The molecular mechanisms and role of purinergic signaling in hypothalamus

• Thesis title in Czech: Molekulární mechanismy a význam purinergní signalizace v hypotalamu
• Thesis title in English: The molecular mechanisms and role of purinergic signaling in hypothalamus
• Key words: P2X receptor; ATP; supraoptické jádro; oxytocin; vasopressin; hypotalamus; mozkové řezy; patch clamp
• English key words: P2X receptor; ATP; supraoptic nucleus; oxytocin; vasopressin; hypothalamus; brain slices; patch clamp
• Academic year of topic announcement: 2015/2016
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Physiology (31-152)
• Supervisor: RNDr. Hana Zemková, CSc.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 22.10.2015
• Date of assignment: 22.10.2015
• Date of electronic submission: 05.12.2022
• Date of proceeded defence: 22.03.2023
• Opponents: prof. MUDr. Jaromír Mysliveček, Ph.D., MBA
• Advisors: doc. RNDr. Zdeňka Bendová, Ph.D.

Preliminary scope of work

Purinergní P2X receptory jsou ATP-aktivované iontové kanály, které jsou důležité v mezibuněčné komunikaci v mozku. Navzdory skutečnosti, že vysoká hladina exprese P2X receptorů byla pozorována v mnoha oblastech centrálního nervového systému, fyziologické účinky nejsou stále dobře prozkoumány. V navrhovaném projektu bychom chtěli odpovědet na otázku, zdali je exprese P2X receptorů závislá na fenotypu postsynaptického neuronu, a jakým mechanismem je ATP uvolňován z hypotalamických buněk. Budeme také studovat stimulační účinek ATP působícího přes P2X receptory na aktivitu magnocelulárních neuronů. Použijeme několika běžných protokolů, které stimulují produkci neuropeptidů v supraoptickém jádře (hladovění, dehydratace a laktace), abychom získali informace o přesném fyziologickém významu této formy potenciace neuronální aktivity. Oxytocin se v poslední době uvádí v souvislosti s jeho možnou úlohou v autismu, depresi či nádorovém bujení. Lepší pochopení modulace oxitocinových neuronů je předpokladem účinné terapie těchto onemocnění.
Cílem této dizertační práce je zkoumat expresi a fyziologický význam purinergních P2X receptorů v oxytocinových a vasopresinových neuronech hypotalamu potkana, a studovat mechanismus uvolňování ATP z hypotalamických buněk v organotypické kultuře.

Preliminary scope of work in English

Purinergic P2X receptors are ATP-gated ion channels that play an important role in intercellular communication in the brain. Despite the fact that high levels of expression of P2X receptors are observed in many regions of central nervous system, physiological roles are still not well understood. In the proposed project we would like to solve the questions whether or not the expression of P2X receptors in supraoptic nuclei depends on the phenotype of the postsynaptic neuron and by which mechanism is ATP released from hypothalamic cells. The stimulatory effect of ATP acting via P2X receptors on activity of magnocellular neurons will be also studied. We will employ several currently used protocols to challenge SON’s peptide producing system (fasting, water deprivation and lactation) to understand the precise physiological function of this form of facilitation. Oxytocin has been recently identified to play a role in autism, depression and several cancers. A greater understanding of the modulation of oxytocinergic mechanisms is the prerequisite for effective therapy of these syndroms.
The aim of this Thesis is to investigate the expression and physiological role of P2X receptors in oxytocin and vasopressin neurons of the rat hypothalamus, and to study the mechanism of ATP release from hypothalamic cells in organotypic culture.