Synaptic corelease of ATP and GABA in cultured spinal neurons

1. Synapticcorelease of ATP and GABA in cultured spinal neurons Young-Hawan Jo and Rémy Schlichter Laboratoire de Neurophysiologie cellulaire et intégrée, UMR 7519 CNRS, Université Louis Pasteur, 21 rue Descartes, Strasbourg, France

2. Introduction Methodology Results Discussion Problem Actual data Touch receptors (skin) Sensory inputs Somatosensory cortex (SI) Neuronal pathway

3. Introduction Methodology Results Discussion Problem Actual data • Roles :  Transmission  Modulation Peripheral nociceptive sensory messages

4. Introduction Methodology Results Discussion Problem • Aδ + C  Glutamate + Subtance P (fast and slow) Actual data • Local interneurons  Glut ou GABA Inputs • Electrical stimulation of Iaire afferent  ATP release in superficial Dorsal Horn by local interneurons (Sawynok & Downie, 1993, Brain research)

5. Introduction Methodology Results Discussion Problem • Expression mRNAs that coding for P2X2, P2X4, P2X6 subunits in Lamina I and II (Collo, 1996, J. Neuroscience) Actual data

6. Introduction Methodology Results Discussion Problem Actual data ATP may serve as a fast neurotransmitter between superficial dorsal horn neurons?

7. 10d Cultured spinal dorsal horn neurons Methodology Introduction IPSP or EPSP Perforated patch-clamp Results Discussion

8. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré AP-5 + CNQX + Bicuculine + Strychnine = BSCA Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles Inward currents = EPSPs Résultats Discussion Résumé -60mV P2X Rr GABA Rr Glutamate Rr Post Glycinergique Rr

9. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré Suramine ou PPADS Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé P2X Rr -60mV GABA Rr Release of ATP acts on P2X Rr Glutamate Rr Glycinergique Rr Post

10. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré Differents threshold Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé P2X Rr GABA Rr Reversal potential = 0 mV nonselective cation conductance Glutamate Rr Glycinergique Rr Post

11. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA K+ Ca2+ Na+ Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé Reversal potential = 0mV EPSPs

12. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA EPSPc No EPSPc Pré Pré  EPSP Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles BSCA Résultats Discussion Résumé I = BSCA II = Whas-out bicuculine P2X Rr GABA Rr => ATP is coreleased with GABA Glutamate Rr Post Post Glycinergique Rr

13. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré Pré Gaba Glutamate Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles ATP No ATP Résultats Discussion Résumé Post Post

14. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré Gaba • If Em = Ex  ions flux = 0 Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles • ECl = -90mV • Ecations = 0 mV ATP Résultats Discussion Résumé => 70 % of GABAergic synapse corelease ATP P2X Rr Post GABA Rr

15. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé

16. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré Pré Gaba Gaba Introduction Méthodologie ATP GABA Modèle Données actuelles 70% 30% Résultats Discussion Résumé P2X Rr GABA Rr Post Post + spontaneous liberation of GABA and no ATP

17. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Isoguvacine = Agonist GABAa ATP Introduction Méthodologie ATP = non hydrolysable analog Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé Post Degradation of ATP (metabolite) inhibs IPSP cause by isoguvacine P2X Rr GABA Rr

18. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Isoguvacine = Agonist GABAa ATP Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles DCPCPX = antagoniste of adenosine Rr Adenosine Résultats Discussion Résumé Post ATP  Adenosine  Inhibs GABA IPSP P2X Rr Adenosine Rr GABA Rr

19. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Introduction Méthodologie Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé

20. Introduction Methodology Results Discussion Synaptic transmission Coreleased ATP-GABA Interaction ATP-GABA Pré Gaba Introduction Méthodologie GABA Modèle Données actuelles ATP Adenosine 5 nucléotidase Résultats Discussion Résumé - P2X Rr GABA Rr Adenosine Rr Post

21. Introduction Methodology Results Discussion Introduction Méthodologie • Result are in accord with the fact that P2X receptor mediated excitatory synaptic transmission in 50% of neurons in DH  ATP is a prominent NT • ATP is coreleased with GABA • In vivo  they don’t find corealesed of ATP and GABA • Important because it doesn’t imply a circuitry to modulate response • Can have implication in a hyperalgesia (repeated stimulation) Modèle Données actuelles Résultats Discussion Résumé

22. Thank you for your attention