Immunohistochemical distribution of calcium binding proteins in the cochlear nuclear complex of circling mice / Distribución inmunohistoquímica de proteínas de unión a calcio en el complejo nuclear coclear de ratones circulantes

SUMMARY: The term "circling mouse" refers to an animal model of deafness, in which the mouse exhibits circling, head tossing, and hyperactivity, with pathological features including degenerated spiral ganglion cells in the cochlea, and the loss of the organ of Corti. The cochlear nuclear (CN) complex, a part of the auditory brain circuit, is essential to process both ascending and descending auditory information. Considering calcium's (Ca2+) importance in homeostasis of numerous biological processes, hearing loss by cochlear damage, either by ablation or genetic defect, could cause changes in the Ca2+ concentration that might trigger functional and structural alterations in the auditory circuit. However, little is known about the correlation of the central nervous system (CNS) pathology in circling mice, especially of the auditory pathway circuit and Ca2+ changes. This present study investigates the distribution of Ca2+- binding proteins (CaBPs), calbindin D-28k (CB), parvalbumin (PV), and calretinin (CR) by using a free floating immunohistochemical method inthe CN of the wild-type mouse (+/+), the heterozygous mouse (+/cir), and the homozygous (cir/cir) mouse. CaBPs are well known to be an important factor that regulates Ca2+ concentrations. Compared with the dorsal and ventral cochlear nuclei of +/+ and +/ cirmice, prominent decreases of CaBPs' immunoreactivity (IR) in cir/cirmice were observed in the somas, as well as in the neuropil. The present study reportson the overall distribution and changes in the immunoreactivity of CaBPs in the CN of cir/cirmice because ofa hearing defect. This data might be helpful to morphologically elucidate CNS disorders and their relation to CaBPs immunoreactivity related to hearing defects.

RESUMEN: El término "ratón circulante" se refiere a un modelo animal con sordera, en el que el ratón exhibe hiperactividad, movimientos circulares y movimientos de la cabeza, con características patológicas que incluyen células ganglionares espirales degeneradas en la cóclea, un canal de Rosenthal vacío y la pérdida del órgano de Corti. El complejo nuclear coclear (CN), una parte del circuito cerebral auditivo, es esencial para procesar la información auditiva tanto ascendente como descendente. Considerando la importancia del calcio (Ca2+) en la homeostasis de numerosos procesos biológicos, la hipoacusia por daño coclear, por ablación o por defecto genético, podría provocar cambios en la concentración de Ca2+que pueden desencadenar alteraciones funcionales y estructurales en el circuitoauditivo. Sin embargo, existe poca información de la correlación de la patología del sistema nervioso central (SNC) en ratones circulantes, especialmente del circuito de la víaauditiva y los cambios de Ca2+. Este estudio nvestiga la distribución de proteínas de unión a Ca2+ (CaBP), calbindina D-28k (CB), parvalbúmina (PV) y calretinina (CR) mediante el uso de un método inmunohistoquímico de flotaciónlibre en el CN del ratón de tiposalvaje (+/+), el ratón heterocigoto (+/cir) y el ratón homocigoto (cir/cir). Se sabe que los CaBP son un factor importante que regula las concentraciones de Ca2+. En comparación con los núcleos cocleares dorsal y ventral de los ratones +/+ y +/ cir, se observaron disminuciones prominentes de la inmunorreactividad (IR) de CaBPs en los ratonescir/cir en los somas, asícomo en el neuropilo. El presente estudio informa sobre la distribución general y los cambios en la inmunorreactividad de CaBP en el CN de ratones cir/cir debido a un defecto auditivo. Estos datos podrían ser útiles para dilucidar morfológicamente los trastornos del SNC y su relación con la inmunorreactividad de CaBP relacionada con los defectosauditivos.

Respuesta de una subpoblación de interneuronas y del transportador glial de glutamato GLT1 en la corteza contralateral a un foco isquémico / Contralateral cortical response of a subpopulation of interneurons and the glial glutamate transporter GLT1 to an ischemic core

Introducción: La isquemia cerebral es una de las formas de lesión cerebral mas frecuentes en el humano. Usualmente los investigadores cuando estudian su fisiopatología se centran en las areas directamente comprometidas: región del foco, o en las zonas de penumbra, olvidando otros sectores vecinos o no del foco que están conectados con estos sectores de injuria, los cuales pueden estar implicados en algunos de los síntomas que se observan en los pacientes que sufren procesos isquémicos. Objetivo: Evaluar el comportamiento laminar de una subpoblación de interneuronas y de la población glial de la corteza cerebral contralateral al foco isquémico, a través de los marcadores parvalbúmina (PV), que detecta neuronas gabaérgicas y del transportador glial de glutamato GLT1. Materiales y métodos: Se ocluyó la arteria cerebral media derecha en ratas macho adultas, durante 90 minutos, utilizando una sutura intraluminal. Los animales se sacrificaron a las 24 y 72 horas post isquemia. El analisis se hizo en la corteza contralateral al foco, identificando interneuronas PV positivas y la expresión en astrocitos del transportador GLT1. Resultados: Se encontró disminución significativa de la marcación del transportador de glutamato, GLT1, en las capas III y IV de la corteza contralateral al foco isquémico y un aumento en la expresión de PV en las capas II a V comparado con los animales controles. Conclusiones: Los cambios en la expresión de GLT1 pueden proveer un nuevo estado de regulación de glutamato y un patrón diferente de actividad en áreas remotas a un foco isquémico. El aumento en la expresión de PV puede corresponder a un mecanismo adaptativo asociado al incremento de glutamato, por la disminución del transportador, en las envolturas gliales de las sinapsis. Este estudio representa un ejemplo de plasticidad neuronal y glial en zonas remotas al foco isquémico pero conectadas con el mismo.

Introduction: Cerebral ischemia is an important cause of brain lesion in humans. The target in research has been the ischemic core or the penumbra zones; little attention has been given to areas outside the core or the penumbra but connected with the primary site of injury. Objective: Evaluate the laminar response of a subpopulation of gabaergic cells, those that are parvalbumin (PV) positive and the astrocytes through the expression of the glial transporter GLT1 on the contralateral cortex to an ischemic core. Methodology:á For this purpose we used the medial cerebral artery occlusion model in rats. The artery was occluded for 90 minutes and the animals were sacrificed at 24 and 72 hours post-ischemia. The brains were removed, cut in a vibratome at 50 microns and incubated with the primary antibodies against PV or GLT1. Sections were developed using the vectastain Kit. In control tissue the primary antibody was omitted. Results: When compared with control animals, treated ones show a decrease in the expression of GLT1, especially in layers III and IV of the contralateral cortex to the ischemic core. PV positive cells increases in layers II and V. Conclusion: Increases in the expression of PV cells could correspond to an adaptation associated with glutamate increases in the synaptic compartment. These increases may be due to decreases in the expression of GLT1 transporter, that could not remove the glutamate present in the synaptic cleft, generating hyperactivity in the contralateral cortex. These changes could represent an example of neuronal and glial plasticity in remote areas to an ischemic core but connected to the primary site of injury.