Investigating the effects of ceramide and sphingomyelinase on the NMDA receptor of hippocampal pyramidal cell

Abstract

Hücre zarının yapısal bir bileşeni olan seramid, apoptoz, hücre farklılaşması veyahücre büyümesi gibi hücrenin geleceği ile ilgili mesaj taşınmasında önemli bir rol oynar. Ayrıca, hippokampus, merkezi sinir sisteminde bilgi akışını sağlayan çok önemli bir bölgedir ve NMDA reseptörleri öğrenme ve hafıza yetileri ile bağlantılıdır. Hippokampustaki nöron aktivilerindeki değişikler farklı patolojik durumlara neden olur. Bundan dolayı, bu çalışmada C2-seramid (10 µM), C2-dihidroseramid (10 µM) ve sfingomyelinaz (30 mU/ml, 50 mU/ml) uygulamalarının hippokampal CA1 piramid hücrelerindeki NMDA reseptörleri üzerine etkisi patch-clamp tekniği kullanılarak araştırıldı. C2-seramidin NMDA akımları üzerine baskılayıcı bir etkisi olduğu gözlemlendi. Öte yandan, C2-seramidin inaktif formu olan C2-dihidroseramid de NMDA akımının genliğini baskıladı. Buna ek olarak, seramid molekülünün oluşumunu aktive eden sfingomyelinaz enzimi iki farklı konsantrasyon olarak uygulandı. Her iki uygulama da NMDA akımının genliğini düşürdü, dolayısıyla iki uygulama da C2-seramid ile aynı etkiyi yarattı. Hücrede ikincil mesaj taşıyıcısı olmanın yanı sıra, C2-seramid ve hatta C2-dihidroseramid hücre zarında etkin özelliklere sahip olabilir. Dolayısıyla sfingomelinazın seramid oluşumu için doğrudan hücre zarıyla etkileştiği düşünülebilir. Sonuç olarak, seramid molekülü hippocampal plastisitede önemli rol oynayan glutamat kontrolündeki NMDA akımının düzenlenmesinde önemli bir role sahiptir ve bu konuda ileri araştırmalara gereksinim vardır.

Ceramide is a structural membrane component which plays important roles in carrying the message about the fate of cell such as apoptosis, differentiation or cell growth. Also, hippocampus is a very important region for transferring the information in central nervous system and NMDA receptors are related with learning and memory. Various pathological conditions occur as a result of differences in neuronal activities in hippocampus. Therefore, in this study, the effects of C2-ceramide (10 µM), C2-dihydroceramide (10 µM) and sphingomyelinase (30 mU/ml, 50 mU/ml) on NMDAreceptors of hippocampal CA1 pyramidal neurons were investigated by using the patch-clamp technique. It was observed that C2-ceramide had a depression effect on NMDA currents. C2-dihydroceramide, which is the inactive form of C2-ceramide, depressed the amplitude of NMDA currents, as well. In addition to that, sphingomyelinase which activates the formation of ceramide applied at two different concentrations. Both of them decreased the amplitude of NMDA current, so they had the same effect as C2-ceramide. Besides being a second messenger in the cell, C2-ceramide and also C2- dihydroceramide may have some modulatory effects on the cell membrane. Therefore, it is possible that sphingomyelinase interacts with the cell membrane directly to form ceramides. In conclusion, ceramide molecule plays an important role in the regulation of glutamate mediated NMDA currents which plays important roles in hippocampal plasticity, where clarification of its role requires further investigations.