio tendencias y se comportan similar a la de su littermate controles cuando presentó a un nuevo campo abierto.

Un análisis más sensibles de la ansiedad que puede lograrse con la más elevada laberinto. Ambos genotipos demostrado un patrón similar de comportamiento cuando se presenta con los más elevados de laberinto. Los importes equivalentes de tiempo se gastaron en los brazos abiertos del laberinto con la preponderancia de tiempo dedicado a las armas cerrado (Figura 2D]. Estas observaciones son consistentes con el campo abierto y análisis genéticos sugieren que la eliminación de selenoprotein P no tiene un efecto negativo sobre la ansiedad en general-como comportamiento.

Para medir el aprendizaje asociativo miedo y la memoria en ratones Sepp1 (-/-), hemos utilizado un estímulo aversivo (estímulo incondicionado-Estados Unidos, choque leve pie) junto con una señal auditiva (estímulo condicionado-CS, 84 dB tono). Durante la capacitación, los ratones mostraron las tasas de congelación similar cuando se presenta con los dos CS-Estados Unidos parejas durante los 7 min período (Figura 3A]. Para evaluar la memoria a corto plazo de recuperación, los ratones fueron sometidos a contexto y las pruebas cue 2 horas después de capacitación. No se observaron diferencias entre los genotipos, ya sea en la memoria a corto plazo las pruebas (Figura 3B y 3C]. A largo plazo la formación de la memoria asociativa fue ensayada 24 horas después de la formación. Una vez más, el Sepp1 (-/-) ratones fueron indistinguibles de los Sepp1 (+/+) tanto en el contexto y las pruebas de señal (Figura 3B y 3C]. Por último, para evaluar hipocampo que dependen de largo plazo de retención de memoria, hemos puesto los ratones en el contexto de formación 1 semana después la formación de 8 min. No hay diferencia en la congelación, mientras que en el contexto se observó entre los Sepp1 (-/-) y Sepp1 (+/+) ratones (Figura 3D]. En conjunto, estos resultados sugieren que selenoprotein P no es esencial para contextuales o cued aprendizaje asociativo y la memoria.

La interrupción de aprendizaje espacial durante la deficiencia de selenio se ha informado anteriormente [25]. A pesar de la falta de un fenotipo en nuestro asociativo miedo acondicionado paradigma, hemos realizado un aprendizaje espacial de prueba utilizando la plataforma escondida Morris agua laberinto paradigma. Para este estudio, tanto Sepp1 (-/-) y Sepp1 (+/+) Los animales fueron entrenados para localizar una plataforma sumergida en una piscina circular lleno de agua opaca. Distal señales visuales se coloca fuera de la piscina y la latencia de escapar a través de la plataforma se registró para el 4 de juicios por día. Mediante la formación de 3 días, una diferencia estadísticamente significativa en la latencia surgido entre los genotipos (Figura 4A]. Por otra parte, cuando la regresión lineal se realizó en los ensayos individuales para los días 2 y 3, la pendiente de la línea correspondiente a Sepp1 (-/-) ratones latencias no fue significativamente diferente de 0 (pendiente = 0,5), lo que indica que durante esos días de capacitación a los animales no recordaba la ubicación de la plataforma escondida (Figura 4B]. Como era de esperar, la pendiente de la línea correspondiente a Sepp1 (+/+) ratones latencias fue significativamente inferior a 0 (pendiente =- 3.2), indicando el aprendizaje espacial de la ubicación de la plataforma escondida se está produciendo (Figura 4B]. Una sonda de prueba fue emitido el día 5 y ninguna diferencia en el tiempo dedicado a buscar la meta cuadrante se observó entre los genotipos (Figura 4C]. La formación se reanuda el día 6 y otra vez una diferencia en la latencia de escape se observó (Figura 4A]. Para probar si un aumento del tiempo entre la formación y la sonda de prueba revelaría un genotipo-dependiente diferencia en memoria a largo plazo de retención, formados en los días 7, luego otra vez en el día 10 y se lleva a cabo una sonda de prueba. No se encontraron genotipo-dependiente de la diferencia en las latencias de escape (Figura 4A], o en el tiempo dedicado a buscar la meta cuadrante (datos no presentados). Una plataforma de prueba visible se realizó después de 2 horas de capacitación en el día 10. Latencia para encontrar el pabellón plataforma situada frente a la plataforma de formación ha sido registrada. Ambos genotipos mostró latencias similares para encontrar la nueva plataforma (Figura 4D p = 0,70). En conjunto, estos resultados sugieren que Sepp1 (-/-) ratones tienen un sutil y, sin embargo, importante déficit de aprendizaje espacial que no es el resultado de problemas de agudeza visual, capacidad de natación, o motivación y pueden superarse con la formación continua.

