Impact of astrocytes in memory: role of astrocytic adenosine A2A receptors

Abstract

Os astrócitos são células gliais com um papel chave no cérebro, exercendo várias funções essenciais. Além de funções de suporte, os astrócitos são capazes de comunicar com os neurónios, constituindo o terceiro elemento ativo da sinapse (sinapse tripartida). Assim, os astrócitos têm um papel importante na regulação da função sináptica e memória, modulando a plasticidade sináptica através da captação de glutamato e GABA e da libertação de gliotransmissores como glutamato, ATP e D-serina. Os gliotransmissores podem ser libertados através de vários mecanismos, incluindo por hemicanais compostos principalmente por conexina 43.Os recetores A2A são recetores de adenosina que estão, também, envolvidos na modulação da plasticidade sináptica e têm sido associados a processos de memória nos quais o hipocampo tem um papel crucial. Embora várias evidências mostrem o importante contributo destes recetores para a memória, há pouca informação acerca do papel dos recetores A2A astrocíticos nos mecanismos de memória.Assim, para investigar o papel dos recetores A2A astrocíticos, foi injetado bilateralmente um vetor viral (AVV5-GFAP-GFP-CRE) na região CA1 do hipocampo de murganhos machos floxados para o recetor A2A com o objetivo de eliminar estes recetores especificamente em astrócitos. Os murganhos controlo foram bilateralmente injetados com o vetor viral AVV5-GFAP-GFP, sem a sequência CRE, pelo que os recetores A2A não foram eliminados nestes animais. Após 4 semanas da injeção intracerebral do vetor viral, a memória espacial e de reconhecimento de curta duração dos animais foi avaliada através de testes comportamentais (campo aberto, deslocamento do objeto, reconhecimento do objeto novo e labirinto em Y modificado). Os dados obtidos não mostraram diferenças estatisticamente significativas entre os animais controlo e os animais com a deleção dos recetores A2A astrocíticos, sugerindo que os recetores A2A presentes nos astrócitos não têm um papel muito relevante na memória em condições fisiológicas. Além disso nós realizamos algumas experiências para avaliar alterações na conexina 43 em condições de doença de Alzheimer, uma vez que temos evidências (não publicado) que interage com os recetores A2A em astrócitos. Assim, preparou-se gliossomas hipocampais (membranas de processos astrocíticos) de murganhos transgénicos para doença de Alzheimer com 6 ou 12 meses de idade. Contudo, não obtivemos sucesso na obtenção de uma purificação aceitável da preparação de gliossomas e, portanto, esta tarefa não foi concluída.Os dados obtidos de murganhos com um silenciamento genético dos recetores A2A astrocíticos no hipocampo parecem indicar que estes recetores não têm um papel relevante na memória de curta duração de murganhos adultos saudáveis. No entanto, estes resultados não excluem o envolvimento destes recetores astrocíticos em condições patológicas onde a memória está comprometida, sendo interessante investigar o envolvimento da deleção dos recetores A2A astrocíticos num modelo com défices de memória como um murganho modelo da doença de Alzheimer ou de depressão.

Astrocytes are glial cells with a key role in the brain, exerting several essential functions. Besides support functions, astrocytes are able to communicate with neurons, constituting the third active element of synapse (tripartite synapse). Thus, astrocytes have an important role in regulation of synaptic function and memory, modulating the synaptic plasticity through the uptake of glutamate and GABA and the release of gliotransmitters, such as glutamate, ATP and D-serine. The gliotransmitters can be released through several mechanisms, including through hemichannels composed mainly by connexin 43. A2A receptors are adenosine receptors that are also involved in the modulation of synaptic plasticity and have been linked to memory processes in which hippocampus have a crucial role. Although, several evidences show the important contribution of these receptors to memory, there is a lack of information about the role of astrocytic A2A receptors in memory mechanisms. Therefore, to investigate the role of astrocytic A2A receptors, it was bilaterally injected a viral vector (AVV5-GFAP-GFP-CRE) in the CA1 region of hippocampus of a floxed male mice for A2A receptor with the objective of delete these receptors specifically in astrocytes. Control mice were bilaterally injected with a viral vector AVV5-GFAP-GFP, without the CRE sequence, so the A2A receptors were not deleted in these animals. After 4 weeks of the viral vector intracerebral injection, the short-term spatial and recognition memory of the animals was evaluated through behavioral tests (open field, object displacement, novel object recognition and modified Y-maze). The data obtained showed no statistically significant differences between the control animals and the animals with the astrocytic A2A receptors deletion, suggesting that A2A receptors present in astrocytes do not have a very relevant role in memory in physiological conditions. In addition, we performed some experiments in order to assess alterations in connexin 43 in conditions of Alzheimer´s disease, since we have evidences (unpublished) that connexin 43 interact with A2A receptors in astrocytes. Thus, we prepared hippocampal gliosomes (membranes of astrocytic processes) of a transgenic mice model of Alzheimer´s disease with 6 or 12 months old. However, we were not successful in obtained an acceptable purification of gliosomes preparation, and thus this task was not completed. The data obtained from mice with a genetic silencing of astrocytic A2A receptors in hippocampus seem to indicate that these receptors have not a relevant role in short-term memory of adult heathy mice. However, these results do not exclude the involvement of these astrocytic receptors in pathological conditions where memory is compromised, being interesting to investigate the involvement of the astrocytic A2A receptors deletion in mouse model with memory deficits, such as an Alzheimer´s disease mouse model or in mouse models of depression.