Immunocytochemical studies of excitatory amino acid neurotransmitters and transporters in the spinal cord and nucleus submedius

Abstract: Popular Abstract in Swedish Signaler om smärta och känsel löper från receptorer ute i kroppen genom olika typer av nervfibrer in till ryggmärgens bakhorn och till trigeminuskärnorna i hjärnstammen. Där kopplas signalerna via synapser vidare till nervceller som leder signalerna upp till hjärnan, så att vi blir medvetna om vad som händer i kroppen. På sin väg till hjärnbarken kopplas signalerna om ytterligare en gång i thalamus. Ett i sammanhanget speciellt intressant thalamusområde hos råtta är nucleus submedius. Denna kärna tar emot nervfibrer från den ytliga delen av trigeminuskärnan och har förbindelser till delar av hjärnbarken som är inblandade i känslomässiga reaktioner. Nucleus submedius har därför föreslagits vara en viktig komponent i det att vi upplever smärta som obehagligt. Det finns starka belägg för att de synapser som överför smärt- eller känselsignaler i ryggmärgens bakhorn och i thalamus använder aminosyran glutamat som signalsubstans. En del studier talar för att även den närbesläktade aminosyran aspartat kan ha en sådan funktion just i smärtsynapserna. Vi försökte därför utröna om aspartat, i tillägg till glutamat, används som signalsubstans i känselfibrernas synapser i ryggmärgens bakhorn och i de uppåtstigande banornas synapser i nucleus submedius. För att karakterisera synapserna vidare studerade vi också vilken transportör som används för att anrika glutamat i de synapsblåsor där glutamatet förvaras innan den frisläpps i synapsen. Idag känner man till tre glutamattransportörer, VGLUT1, VGLUT2 och VGLUT3, av vilka de två första är de allra mest utbredda. För att studera dessa frågor använde vi ryggmärgs- och thalamussnitt, vilka färgades på olika sätt med antikroppar som specifikt binder till de olika undersökta substanserna. Undersökningarna visade att glutamat förekommer i höga koncentrationer i nervändsluten i både ryggmärgen och nucleus submedius, medan koncentrationerna av aspartat är tämligen låga i båda områdenas nervändslut. Våra fynd talar också för att glutamat, men inte aspartat, är anrikat i nervändslutens synapsblåsor. Fynden stödjer således att glutamat fungerar som signalsubstans i dessa nervändslut, medan däremot aspartat troligen ej frisätts som signalsubstans utan enbart har en roll i nervändslutens ämnesomsättning. Våra fynd visar också att de tjocka nervfibrer som leder beröringssignaler från huden till de djupa delarna av bakhornet fr a använder VGLUT1 för att lagra glutamat i sina synapsblåsor. De tunnare smärtfibrernas nervändslut i bakhornets ytliga delar använder istället troligen VGLUT2. Lagring av glutamat i trigeminusfibrernas nervändslut i nucleus submedius medieras fr a av VGLUT2, medan andra glutamatfrisättande nervändslut i kärnan, med troligt ursprung från hjärnbarken, använder VGLUT1.