GluN2A-NMDA receptors mediate the effect of BDNF on network hyperexcitability in hippocampal neurons

神经科学 突触可塑性 突触疲劳 原肌球蛋白受体激酶B 长时程增强 海马结构 变质塑性 突触增强 神经营养因子 海马体 生物 非突触性可塑性 脑源性神经营养因子 化学 NMDA受体 突触标度 神经营养素 细胞生物学 神经传递 树突棘 长期抑郁 信号转导 神经可塑性 分子神经科学 受体 磷酸化 突触后密度 蛋白激酶A
作者
Pasqualino De Luca,Miranda Mele,Francesca Napoli,Philemon Mshelia,Rui O. Costa,Carlos B Duarte
出处
期刊:Brain [Oxford University Press]
标识
DOI:10.1093/brain/awag164
摘要

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) modulates synaptic plasticity via activation of TrkB receptors and plays a key role in epileptogenesis, though its molecular mechanisms remain incompletely understood. Here, we examined how BDNF-TrkB signaling regulates synaptic GluN2A-containing NMDA receptors (NMDARs) and impacts network synchronization in cultured hippocampal neurons. BDNF increased synaptic surface expression of GluN2A-NMDARs in rat hippocampal synaptoneurosomes and cultured neurons in a time- and protein synthesis-dependent manner. Mechanistically, we identified a signaling cascade involving hnRNPK, Pyk2, and protein kinase C (PKC) as critical for this effect. Knockdown of hnRNPK or Pyk2, PKC inhibition, or expression of a phosphorylation-deficient Pyk2 mutant prevented BDNF-induced GluN2A synaptic accumulation. Pyk2 phosphorylation at Y402 was required for both basal and BDNF-induced GluN2A expression. Multielectrode array recordings demonstrated that BDNF and GluN2A-NMDARs contribute to enhanced network activity following stimulation. In vivo, BDNF-TrkB signaling mediated increased synaptic GluN2A expression in the hippocampus of rats subjected to the pilocarpine model of temporal lobe epilepsy, confirming a TrkB-dependent mechanism. These findings reveal a BDNF/TrkB-PKC-Pyk2-hnRNPK pathway that regulates GluN2A synaptic expression and neuronal excitability, offering new insights into the molecular basis of synaptic plasticity and epilepsy.
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