A continuación trató de determinar si el aprendizaje espacial déficit observado en ratones Sepp1 (-/-) correlacionado con un defecto en la plasticidad sináptica. Para abordar esta cuestión, hemos examinado las propiedades fisiológicas de estos ratones en el área CA1 del hipocampo, un área del cerebro necesarias para el normal aprendizaje espacial y la formación de la memoria. En primer lugar, hemos evaluado Schaffer garantía-CA1 conectividad sináptica mediante el examen de la general de insumo-producto de las respuestas sinápticas. Hemos estimulado la presináptica fibras con el aumento de las intensidades de estímulo y el registro de la evocado campo CA1 potenciales postsinápticos excitatorios (fEPSPs) en el estrato radiatum a Schaffer garantía sinapsis. Como el aumento de la intensidad de estímulo, la Sepp1 (-/-) rebanadas expuesto fEPSP significativamente mayor que las laderas de tipo salvaje rebanadas (Figura 5A], lo que sugiere un aumento en la activación aferente. Para determinar si esta posibilidad ha contribuido al aumento de evocó Sepp1 (-/-) fEPSP amplitud, analizamos la relación entre los evocados fEPSP talud y la correspondiente descarga de fibra de amplitud, que es una medida de despolarización presináptica. Se encontró que la fibra de similares amplitudes volley, el Sepp1 (-/-) rebanadas exhibió una mayor fEPSP laderas más rebanadas obtenidas a partir de la Sepp1 (+/+) (Figura 5B]. Este resultado sugiere que Sepp1 (-/-) animales han aumentado la transmisión sináptica en el área CA1 del hipocampo.

El aumento de la transmisión sináptica basal sugiere que las sinapsis en Sepp1 (-/-) ratones podría tener una mayor capacidad para someterse a la plasticidad sináptica. Dos a dos pulsos de facilitación (PPF) es una forma de corto plazo plasticidad. Cuando dos pulsos en un corto intervalo de interpulse se dan a la vía aferente, la postsináptica respuesta al segundo estímulo se incrementa cuando se compara con la primera respuesta. Este fenómeno se entiende debido a la residual de calcio en la terminal presináptica de neurotransmisores que facilitan la liberación a la segunda estimulación resulta en el aumento en la respuesta post sináptica [26]. Hemos probado PPF de la entrega de pares de estímulos a intervalos que van desde 20 a 300 ms de separación. El Sepp1 rebanadas (-/-) mostraron significativamente reducida a la facilitación de dos a dos pulsos de estimulación a intervalos de 20, 40 y 120 ms (Figura 5C]. Tomados en conjunto con el input-output relación de datos, estos resultados sugieren que los cambios en ambos presináptica (neurotransmisor alterado en libertad) y postsinápticos propiedades (fEPSP mejora de pistas) el resultado de una pérdida de selenoprotein p.

