Electrophysiological, pharmacological and molecular profile of the transient outward rectifying conductance in neonatal rat symapthetic preganglionic neurons in vitro.

Transient outward rectifying conductances or A-like conductances in sympathetic preganglionic neurons (SPN) are prolonged, lasting for hundreds of milliseconds to seconds and are thought to play a key role in the regulation of SPN firing frequency. Here, a multidisciplinary electrophysiological, pharmacological and molecular single-cell rt-PCR approach was used to investigate the kinetics, pharmacological profile and putative K + channel subunits underlying the transient outward rectifying conductance expressed in SPN. SPN expressed a 4-aminopyridine (4-AP) sensitive transient outward rectification with significantly longer decay kinetics than reported for many other central neurons. The conductance and corresponding current in voltage-clamp conditions was also sensitive to the Kv4.2 and Kv4.3 blocker phrixotoxin-2 (1-10 µM) and the blocker of rapidly inactivating Kv channels, pandinotoxin-Ka (50 nM). The conductance and corresponding current was only weakly sensitive to the Kv1 channel blocker tityustoxin-Ka and insensitive to dendrotoxin I (200 nM) and the Kv3.4 channel blocker BDS-II (1 µM). Single-cell RT-PCR revealed mRNA expression for the a-subunits Kv4.1 and Kv4.3 in the majority and Kv1.5 in less than half of SPN. mRNA for accessory ß-subunits was detected for Kvß2 in all SPN with differential expression of mRNA for KChIP1, Kvß1 and Kvß3 and the peptidase homologue DPP6. These data together suggest that the transient outwardly rectifying conductance in SPN is mediated by members of the Kv4 subfamily (Kv4.1 and Kv4.3) in association with the ß-subunit Kvß2. Differential expression of the accessory ß subunits, which may act to modulate channel density and kinetics in SPN, may underlie the prolonged and variable time-course of this conductance in these neurons. © 2011 IBRO.

Base moléculaire et rôle du courant potassique transitoire I(A) des interneurones de l'hippocampe chez le rongeur

Les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent la mémoire et l’apprentissage chez les mammifères sont incomplètement compris. Le rythme thêta de l’hippocampe constitue l’état « en ligne » de cette structure qui est cruciale pour la mémoire déclarative. Dans la région CA1 de l’hippocampe, les interneurones inhibiteurs LM/RAD démontrent des oscillations de potentiel membranaire (OPM) intrinsèques qui pourraient se révéler importantes pour la génération du rythme thêta. Des travaux préliminaires ont suggéré que le courant K+ I(A) pourrait être impliqué dans la génération de ces oscillations. Néanmoins, peu de choses sont connues au sujet de l’identité des sous-unités protéiques principales et auxiliaires qui soutiennent le courant I(A) ainsi que l’ampleur de la contribution fonctionnelle de ce courant K+ dans les interneurones. Ainsi, cette thèse de doctorat démontre que le courant I(A) soutient la génération des OPM dans les interneurones LM/RAD et que des protéines Kv4.3 forment des canaux qui contribuent à ce courant. De plus, elle approfondit les connaissances sur les mécanismes qui régissent les interactions entre les sous-unités principales de canaux Kv4.3 et les protéines accessoires KChIP1. Finalement, elle révèle que la protéine KChIP1 module le courant I(A)-Kv4.3 natif et la fréquence de décharge des potentiels d’action dans les interneurones. Nos travaux contribuent à l’avancement des connaissances dans le domaine de la modulation de l’excitabilité des interneurones inhibiteurs de l’hippocampe et permettent ainsi de mieux saisir les mécanismes qui soutiennent la fonction de l’hippocampe et possiblement la mémoire chez les mammifères.