PACAP – melatonin ınteraction in mouse suprachiasmatic nucleus slice cultures

PACAP – fare suprakiazmatik nukleus kesit kültürlerinde melatonin etkileşimleri

Özet

Omurgalıların hemen her türünde pineal indolamin hormonu olan melatonin birçok fizyolojik faaliyetlere öncülük eder. Melatonin reseptörleri bakımından oldukça zengin olan fare suprakiazmatik nukleusu (SCN) gündüz-gece periodlarının düzenlenmesinde önemli bir role sahiptir. Memeli hipotalamusunun suprakiazmatik nukleusu, merkezi bir biyolojik saat görevlisi gibi retinohipotalamik yolak (RHT) vasıtası ile ışığın iletiminde retinal fotoreseptörleri kullanarak dış çevredeki gündüz/gece devirlerinin 24 saatlik ritimlerini kontrol eder. RHT’ın son zamanlarda bir nörotransmitter gibi davranan pitüiter adenilat-siklazı aktive eden polipeptid (PACAP) ihtiva ettiği ortaya konmuştur. Bu çalışmada, hipotalamusun SCN’un ve onun hedefindeki nöronların elektriksel aktivitesini uzun süreli kayıtlama ereği ile SCN ihtiva eden hipotalamik beyin dilimlerini kültür ortamında multimikroelektrod düzeni kullanarak inceledik. Akut ve / veya organotipik hipotalamik dilimlerden ekstrasellüler kayıtlama tek ünite aktivitesini ayırdetmeksizin temelde çoklu-ünite aktivitesini sergiledi. Melatoninin verilmesi (1nM dozu 50 dk içinde) günlük ritmi ateşleyici oranda CT10’da 4 saatlik bir faz ilerlemesine neden oldu. PACAP’ın verilmesi (100nM dozu 25 dk içinde) CT6’da 2-3 saatlik bir faz ilerlemeye neden olurken PACAP’ın CT10’da uygulanması 24 saatlik ritimde herhangi bir etkiye neden olmadı. Melatonin ile PACAP’ın CT 10’da birlikte uygulanması normalde melatoninin başlattığı faz-ilerlemesini tamamiyle bloke etti.

Abstract

The pineal indoleamine-hormone melatonin elicits a wide variety of physiological actions across vertebrate species. Mouse suprachiasmatic nucleus (SCN) has high density of melatonin receptors that plays important role in the entrainment of the circadian pacemaker. SCN of the mammalian hypothalamus serves as the central biological clock, controlling circadian rhythms that are synchronized with the external light/dark cycle by retinal photoreception and transmission of light information via the retinohypothalamic tract (RHT). RHT has recently been shown to contain pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP) as neurotransmitter/neuromodulator. In the present study we cultured hypothalamic brain slices that included the region of the SCN on multi-microelectrode arrays to study in long-duration recordings simultaneously the electrical activity of SCN neurons and their possible target neurons in the hypothalamus. The extracellular recordings from the acute and ⁄ or organotypic hypothalamic slices mainly exhibited multi-unit activity often without the possibility to discriminate single unit activity. Application of melatonin (1nM for 50 min) at CT 10 shifted served the circadian rhythm in the firing rate and caused a phase-advance of 4 hours. Application of PACAP (100nM for 25 min) at CT6 evoked phase-advance of 2-3 hours while application of PACAP at CT10 had no effect on the circadian rhythm. Co-application of PACAP together with melatonin at CT 10 completely blocked the phase-advance normally induced by melatonin.