Un tipo de largo plazo plasticidad exhibidos por la garantía Schaffer-CA1 vía es a largo plazo la potenciación (LTP). Dos trenes de estimulación de alta frecuencia (HFS: 100 Hz, 1 seg) espaciados 20 s aparte fielmente induce la PLP en rodajas obtenidas de ratones de tipo salvaje caracterizado por una transitoria y muy robusto post-tetanic aumento de la pendiente de la fEPSP que es seguido por forma sostenida y menos robusto aumento (Figura 5D]. Sorprendentemente, encontramos que este paradigma no estimulación para obtener LTP en el Sepp1 (-/-) rodajas. Sorprendentemente, ni siquiera un modesto transitoria posterior a la tetanic aumento se observó. De hecho, se observó lo contrario; Sepp1 (-/-) rebanadas respondió a la HFS con un sólido depresión transitoria de la fEPSP pendiente (Figura 5D]. Hemos realizado múltiples HFS (2 trenes de estimulación de 100 Hz, separados por 20 segundos repetido 4 veces con cada emparejamiento dado 5 minutos) en rodajas Sepp1 (-/-) para determinar si un estímulo umbral impide LTP inducción. Hemos encontrado que este protocolo HFS no inducir una mayor potenciación de nuestro estándar de dos trenes de 100 Hz protocolo (datos no presentados). Esto sugiere que la LTP déficit en Sepp1 (-/-) ratones es independiente de la cantidad de HFS presináptica de entrada, pero no excluye la posibilidad de oclusión LTP.

Una aparente papel de selenoprotein P es entregar selenio a la CNS. Hill et al (2004) informó de que cuando Sepp1 (-/-) ratones fueron alimentados con una dieta con un nivel normal de selenio (0,25 mg Se / kg), tuvieron un 43% de reducción en los niveles de selenio en el cerebro [18]. Cuando se Sepp1 (-/-) selenio alimentadas con una dieta deficiente-(0 Se mg / kg), presentan graves alteraciones neurológicas y normalmente no viven últimos 6 semanas de edad, mientras que su tipo salvaje littermates va a sobrevivir incluso con aproximadamente el 50% reducción en los niveles de selenio [18]. Para probar si el Sepp1 (-/-) observado alteraciones de plasticidad sináptica se debieron a la supresión de la selenoprotein P gen durante el desarrollo o la reducción de selenoprotein P y los niveles de selenio en el cerebro adulto, hemos examinado basal transmisión sináptica y la plasticidad sináptica en Sepp1 (+/+) Ratones que fueron alimentados con una deficiencia de selenio de la dieta (0 mg Se / kg; designado Sepp1 (+ / + 0Se)). Es importante señalar que el agotamiento de selenio a través de la dieta de restricción de los resultados en ausencia de selenocysteine y posterior terminación temprana traducción en el sitio de selenocysteine incorporación de todos los selenoproteins, incluidos selenoprotein P [27]. Por lo tanto, Sepp1 (+ / + 0Se) han reducido el selenio en el SNC, junto con una disminución de selenoprotein P [16]. Al igual que el Sepp1 (-/-), rebanadas de hipocampo obtenido de Sepp1 (+ / + 0Se) ratones muestran una mayor postsináptica respuestas a fijarse cada vez mayor intensidad de la estimulación en comparación con el Sepp1 (+/+) ratones alimentados con 1 mg Se / kg ( designado Sepp1 (+ / + 1Se); Figura 6A]. En la figura 6B, el Input-Output relaciones de la Sepp1 (+ / + 0Se) muestran similar a la despolarización presináptica Sepp1 (+ / + 1Se) debido a que la fibra voley amplitudes fueron indistinguibles.

La similitud entre vimos Sepp1 (-/-) ratones y Sepp1 (+/+) 0Se ratones en el aumento de la transmisión sináptica basal no se extiende a pre-sináptica pruebas de dos a dos pulsos de facilitación. A diferencia de la Sepp1 (-/-) rodajas, las rodajas Sepp1 (+/+), independientemente de la dieta, la exposición normal PPF interpulse en todos los intervalos (Figura 6C]. Tomados en conjunto con la observación anterior de que Sepp1 (-/-) rebanadas de exposición reducida PPF, estos resultados sugieren que la ausencia de selenoprotein P durante el desarrollo puede dar cuenta de la existencia del defecto en PPF.

