La señalización autocrina de BDNF-TrkB dentro de una sola columna dendrítica

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Biología celular
• Biología molecular

Sus antecedentes:

• El factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y su receptor TrkB son vitales para la plasticidad neuronal y el aprendizaje.
• La dinámica espacio-temporal precisa de la liberación de BDNF y la activación de TrkB durante la potenciación estructural a largo plazo (sLTP) sigue sin estar clara.

Objetivo del estudio:

• Investigar si se libera BDNF y se activa TrkB durante la sLTP.
• Para determinar el momento y la ubicación de la liberación de BDNF y la activación de TrkB.
• Para aclarar el papel de esta vía de señalización en la plasticidad sináptica.

Principales métodos:

• Utilizó sensores basados en transferencia de energía de resonancia de fluorescencia (FRET) y microscopía de imágenes de fluorescencia de dos fotones para monitorear la actividad de TrkB en espinas dendríticas únicas.
• Se empleó microscopía electrónica para localizar el BDNF endógeno.
• Se utilizó el glutamato liberado y el BDNF fusionado con la pHluorina supereclíptica para rastrear la liberación de BDNF.

Principales resultados:

• Se observó una activación rápida (inicio < 1 minuto) y sostenida (> 20 minutos) de TrkB en espinas estimuladas después de la inducción de sLTP.
• Se demostró que la activación de TrkB depende del receptor de N-metil-D-aspartato (NMDAR) y la señalización de CaMKII, y del BDNF sintetizado postsinápticamente.
• Se confirmó la localización postsináptica de BDNF y se mostró la liberación de BDNF bloqueada en el tiempo de las espinas dendríticas individuales.

Conclusiones:

• Se estableció un mecanismo de señalización autocrino autónomo de la columna vertebral en el que la liberación de BDNF dependiente de NMDAR-CaMKII de las espinas estimuladas activa TrkB en las mismas espinas.
• Esta vía BDNF-TrkB es crucial tanto para la potenciación estructural como funcional a largo plazo (LTP).
• Proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos moleculares que subyacen al aprendizaje y la memoria.