La disfunzione del recettore striatale D2 induce un’alterata trasmissione GABAergica in un modello murino di distonia DYT1

La distonia DYT1 è una grave forma di distonia generalizzata causata da una mutazione del gene DYT1 che codifica per la proteina TorsinA. La funzione di tale proteina rimane ancora poco chiara anche se è stato proposto che possa svolgere importanti funzioni nel traffico proteico intracellulare e nei processi secretori. Lo striato, all'interno dei gangli della base svolge un importante ruolo nella regolazione dell'attività motoria, ed alterazioni a carico di tale struttura appaiono essere coinvolti nella patogenesi della distonia. Ho registrato pertanto le correnti sinaptiche spontanee sia di tipo GABAergico che glutamatergico in neuroni spinosi striatali (MSNs) da animali che sovraesprimevano la proteina umana mutata (hMT) confrontandoli poi con animali di controllo (CTRL) e con quelli che esprimevano la proteina umana non-mutata (hWT). Gli animali mutati presentavano un significativo aumento nella frequenza degli eventi sinaptici GABAergici (sIPSCs) non accompagnato però da variazioni nell'ampiezza di tali correnti. Al contrario l'attività spontanea di tipo glutamatergico (sEPSC) risultava essere del tutto normale. L'inibizione GABAergica striatale è di origine esclusivamente instrinseca e deriva da due distinte fonti. Una delle più importanti tuttavia fa capo agli interneuroni GABAergici Fast Spiking (FS). Ho pertanto verificato l'ipotesi che tali cellule potessero presentare alterazioni nella loro normale funzionalità. Sia gli sIPSCs che gli sEPSC registrati risultavano tuttavia essere invariati fra gli animali hMT, hWT e quelli di controllo. In condizioni fisiologiche l'attivazione del recettore dopaminergico D2 agisce presinapticamente inibendo il rilascio di GABA. Nei MSNs di animali di controllo e hWT, tale funzionalità risultava essere del tutto preservata. L'applicazione di quinpirolo (agonista D2-like) portava infatti ad una significativa riduzione della frequenza degli sIPSCs misurati. Tale effetto tuttavia era assente negli animali hMT. Inoltre sia MSNs sia FS di topi hMT non presentavano l'effetto inibitorio tipico del quinpirolo sulle correnti sinaptiche evocate tramite stimolazione elettrica (eIPSCs). In conclusione il mio lavoro dimostra la presenza di un'alterata attività del circuito GABAergico striatale in un modello animale di distonia DYT1, che può essere in parte giustificata da una disfunzione del recettore dopaminergico D2.DYT1 dystonia is a severe form of inherited generalized dystonia, caused by a deletion in the DYT1 gene encoding the protein torsinA. The physiological function of torsinA is unclear, though it has been proposed to perform chaperone-like functions, assist in protein trafficking, membrane fusion and participate in secretory processing. Alterations in GABAergic signaling have been involved in the pathogenesis of dystonia. I recorded GABA- and glutamate-mediated synaptic currents from striatal neurons obtained from a mouse model of DYT1 dystonia. In medium spiny neurons (MSNs) from mice expressing human mutant torsinA (hMT), we observed a significantly higher frequency, but not amplitude, of GABAergic spontaneous inhibitory postsynaptic currents (sIPSCs) and miniature currents (mIPSCs), whereas glutamatergic spontaneous excitatory synaptic potentials (sEPSCs) activity was normal. No alterations were found in mice overexpressing normal human torsinA (hWT). To identify the possible sources of the increased GABAergic tone, I recorded GABAergic Fast-Spiking (FS) interneurons that exert a feed-forward inhibition on MSNs. Both sEPSC and sIPSC recorded from hMT FS interneurons were comparable to hWT and controls.In physiological conditions, dopamine (DA) D2 receptor act presynaptically to reduce striatal GABA release. Notably, application of the D2-like receptor agonist quinpirole failed to reduce the frequency of sIPSCs in MSNs from hMT as compared to hWT and controls. Likewise, the inhibitory effect of quinpirole was lost on evoked IPSCs both in MSNs and FS interneurons from hMT mice. My findings demonstrate a disinhibition of GABAergic synaptic activity, that can be partially attributed to a D2 DA receptor dysregulation. A rise in GABA transmission would result in a profound alteration of striatal output, that might be relevant to the pathogenesis of dystonia