LTP también se altera en lonchas obtenidas a partir de Sepp1 (+/+) 0Se ratones. Al igual que el Sepp1 (-/-) rodajas, Sepp1 (+/+) 0Se rodajas no muestran LTP en respuesta a HFS. Sin embargo, a diferencia de la Sepp1 (-/-) rodajas, Sepp1 (+/+) 0Se rodajas no responden a HFS con un sólido depresión transitoria de la fEPSP pendiente (Figura 6D], lo que sugiere que la combinación de presináptica y la postsináptica disfunción en Sepp1 (-/-) Ratones Mayo subyacen en sus importantes tetanic después de la depresión. Por otra parte, esta observación junto con la PPF datos sugieren que una crónica reducción de selenio durante la edad adulta no recapitular completamente las alteraciones en la función sináptica que el resultado de la supresión genética de selenoprotein p.

La función exacta (s) de selenoprotein P en los tejidos en todo el cuerpo se desconoce, pero desde su descubrimiento en el año 1977 varias características únicas de la proteína han sido identificados (de revisión ver [28]]. En primer lugar, selenoprotein P incorpora 10 selenocysteine residuos en la principal proteína [12]. En contraste, otros identificados selenoproteins existen con la incorporación de una sola selenocysteine. En segundo lugar, selenoprotein P es una fuente abundante de proteínas plasmáticas que se hizo en la mayoría de los tejidos [13, 14]. Las altas concentraciones de selenoprotein P mRNA están en el hígado y el hígado segrega selenoprotein P en plasma y el líquido intersticial [29]. Por último, selenoprotein P contiene dos dominios de la proteína. La primera de dominio consiste en la N-terminal de dominio de residuos hasta justo antes de la segunda incorpora selenocysteine (AA 1-240). Este dominio contiene una heparina vinculante motivo y exposiciones modesta actividad peroxidasa [30 - 32]. El segundo dominio se extiende desde la segunda selenocysteine para el resto de proteínas y contiene los otros nueve ~ selenocysteines. Tomados en conjunto, esto sugiere que selenoprotein P sirve la función esencial de transporte de selenio necesarios para otros tejidos en forma de selenocysteine, manteniendo al mismo tiempo un dominio que puede servir en tejidos específicos de orientación, en particular la CNS.

Es interesante señalar que la dieta de restricción Se Sepp1 (-/-) ratones mantiene relativamente altas concentraciones de selenio en el SNC (Sepp1 (-/-) 86 ± 12 Se ng / g, Sepp1 (+/+) 99 ± 27 Se ng / g ) En comparación con otros tejidos que a menudo muestran 50-90% de reducción en el contenido de Se (riñón, testículo, hígado) [16]. Por lo tanto, el SNC parece demostrar una prioridad para el selenio que va más allá de la capacidad para selenoprotein P-dependiente de selenio entrega. Por otra parte, Se inducida por deficiencia de la dieta a través de restricciones en los resultados de la perturbación de la función motora y la memoria formación [16, 25], pero estas observaciones pueden ser el resultado de muerte celular neuronal en el SNC. Por lo tanto, el presente se han realizado estudios con el fin de definir mejor la contribución de P selenoprotein a la función sináptica más allá de la entrega de selenio [17].

Encontramos distintas de comportamiento fenotípico similitudes y diferencias entre Sepp1 (-/-) ratones y la deficiencia de selenio. Por ejemplo, Sepp1 (-/-) mostrar normal actividad global y que no ha habido cambios en la ansiedad. Por el contrario, la deficiencia de selenio en ratones han reportado disminución de la actividad en la prueba de campo abierto y el aumento de la ansiedad como ha demostrado disminución de la entrada en el centro del campo [25]. Esto sugiere que la función cerebelosa es especialmente sensible a la reducción de selenio, que es apoyada por el déficit en el equilibrio y la coordinación determinada por el cerebelo-dependiente rotorod prueba. El aprendizaje espacial evaluó Morris con la plataforma de pruebas ocultas se vea perturbado en tanto Sepp1 (-/-) y ratones con deficiencia de selenio ratones, aunque el déficit en Sepp1 (-/-) ratones es sutil y se pueden superar con la formación continua. El aumento del tiempo de latencia para los días 3, 4 y 6 sugieren un déficit de aprendizaje en la adquisición, pero la falta de un defecto tras la sonda pruebas el día 5 sugiere que la retención de recuerdos, una vez formado no se ven afectadas. La sutileza de este déficit de aprendizaje es más evidente a la luz de normal el miedo condicionado asociativo en el aprendizaje Sepp1 (-/-) ratones en comparación con Sepp1 (+/+).

