Participación de la PKC y de su sustrato presináptico GAP-43/B-50 en la plasticidad motora asociada al desarrollo postnatal del estriado de rata

El comportamiento motor condicionado realizado mediante el uso del test deentrenamiento circular (TEC) produce una reducción significativa en la fosforilaciónendógena de la proteina GAP-43/B-50 en el estriado contralateral al sentido de giro. Lamagnitud de este cambio asimétrico es del 29,3 % respecto al estriado control y del 29,5% respecto del estriado ipsilateral proveniente de los mismos animales entrenados. Losanimales controles no mostraron diferencias asimétricas entre estriado izquierdo vs.derecho o ipsi vs. contralateral. Estos cambios ocurren 30 minutos después de finalizadala actividad fisiológica en el TEC, y son independientes de la dirección de giro elegida. Estudios paralelos de western blot de GAP-43 y ensayos de fosforilación exógenausando PKC purificada demuestran que esta fosfoproteína participa a través de unadisminución en su estado de fosforilación en el residuo Ser-41 (sitio específico de PKC). Estos cambios plásticos solo se producen cuando los animales son entrenados a los 30días de edad (período crítico). El entrenamiento de animales de 20, 40 y 60 días de edadno produce cambios en estos marcadores neuroquímicos. A los 30 días la caída en lafosforilación in vitro de la GAP-43 se correlaciona con la velocidad desarrollada duranteel TEC. Además de estos cambios los animales entrenados también muestran unainducción del mRNA del proto-oncogén c-fos entre los 30 y 60 minutos después definalizada la actividad. La realización de una segunda prueba motora, el test deplataforma giratoria (TPG) confirma los cambios observados a los 30 días en lafosforilación in vitro de la GAP-43 y en la actividad total de PKC, y demuestran que lacaída en la fosforilación de la GAP-43 es proporcional a la velocidad de giro. Estudios cinéticos demuestran las características plásticas de la fosforilación in vitro dela GAP-43, de la actividad total de PKC y de la capacidad de unión del ligando delreceptor muscarínico ³H-QNB. Estudios previos realizados por nuestro laboratoriodemostraron que a los 30 días del desarrollo postnatal del estriado cambios permanentesen los niveles de receptores mACh y dopaminérgicos D1 y D2 son producidos comoconsecuencia de la actividad motora fisiológica. Los cambios inmediatos en estosmarcadores generales de plasticidad neuronal podrían representar los pasos iniciales queconducen al establecimiento de cambios plásticos de largo plazo. Además estosmarcadores sugieren la participación de mecanismos plásticos durante el “períodocrítico” en el cual se generan los cambios permanentes. Estos resultados demuestran laparticipación de la fosforilación de la GAP-43 en los mecanismos plástico dependientesde la actividad motora durante un período crítico del desarrollo estriatal. The conditioned motor behavior in the circling training test produce a significantreduction in the endogenous phosphorylation of GAP-43/B-50 in the contralateralstriatum to the sense of turn. The level of this asymmetric change is 29,3 % vs. controlstriatum and 29,5 % respect to ipsilateral striatum isolated from the same trained animals The control animals did not show asymmetric differences between left vs. right or ipsivs. contralateral striatum. These changes occur 30 minutes post-physiological activity inthe circling training test and are independent of the turning direction chosen. Immunoblots of GAP-43 and exogenous phosphorylation assays using purified PKCdemonstrated that this phosphoprotein changes its phosphorylation state in Ser-41 (specific site for PKC). These changes are produced only when the animals are trained at 30 days of age (critical period). The training of the animals at 20, 40 and 60 days of agedid not produce changes in this neurochemical marker. At 30 days of age the drop in theendogenous phosphorylation of GAP-43 is correlated with the speed developed duringthe circling training. Moreover of these changes, the trained animals also show a mRNAc-fos induction between 30 and 60 minutes after training. Using another motor test (Platform giratory) we confirmed the changes observed previously in the endogenousphosphorylation of GAP-43 and in the PKC activity (30 days of age). Kinetics studiesdemonstrated the plastic characteristics of the in vitro GAP-43 phosphorylation, PKCactivity and capacity of mAChR binding.These results evidence the possible existence ofinterhemispheric regulatory mechanisms. Previous studies of our laboratory showed thatat 30 days of postnatal development permanent changes in the levels of mAChR anddopaminergic D1 and D2 receptors are produced by physiological motor activity. Theinmediate changes in these general markers of neuronal plasticity could be related withthe long term plastic changes in neuroreceptors. Moreover, these markers suggest theparticipation of plastic mechanisms during the critical period in which permanent changesare triggered. These results demonstrated the participation of GAP-43 phosphorylationin the motor activity-dependent plasticity during a critical period of striatal development. Fil: Paratcha, Gustavo Christian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.