Habida cuenta de que no fenotipo anormal para el hipocampo-dependiente miedo acondicionado prueba, que no esperaba ver alguna operación inusual electrofisiología resultados. Sin embargo, lo más sorprendente de los resultados de estos estudios se observaron en la caracterización electrofisiológico de la función sináptica en el área CA1 en el hipocampo. Sepp1 (-/-) ratones muestran una significativa mayor producción con un determinado estímulo en comparación con Sepp1 (+/+). El aumento en la pendiente de la fEPSP a un determinado estímulo sin un cambio en la amplitud de fibra voley sugiere que el defecto pueden residir con función postsináptica. Esto es apoyado por el grave déficit de LTP en Sepp1 (-/-) ratones, que es un postsináptica predominantemente dependientes de fenómeno. Sin embargo, la disminución de PPF en intervalos cortos interpulse es característico de la disfunción presináptica. Curiosamente, nuestros resultados de Sepp1 (+/+) ratones en un 0 mg Se / kg dieta mostrar alterado la transmisión sináptica y la reducción de LTP similar a la de Sepp1 (-/-) ratones. Por lo tanto, es probable que la deficiencia de P selenoprotein no tiene consecuencias deletéreas de desarrollo, pero las reducciones de selenio, ya sea a través de la interrupción de selenoprotein P gen o restricción dietética de selenio, los resultados en discernir las diferencias en la función sináptica. A pesar de todo, es interesante que estos ratones muestran un muy grave defecto en la plasticidad sináptica a través de Schaffer garantía sinapsis del hipocampo, sin embargo, mostrar sólo los defectos sutiles en la plataforma escondida Morris prueba de agua normal y el miedo condicionado asociativas de aprendizaje, dos hipocampo que dependen de los procesos de comportamiento .

¿Cuál podría ser el mecanismo subyacente de los cambios en la función sináptica? Podemos especular en al menos tres escenarios putativo. En primer lugar, la ausencia de selenoprotein P puede resultar en la disminución de anti-oxidante capacidad como resultado una reducción de la PLP y los trastornos de presináptica respuestas. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones muestran que la inhibición de antioxidantes da lugar a profundos trastornos de memoria, así como la interrupción de LTP [33, 34], un fenotipo que no vemos en nuestro Sepp1 (-/-) ratones. En segundo lugar, la reducción del contenido de selenio en el SNC puede alterar la función específica de un selenoprotein que participan en la plasticidad sináptica. Homología estudios han identificado una serie de proteínas que contienen selenio, pero ninguno de estos candidatos son evidentes como la plasticidad proteínas. Por último, selenoprotein P pueden actuar como una molécula de señalización a través de un hasta ahora indeterminado de los receptores. Receptor-dependiente de endocitosis selenoprotein P sería un probable mecanismo de entrega de selenio a las células del SNC. Numerosas vías de transducción de señales íntimamente implicada en la plasticidad sináptica y el aprendizaje y la memoria se basan en inducida por ligando endocytosed receptores [35 - 37]. Selenoprotein P deficiencia, a través de participaciones directas o indirectas de las interacciones, pueden tener un impacto en un importante sistema de señalización.

Los estudios actuales demuestran que la deficiencia de P selenoprotein resultados en el aprendizaje espacial sutil déficit y graves defectos de la plasticidad sináptica. Es difícil discernir si esto se debe a selenoprotein P sí mismo, o la pérdida de selenio transporte a la CNS. Sin embargo, el uso de adultos Sepp1 (+/+) ratones llevan de 0 mg Se / kg dieta sugiere que el predominio de disfunción sináptica en Sepp1 (-/-) ratones no es un resultado de anormalidades de desarrollo. Los estudios futuros ayudarán a definir si selenoprotein P actúa como una molécula de señalización en el SNC o simplemente facilita la distribución sistémica de selenio necesario.

Sepp; Selenoprotein P, Sepp1; Selenoprotein gen P, HFS; alta frecuencia de estimulación, PPF; vinculados a la facilitación del pulso